La riferibilità o tracciabilità delle misure
Esistono campi della tecnica nei quali attraverso delle “quasi misure” si determina con precisione un valore numerico a-dimensionale. Facciamo un paio di esempi :
- in una bilancia conta-pezzi si utilizzano due misure di peso (il pezzo singolo e l’insiene dei pezzi da contare) per produrre, attraverso il calcolo del rapporto tra i pesi il valore adimensionale “numero di pezzi”
- in un diluitore si utilizzano due misure di flusso (gas da diluire e gas diluito) per produrre il loro rapporto (rapporto di diluizione) che sarebbe il vero “misurando” se non fosse adimensionale.
In entrambi i casi, il valore delle misure (di peso o di portata) effettuate non ha grande utilità in quanto tale, ma solo se i due valori sono riferiti uno all’altro. Il valore individuale di ciascuna misura ci può solo fornire (quando misurato in modo riferibile) informazioni “accessorie”, quali il peso del singolo pezzo o dell’insieme di pezzi o un flusso in entrata o in uscita nel / dal diluitore.
Per contro, ogni riferibilità ha un costo, anche in termini di accuratezza : essendo le due misure in entrambi i casi sopra-citati molto diverse tra loro (in ragione del numero di pezzi o del rapporto di diluizione) i due misuratori (ingresso e uscita) andrebbero calibrati con strumenti e/o riferimenti primari diversi, con l’effetto che sulla variabile che conta veramente (il rapporto) si combinerebbero gli errori di due calibrazioni molto diverse oltre agli errori di misura.
Le misure nei diluitori a capillari uguali
A tutti è noto l’esempio del bersaglio che spiega la differenza tra precisione (o ripetibilità) e accuratezza :
Qui è rappresentata in scala rispetto ai flussi, la differenza tra i flussi che corrispondono agli elementi (orifizi o gruppi di capillari) che, combinandosi secondo la progressione binaria danno origine ai diversi rapporti di diluizione (vedere la pagina “tecniche di diluizione”). E’ evidente, che, sparando con la stessa arma (misurando con lo stesso strumento) gli errori relativi saranno molto maggiori sul bersaglio più piccolo.
Qui è invece rappresentata l’analoga situazione, ma con capillari uguali : il bersaglio sembra più piccolo, ma può essere aumentato (il flusso da misurare) quasi a piacere, aumentando la pressione applicata. Il vantaggio non è da poco : con lo stesso strumento si misurano tutti i 15 capillari con tutte le letture nella zona di massima risoluzione. Il piccolo ambito di variazione delle misure rende anche trascurabile l’errore dovuto alle non-linearità del misuratore.
La nostra fortuna è che, prima della costruzione del diluitore, i capillari sono accessibili individualmente con caratteristiche già molto simili (perchè pre-classificati) e possono essere selezionati per semplice confronto con un capillare del lotto. In pratica …ci è consentito il lusso di sparare solo sul bersaglio grosso e non è richiesta neppure la precisione, ma solo la ripetibilità.
…ma la riferibilità è necessaria per “misure” fiscali, quindi…
Quando invece il diluitore a capillari uguali è completamente assemblato, i capillari non sono più accessibili individualmente : sappiamo che sono stati selezionati per essere “quasi uguali” (se fossero uguali l’accuratezza relativa del diluitore sarebbe 0,0%). Resta la sola possibilià di misurare i gruppi di capillari, tornando alla situazione dei bersagli di dimensione variabile e non è più sufficiente la ripetibilità, ma è necessaria l’accuratezza.
A parte le nostre verifiche interne, finalizzate a rilevare eventuali errori macroscopici di assemblaggio, a questo punto si rende necessario l’intervento di un laboratorio accreditato per misure di flusso. Questo laboratorio deve effettuare misure riferibili, contemporaneamente su un ingresso e sull’uscita, applicando una pressione bilanciata su entrambi gli ingressi. per calcolare il fattore di diluizione e confrontarlo con il fattore impostato.
In realtà, non è necessario provare tutti i fattori di diluizione, ma solo i fattori “principali”, che corrispondono ai gruppi fissi di capillari : tutti gli altri fattori di diluizione utilizzano in combinazioni diverse gli stessi gruppi e quindi i relativi errori possono essere calcolati sulla base degli errori fondamentali misurati.
Essendo note le deviazioni di flusso a livello dei gruppi principali, componendo i quali si producono tutte le diluizioni, è possibile calcolare l’errore di diluizione per specifica diluizione in corso di esecuzione : detto errore viene facilmente annullato “puntando” ad una diluizione cui si aggiunge l’errore inverso.