02检测实验室测量不确定度评定方法的探解析.ppt

检测实验室测量不确定度评定方法的探讨检测实验室测量不确定度评定方法的探讨王承忠王承忠(上海宝钢研究院分析测试研究中心上海宝钢研究院分析测试研究中心)(上海上海201900)摘要：摘要：对对于于检检测测实实验验室室，为为提提高高测测量量不不确确定定度度评评定定的的可可靠靠性性，就就评评定定方方法法而而言言本本文文提提出出对对材材料料不不同同的的检检测测参参数数应应采采用用不不同同的的评评定定方方法法。本本文文对对金金属属材材料料力力学学性性能能检检测测参参数数测测量量不不确确定定度度的的评评定定进进行行了了探探讨讨，从从而而提提出出，可可采采用用直直接接评评定定法法对对拉拉伸伸性性能能和和维维氏氏硬硬度度试试验验结结果果的的测测量量不不确确定定度度进进行行评评定定，而而宜宜采采用用综综合合评评定定法法对对冲冲击击性性能能、布布氏氏硬硬度度和和洛洛氏氏硬硬度度试试验验结结果果的的测测量量不不确确定定度度进进行行评评定定。同同时时指指出出，综综合合评评定定法法能能满满意意解解决决金金属属材材料料理理化化检检测结果测量不确定度评定中的某些难点。测结果测量不确定度评定中的某些难点。关键词：关键词：测量不确定度评定；直接评定法；综合评定法；金测量不确定度评定；直接评定法；综合评定法；金 属材料力学性能试验；属材料力学性能试验；数学模型数学模型 1.1.引言引言 根据根据ISO/IECISO/IEC 17025:2005 17025:2005检测和校准实验室能力的通用检测和校准实验室能力的通用要求标准，要求标准，不管是检测实验室还是校准实验室都必须具有不管是检测实验室还是校准实验室都必须具有评定测量不确定度的能力评定测量不确定度的能力。19931993年，国际不确定度工作组制年，国际不确定度工作组制定的测量不确定度表示指南（定的测量不确定度表示指南（Guide to the ExpressionGuide to the Expression of Uncertainty in Measurementof Uncertainty in Measurement）(简称简称GUMGUM)，19951995年经修年经修订由订由ISOISO、IECIEC、BIPMBIPM、OIMLOIML、IFCCIFCC、IUPACIUPAC、IUPAPIUPAP等七个国等七个国际组织批准和发布，并由际组织批准和发布，并由ISOISO出版，国际上公认的出版，国际上公认的“测量不确测量不确定度表示指南定度表示指南”公布于世，相继得到了广泛的应用和发行，公布于世，相继得到了广泛的应用和发行，受到世界范围内各个国家的采用。我国也于受到世界范围内各个国家的采用。我国也于19991999年批准发布年批准发布了了JJFJJF1059-19991059-1999测量不确定评定与表示的计量技术规范。测量不确定评定与表示的计量技术规范。在我国，计量部门的校准实验室在我国，计量部门的校准实验室,对于许多计量设备和仪对于许多计量设备和仪器已经有了较为成熟的不确定评定与表示的论文或专著发表。器已经有了较为成熟的不确定评定与表示的论文或专著发表。然而，然而，对于各行业的检测实验室，由于检测项目繁多，检测对于各行业的检测实验室，由于检测项目繁多，检测方法也很多，各种参数和方法都具有各自的特点，检测条件方法也很多，各种参数和方法都具有各自的特点，检测条件和试样情况都各不相同。因此如何具体应用有广泛适应性和和试样情况都各不相同。因此如何具体应用有广泛适应性和兼容性的不确定度评定指南兼容性的不确定度评定指南GUMGUM（或或JJF1059JJF1059）来正确评定检来正确评定检测结果的不确定度，具有一定难度。测结果的不确定度，具有一定难度。为此，近年来从事检测为此，近年来从事检测事业的技术人员一直在进行探索和研究，并取得了许多进展。事业的技术人员一直在进行探索和研究，并取得了许多进展。研究表明，就评定方法而言，对于不同的检测参数和不同的研究表明，就评定方法而言，对于不同的检测参数和不同的检测方法应该采用不同的评定方法。本文以金属材料的力学检测方法应该采用不同的评定方法。本文以金属材料的力学性能参数检测为例，阐明直接评定法和综合评定法的应用。性能参数检测为例，阐明直接评定法和综合评定法的应用。结果表明综合评定法能满意地解决力学性能参数检测结果测结果表明综合评定法能满意地解决力学性能参数检测结果测量不确定度评定中的许多难点。量不确定度评定中的许多难点。2.2.直接评定法直接评定法对于检测实验室，按照国际不确定度评定指对于检测实验室，按照国际不确定度评定指南南GUM或我国或我国JJF1059-1999测量不确定度测量不确定度评定与表示技术规范对材料理化检验检测结评定与表示技术规范对材料理化检验检测结果进行测量不确定度评定时，果进行测量不确定度评定时，一般采用直接评一般采用直接评定法进行。定法进行。所谓直接评定法，就是在试验条件所谓直接评定法，就是在试验条件（检测方法、环境条件、测量仪器、被测对象、（检测方法、环境条件、测量仪器、被测对象、检测过程等）明确的基础上，建立由检测参数检测过程等）明确的基础上，建立由检测参数试验原理所给出的数学模型试验原理所给出的数学模型，3.3.综合评定法综合评定法实践表明，在检测实验室的测量不确定度评定中，实践表明，在检测实验室的测量不确定度评定中，有的检测项目采用直接评定法评定其检测结果的测量有的检测项目采用直接评定法评定其检测结果的测量不确定度，那么不确定度，那么会存在以下问题会存在以下问题：a）一方面所有输一方面所有输入量的不确定度入量的不确定度分量并不能包含影响检测结果所有的分量并不能包含影响检测结果所有的主要不确定因素主要不确定因素；b）另一方面所有或部分输入量的另一方面所有或部分输入量的不确定度分量量化困难不确定度分量量化困难；c)还有的检测项目由数学模还有的检测项目由数学模型型求某些输入量的灵敏系数十分困难或非常复杂求某些输入量的灵敏系数十分困难或非常复杂。这这时如果仍用直接评定法，那么不仅可靠性低，而且缺时如果仍用直接评定法，那么不仅可靠性低，而且缺乏可操作性。对于这种情况必须采用综合法进行评定。乏可操作性。对于这种情况必须采用综合法进行评定。况且影响检测结果的因素很多况且影响检测结果的因素很多，诸如试样状态（尺寸、，诸如试样状态（尺寸、粗糙度，特别是缺口状态）、冲击试验机状态（刚度、粗糙度，特别是缺口状态）、冲击试验机状态（刚度、摆锤、轴线摆锤长度、刀刃尺寸、回零差、底座的跨摆锤、轴线摆锤长度、刀刃尺寸、回零差、底座的跨距、曲率半径及斜度、能量损失等）、试验条件（冲距、曲率半径及斜度、能量损失等）、试验条件（冲击速度、试样对中、温度等）、试样材质的不均匀性、击速度、试样对中、温度等）、试样材质的不均匀性、操作人员的差异等等。因此，根据操作人员的差异等等。因此，根据GUM或或JJF1059-1999对金属材料试样进行夏比冲击试验检测结果测量对金属材料试样进行夏比冲击试验检测结果测量不确定度评定时，不确定度评定时，如果采用直接法如果采用直接法，即根据冲击试验，即根据冲击试验上述的数学模型，对各个影响因数（即输入量上述的数学模型，对各个影响因数（即输入量F、L、）引入的不确定度分量进行评定，再按不确定引入的不确定度分量进行评定，再按不确定度传播规律进行合成，最后扩展而得到结果，那么，度传播规律进行合成，最后扩展而得到结果，那么，一方面输入量一方面输入量F、L、量化很难准确，量化很难准确，而而另一方面有许多重要因数无法考虑进去另一方面有许多重要因数无法考虑进去，如材料，如材料的不均匀性、在满足的不均匀性、在满足GB/T2291994标准前提下试标准前提下试样加工的差异、试验条件（试样对中、冲击速度、样加工的差异、试验条件（试样对中、冲击速度、温度）的差异等，这些不确定因素对不确定度的贡温度）的差异等，这些不确定因素对不确定度的贡献献无法在分量中计算进去。显然，这时所得到的结无法在分量中计算进去。显然，这时所得到的结果其准确性和可靠性都较差果其准确性和可靠性都较差。因此，为了使冲击试。因此，为了使冲击试验结果的测量不确定度评定具有可操作性和相当的验结果的测量不确定度评定具有可操作性和相当的可靠性，应该采用综合法，可靠性，应该采用综合法，此方法的思路是此方法的思路是：在试：在试验方法（包括试样的制备和一切试验的操作）满足验方法（包括试样的制备和一切试验的操作）满足国家标准（如国家标准（如GB/T2291994）、）、所用设备、仪器所用设备、仪器和标样也满足国家标准或国家计量检定规程（如对和标样也满足国家标准或国家计量检定规程（如对于冲击试验，于冲击试验，作者简介作者简介王承忠王承忠 教授级高级工程师教授级高级工程师国家自然科学基金委员会上海宝钢集团公司钢铁联合研究基金国家自然科学基金委员会上海宝钢集团公司钢铁联合研究基金 评议专家评议专家上海市科学技术专家库（上海市科学技术专家库（“上海科技上海科技”网站，专家标识号网站，专家标识号 0013014598)0013014598)专家专家中国合格评定国家认可委员会（中国合格评定国家认可委员会（CNASCNAS）国家实验室注册技术评审员国家实验室注册技术评审员CNASCNAS技术委员会测量不确定度分委员会技术委员会测量不确定度分委员会 委员委员 冶金、机械技术组冶金、机械技术组 组长组长中华人民共和国中华人民共和国 计量认证计量认证/审查认可审查认可 国家级注册评审员国家级注册评审员宝钢研究院宝钢研究院 客座专家客座专家宝钢特钢公司质量保证部宝钢特钢公司质量保证部 高级顾问高级顾问上海投资咨询公司上海投资咨询公司 专家库专家库 专家专家TelTel：02102126647197(26647197(周周1 1周周3 3）021 0212603297526032975（周（周4 4）Home:021-66210188 Home:021-66210188 手机：手机：13501640918 13501640918 E-mail:E-mail:WangCZWangCZ cn