INCERTEZZA E ERRORE DI MISURA, QUALITÀ DELLO STRUMENTO E TARATURA

L’incertezza di misura: il valore nascosto dietro ogni numero

Nel linguaggio quotidiano siamo abituati a pensare alla misura come a un numero netto, definitivo, quasi assoluto.
Una quota è 10 millimetri, una temperatura è 20 gradi, un peso è 50 grammi.

La metrologia, però, ci insegna una verità più profonda: nessuna misura esiste senza incertezza.

Dietro ogni risultato si nasconde sempre un margine di dubbio quantitativo, una fascia di valori plausibili che accompagna il numero letto sullo strumento. È proprio questo il significato dell’incertezza di misura, definita dal Vocabolario Internazionale di Metrologia come il parametro non negativo che descrive la dispersione dei valori attribuibili al misurando.
 
In altre parole, quando dichiariamo: 50,00 mm ± 0,02 mm non stiamo mostrando debolezza del dato, ma la sua maturità scientifica.


Differenza tra errore e incertezza

Uno degli equivoci più comuni consiste nel confondere l’errore con l’incertezza.

L’errore è la differenza tra il valore misurato e il valore di riferimento.
L’incertezza, invece, è la stima quantitativa del dubbio associato al risultato.

Poiché il valore vero è quasi sempre sconosciuto, la moderna scienza della misura preferisce esprimere il risultato tramite l’incertezza, che non pretende di conoscere la verità assoluta, ma ne descrive la probabile dispersione.


Quali sono i fattori che influenzano una misurazione?

Ogni processo di misura è esposto a una molteplicità di fattori che influenzano il risultato:

• Ambiente: vibrazioni, variazioni di temperatura, illuminazione, disturbi elettromagnetici.
• Strumento: facilità d’uso, tempo di assestamento, ripetibilità
• Operatore: esperienza, attenzione, formazione
• Temperatura: differenza tra temperatura tra misurato e misurando

Per questo il risultato non rappresenta mai un punto esatto, ma un intervallo di credibilità tecnica.

È un cambio di prospettiva fondamentale: la domanda passa dal “qual è la misura esatta che abbia rilevato?” a:
entro quale intervallo il valore può essere ragionevolmente collocato?


Fattore strumento: contributo al calcolo dell’incertezza di taratura di uno strumento

L'incertezza di taratura dello strumento utilizzato si riferisce alla stima dell'errore o della possibile deviazione tra il valore misurato dallo strumento e il valore reale o vero della grandezza misurata, derivante dal processo di taratura dello strumento stesso.

L'incertezza di taratura rappresenta la quantità di imprecisione o variabilità associata a questo processo, ed è spesso espressa come un intervallo di valori (ad esempio, ±0,5%) che indica la possibile deviazione dal valore reale.

Questo parametro è fondamentale per garantire la qualità e l'affidabilità delle misure, poiché permette di valutare con precisione quanto i risultati ottenuti possano essere considerati accurati e di mettere in evidenza eventuali limiti o margini di errore associati all'uso dello strumento.


Metodo di misura dimensionale

I metodi di misura maggiormente utilizzati nelle normali attività industriali, sono principalmente di due tipi:

• Metodo DIRETTO o "Misura DIRETTA": confronto tra uno strumento di misura o di un campione e il campione che voglio misurare. La misurazione avviene normalmente per contatto dello strumento su due punti del pezzo.
• Metodo INDIRETTO o "Misura INDIRETTA": elaborazioni matematiche dei dati relativi ad altre grandezze misurabili direttamente. Può essere effettuata con il metodo del «confronto» ovvero con il trasferimento del campione matematico con formule matematiche (misuriamo le dimensioni dirette di un banco e ne ricaviamo area, perimetro applicando le relative formule matematiche).

Da cosa dipende la qualità delle misure?

Le caratteristiche di uno strumento si dividono in statiche e dinamiche.

Statiche

• Precisione: dispersione dei risultati intorno al valore medio
• Sensibilità: variazione dell’indicatore di misura dello strumento, in rapporto alla variazione della grandezza misurata. A parità di variazione della grandezza da misurare, all’aumentare della sensibilità dello strumento aumenta la sua variazione dell’indicatore di misura.
• Portata: valore della massima grandezza che lo strumento può misurare. Prima di eseguire una misura è necessario verificare che la portata dello strumento sia maggiore della grandezza da misurare
• Soglia: valore della minima grandezza che lo strumento può misurare. Prima di eseguire una misura è necessario verificare che la soglia dello strumento non sia minore della grandezza da misurare.
• Campo di misura: il range compreso tra la «soglia» e la «portata» dello strumento
• Risoluzione (o Risoluzione Apprezzabile): la più piccola frazione di una grandezza, che è possibile misurare con un dato strumento.
• Isteresi: tendenza di uno strumento di fornire valori di lettura diversi in corrispondenza dello stesso misurando, quando questo è fatto variare per valori crescenti o decrescenti

Dinamiche
Comportamento dinamico degli strumenti, ovvero della loro efficienza nella misurazione di grandezze variabili nel tempo

• Attriti: è una forza che si oppone al movimento o allo spostamento di un corpo relativo alla superficie su cui si trova
• Deriva: si ha quando l’uscita non è stabile nel tempo. In sintesi, è un'alterazione che persiste nell'incrementare un mutamento graduale dell’errore di misura dello strumento di misura con il passare del tempo. Quest’errore può presentarsi anche con il solo passare del tempo senza che lo strumento venga impiegato.

Quindi quando uno strumento è consono all’utilizzo con una incertezza di misura nota?

Quando è ripetibile e riproducibile.

Ripetibile, significa il grado di concordanza tra risultati di una serie di misure, dello stesso campione, effettuate nelle medesime condizioni di misura eseguite in un breve intervallo temporale.

Riproducibile, significa il grado di concordanza tra risultati delle misure successive, dello stesso campione, effettuate in condizioni di misura diverse anche in termini di tempo.
 

Cosa assicura la ripetibilità e la riproducibilità dello strumento di misura?

La taratura: l’insieme delle operazioni che stabiliscono, sotto condizioni specificate, la relazione tra i valori indicati da uno strumento di misurazione, o da un sistema per misurare, o i valori rappresentanti da un campione materiale, e i corrispondenti valori noti del misurando. MISURANDO= Campione MISURATO= Strumento o oggetto in taratura o misurazione.


La vera cultura della misura

L’incertezza non è un fastidio matematico né un dettaglio da laboratorio. È il cuore stesso della qualità metrologica.

Senza incertezza, una misura è solo un numero.
Con l’incertezza, diventa conoscenza tracciabile, confrontabile e difendibile.

Il metrologo deve riconoscere ogni contributo, attribuirgli una distribuzione probabilistica e trasformarlo in una componente confrontabile con le altre. È qui che la metrologia smette di essere semplice tecnica e diventa cultura industriale: la capacità di prendere decisioni partendo da dati affidabili.

In quel piccolo simbolo ± si nasconde la differenza tra una lettura qualsiasi e una misura degna di fiducia.