以下の説明では、DeFelsko Coating Thickness Measurementゲージに関連する計測用語の定義、説明、制限、および実用例について説明します。この文書の作成に使用した資料には、主に SSPC、ISO、ANSI、ASTM などの国際機関が発行した技術論文や規格が含まれ ています。本書の目的は、文献、マニュアル、技術論文、通信文、ウェブ資料など、DeFelsko の文書に共通する参照基 準を開発することです。
精度とは、測定結果と測定物の真の厚みとの間の誤差の大きさを表すものです。精度は、膜厚計が被測定物の真の厚さを測定する能力を予測するものです。精度ステートメントには、ゲージの全機能測定範囲にわたる性能能力が記載されています。多くの場合、測定範囲は0から固定値までの範囲と、その固定値より大きい範囲（ゲージの測定限界まで）の2つに分けられます。精度の記述には、測定範囲全体で一定の固定部分と、特定の厚さの測定結果に関連する可変部分が含まれることがよくあります。固定値のないものはゼロでの正確な測定を意味するため、このような精度表記は重要です。変換エラーを防ぐために、精度表記はインペリアルとメトリックの両方で表記されます。次の図は、DeFelskoゲージの精度ステートメントの例を示しています。
精度とは、繰り返し測定されるゲージの読み取りの間の近さを示す指標です。読み取り値が期待値や真の値に近くなくても、互いに近ければ精度が高いとみなされます。
図1は、精度のない精度を表現したものです。何千もの測定値がバランスして、ターゲットの中心に近い平均値（mean）になるのです。中央の小さな円は、測定される部品の仕様を表しています。複数の読み取りを行うことで、測定されるパラメータに関する知識を統計的に向上させることができます。これは、膜厚計を使用する際に推奨されるプロセスです。読み取り値の広がりは、読み取り値の範囲を表し、ゲージの精度範囲内である必要があります。表示されているゲージの精度範囲は、測定する塗膜の仕様よりも広くなっています。これは良い測定状況とは言えません。これは、±0.1という望ましい仕様の塗膜を±1.0という精度のゲージで測定するのと同じことになります。測定値の長期平均は仕様の中心に近くなるが、必要な測定回数は実際の用途では実用的でないだろう。このような理由から、ゲージは仕様以上の精度を持つことが望ましいのです。
図2は、精度のない精度を示しています。読み取り値は非常に正確でグループ化されていますが、ターゲットの中心での真の値からはかけ離れています。測定対象物の中心から読み取り値の中心（平均）までの距離は、測定を行う機器の偏りと呼ばれます。膜厚計の例としては、常に真の膜厚よりも高い値または低い値を示すことが挙げられます。このゲージは一貫性がありますが（正確）、正確ではありません。偏りは、ゲージ自体、摩耗、損傷、または測定する特定の基板やコーティングに起因することがあります。望ましいことではありませんが、偏りは通常、ゼロ調整などの校正調整を行うことで修正することができます。
図3は、精度と正確さを同時に示しています。これは、部品の仕様と同等の精度を持つゲージを表しています。ターゲットの中心は、読み取り値のグループと同じ直径です。これは不確かさ比が1:1であることを表しています。仕様円の外側の読み取りは、測定器の精度の限界によるものか、実際に外れた測定値であるかのどちらかであるため、これはまだ理想的な状況とは言えません。
より理想的な状況は図4で、読み取り値の精度は、仕様の円の中心に位置する、よりタイトな円になっている。この場合、測定値が仕様の範囲外であれば、それは異常値であることが保証される。
不確かさとは、測定の妥当性に関連する疑い（潜在的な測定誤差）です。膜厚計の場合、不確かさは、膜厚を測定する際に合理的に発生する可能性のある測定誤差を特定します。これには、ゲージの不確かさ（問題の厚さでのゲージ精度に基づく再現性）、オペレータの不確かさ（オペレータが測定値に影響を与える能力に基づく再現性）、温度と湿度の不確かさ（環境条件の影響）、およびその他のアプリケーション固有の不確かさが含まれる場合があります。これらの不確かさを組み合わせる一般的な方法として、以下の式に示す二乗和法があります。
ユーザーは通常、4:1（ANSI Z540-1およびMIL-STD-45662による）のような一般的な不確かさ比ルールを使用して、プロセスの不確かさを推定する複雑なプロセスを回避することができます。4:1の不確かさ比は、そのゲージが仕様の少なくとも4倍以上の精度であれば、ユーザーは不確かさの計算プロセスを省略することができることを述べています。この不確かさ比を満たすために、DeFelskoはすべての製造および校正プロセスにおいて高精度の校正標準を利用しています。このような不確かさ比の妥当性をさらに保証するために、当社の校正手順では、温度や湿度などの関連変動源を最小化するための基準を設けています。
あるお客様が、コーティングされた製品を測定したいと考えています。コーティングの厚さは10milと予想されます。コーティングアプリケーションの仕様は、10%または±1 milです。したがって、許容できる読み取り範囲は9～11milです。
測定器の精度に関する記述は、読み取り値の±(.1mil + 1%) です。したがって、測定する読み取りの機器精度は±[.1mil + (.01 x 10 mils)] = ± 0.2 milsとなります。
したがって、仕様対装置精度は 1 対 0.2 として計算されます。これは 5:1 の不確かさ比に相当し、測定用途では通常許容されます。
膜厚測定において、測定器の分解能とは、ゲージが表示する最小の増分値のことです。デフェルスコの測定器の分解能は、膜厚と測定器の種類によって、0.01～1mil（0.5～20μm）の範囲にあります。すべてのデフェルスコゲージは、内部ゲージの読み取りとそれに続く計算がより多くの小数点以下の桁数で行われるため、より高い分解能を表示することが可能です。ゲージの分解能設定に基づき、小数点以下は丸められ、ユーザーに表示されます。ゲージの読み出しは、さらに数桁の分解能を表示するように変更することができますが、そのような増加は、測定器をより正確にするのではなく、単に読み出しの見かけの変動を増加させるだけです。
反復性と再現性（R&R）は、精度と正確さに密接に関連する重要な要因です。反復性を、特定のサンプルを測定するときに1人のユーザーに同じ読み取り値を提供するゲージがどの程度可能であるかという観点から考えることが役に立ちます。特定のサンプルを測定するときに，異なるユーザーが同じ読み取り値を得る能力は，再現性と呼ばれる．ゲージ R&R 研究のような統計的手法は，異なる測定器の反復性と再現性を比較するために存在する．
ゲージ R&R 研究に影響を与えるため、機器を評価する際にはいくつかの重要な要因を考慮する必要があります。
1.測定するサンプル内のばらつき。塗料と下地が粗さなどの要因で大きなばらつきを持っている場合、R&R研究の一環としてそのばらつきを考慮する必要があります。SSPC（Society for Protective Coatings）のPA2（Paint Application Specification No.2）には、「磁気ゲージは、コーティング表面やプローブ中心直下のスチール表面の非常に小さな凹凸に必ず敏感である」と明記されています。粗い表面でゲージを繰り返し読み取ると、たとえ非常に近い点であっても、特に高プロファイルの粗い表面上の薄膜では、しばしばかなり異なることがあります。試料とプローブを固定し、同じ位置で読み取りを行うことでばらつきを最小限に抑えることができますが、それでもユーザーは、その仕様とそれに対応する再現性の目標値がアプリケーションにとって妥当であることを確認する必要があります。
2.読み取り値の分解能。より多くの有効数字をユーザーに提供する「高分解能」機能を持たない機器は、より再現性の高い結果を提供するように見えるかもしれない。例えば、分解能が1桁の測定器では、次のような読み取りが可能です（2.1、2.1、2.1）。同じ測定器を「高分解能」モードで使用すると、(2.06, 2.14, 2.07)と表示されるかもしれません。一見するとどちらの数値も有効ですが、最初の数値の方がより再現性が高いように見えます。逆に、次の2つの測定値 (2.1, 2.2, 2.1) と (2.14, 2.15, 2.14) を考えてみてください。この例では、丸め機能が「低解像度」モードの再現性にマイナスの影響を及ぼしています。
3.実際の測定の正確さ。厚さ2.00の既知の試料がある場合、（精密）測定器からの測定値2.21, 2.22, 2.21と第2の（正確）測定器1.96, 2.04, 1.97を考えてみてください。厚みの真値が2.00であることが分かっている場合、明らかに偏りのある精密な測定器と、わずかにばらつきのある正確な測定器のどちらがより実用的なのでしょうか。これらの要素は、どのような用途でも膜厚計を選択する際に重要です。
