大豆水分含量测量结果不确定度评定课件.ppt
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1、不确定度评定实例不确定度评定实例 4大豆水分含量大豆水分含量测量结果不确定度评定测量结果不确定度评定11.概概 述述1.1 1.1 目目目目 的的的的 评定大豆水分含量测量结果的不确定度。评定大豆水分含量测量结果的不确定度。评定大豆水分含量测量结果的不确定度。评定大豆水分含量测量结果的不确定度。1.2 1.2 测量仪器测量仪器测量仪器测量仪器 最大允差最大允差最大允差最大允差0.1mg0.1mg电子天平,分辨力为电子天平,分辨力为电子天平,分辨力为电子天平,分辨力为0.1mg 0.1mg。1.3 1.3 测量过程测量过程测量过程测量过程 步骤步骤步骤步骤1 1:用电子天平称量恒重的铝盒,记为:
2、用电子天平称量恒重的铝盒,记为:用电子天平称量恒重的铝盒,记为:用电子天平称量恒重的铝盒,记为mm0 0,并回零。,并回零。,并回零。,并回零。步骤步骤步骤步骤2 2:用同一电子天平称取装入:用同一电子天平称取装入:用同一电子天平称取装入:用同一电子天平称取装入2g2g烘干前大豆试样的铝烘干前大豆试样的铝烘干前大豆试样的铝烘干前大豆试样的铝 盒,称准至盒,称准至盒,称准至盒,称准至0.1mg0.1mg,记为,记为,记为,记为mm。步骤步骤步骤步骤3 3:将试样放入干燥箱内,在:将试样放入干燥箱内,在:将试样放入干燥箱内,在:将试样放入干燥箱内,在(105(105 1)1)温度下烘干温度下烘干温
3、度下烘干温度下烘干4 4小小小小 时,冷却后称量,记为时,冷却后称量,记为时,冷却后称量,记为时,冷却后称量,记为mm1 1。步骤步骤步骤步骤4 4:复烘干至恒重,即连续两次干燥的质量变化不超过:复烘干至恒重,即连续两次干燥的质量变化不超过:复烘干至恒重,即连续两次干燥的质量变化不超过:复烘干至恒重,即连续两次干燥的质量变化不超过 2mg 2mg为止。为止。为止。为止。测量结果由两份样品的平均值给出。测量结果由两份样品的平均值给出。测量结果由两份样品的平均值给出。测量结果由两份样品的平均值给出。21.概概 述述(续续)1.4 不确定度评定结果的应用不确定度评定结果的应用 符合上述条件或十分接近
4、上述条件的测符合上述条件或十分接近上述条件的测量结果,一般可以直接使用本不确定度评定量结果,一般可以直接使用本不确定度评定的结果。对于其他试样水分测量结果的不确的结果。对于其他试样水分测量结果的不确定度评定,可以参照本例的评定方法。定度评定,可以参照本例的评定方法。32.数学模型和不确定度传播率数学模型和不确定度传播率 水分含量表示式为水分含量表示式为水分含量表示式为水分含量表示式为(4.1)(4.1)式中,式中,式中,式中,C C大豆样品中水含量,;大豆样品中水含量,;大豆样品中水含量,;大豆样品中水含量,;m m 装入干燥前样品后铝盒的质量,装入干燥前样品后铝盒的质量,装入干燥前样品后铝盒
5、的质量,装入干燥前样品后铝盒的质量,g g;mm1 1装入的样品干燥装入的样品干燥装入的样品干燥装入的样品干燥(去水分去水分去水分去水分)后铝盒的质后铝盒的质后铝盒的质后铝盒的质 量,量,量,量,g g;m m0 0没有装被测样品的恒重铝盒质量,没有装被测样品的恒重铝盒质量,没有装被测样品的恒重铝盒质量,没有装被测样品的恒重铝盒质量,g g。4 质量质量质量质量mm,mm1 1和和和和mm0 0是用同一台电子天平测量,是相关量。但是用同一台电子天平测量,是相关量。但是用同一台电子天平测量,是相关量。但是用同一台电子天平测量,是相关量。但是,是,是,是,mm,mm1 1和和和和mm0 0之间或是
6、相减或是相除,故为负相关(相关系之间或是相减或是相除,故为负相关(相关系之间或是相减或是相除,故为负相关(相关系之间或是相减或是相除,故为负相关(相关系数接近数接近数接近数接近 1 1),其系统偏差被抵消;因此,此处采用互不相关的),其系统偏差被抵消;因此,此处采用互不相关的),其系统偏差被抵消;因此,此处采用互不相关的),其系统偏差被抵消;因此,此处采用互不相关的合成规则(方和根方法)进行合成。合成规则(方和根方法)进行合成。合成规则(方和根方法)进行合成。合成规则(方和根方法)进行合成。应用不确定度传播率,其合成方差的表示式为应用不确定度传播率,其合成方差的表示式为应用不确定度传播率,其合
7、成方差的表示式为应用不确定度传播率,其合成方差的表示式为(4.2)(4.2)式中式中式中式中,5各灵敏系数分别为各灵敏系数分别为各灵敏系数分别为各灵敏系数分别为 恒重铝盒质量恒重铝盒质量恒重铝盒质量恒重铝盒质量mm0 0通常为通常为通常为通常为34g34g;因为方法规定称取;因为方法规定称取;因为方法规定称取;因为方法规定称取2g2g样品质量,所以,干燥前样品加铝盒的质量样品质量,所以,干燥前样品加铝盒的质量样品质量,所以,干燥前样品加铝盒的质量样品质量,所以,干燥前样品加铝盒的质量mm通常为通常为通常为通常为56g56g;因水分含量一般小于;因水分含量一般小于;因水分含量一般小于;因水分含量
8、一般小于1010,故干燥后样品加铝,故干燥后样品加铝,故干燥后样品加铝,故干燥后样品加铝盒的质量减小不大,盒的质量减小不大,盒的质量减小不大,盒的质量减小不大,mm1 1一般也为一般也为一般也为一般也为56g56g。上述各灵敏。上述各灵敏。上述各灵敏。上述各灵敏系数应用系数应用系数应用系数应用mm0 0 4g4g,mm 6g6g,m m1 1 6g6g计算得到。计算得到。计算得到。计算得到。673 测量不确定度来源测量不确定度来源 由水分含量由水分含量由水分含量由水分含量(输出量输出量输出量输出量C C)的合成标准不确定度的合成标准不确定度的合成标准不确定度的合成标准不确定度u uC C(C
9、C)的表的表的表的表示式示式示式示式(4.2)(4.2)可知,为求得可知,为求得可知,为求得可知,为求得u uC C(C C),首先必须求取各输入量,首先必须求取各输入量,首先必须求取各输入量,首先必须求取各输入量(质量质量质量质量mm,mm1 1和和和和mm0 0)的标准不确定度的标准不确定度的标准不确定度的标准不确定度u u(mm),u u(mm1 1)和和和和u u(mm0 0)。然后通过灵敏系数然后通过灵敏系数然后通过灵敏系数然后通过灵敏系数c c1 1,c c2 2和和和和c c3 3分别计算出输出量的各标分别计算出输出量的各标分别计算出输出量的各标分别计算出输出量的各标准不确定度分
10、量准不确定度分量准不确定度分量准不确定度分量u u1 1(C C),u u2 2(C C)和和和和u u3 3(C C)。最后由式。最后由式。最后由式。最后由式(4.2)(4.2)计计计计算出合成标准不确定度算出合成标准不确定度算出合成标准不确定度算出合成标准不确定度u uC C(C C)。附录给出了测量结果不确定度评定因果关系图,通附录给出了测量结果不确定度评定因果关系图,通附录给出了测量结果不确定度评定因果关系图,通附录给出了测量结果不确定度评定因果关系图,通过因果分析,将每次称量的重复性合并为整个方法的重过因果分析,将每次称量的重复性合并为整个方法的重过因果分析,将每次称量的重复性合并为
11、整个方法的重过因果分析,将每次称量的重复性合并为整个方法的重复实验所观测到的变异性,即由被测量复实验所观测到的变异性,即由被测量复实验所观测到的变异性,即由被测量复实验所观测到的变异性,即由被测量(输出量输出量输出量输出量)的重复的重复的重复的重复性给出测量结果的一个不确定度分量,而不需要对每次性给出测量结果的一个不确定度分量,而不需要对每次性给出测量结果的一个不确定度分量,而不需要对每次性给出测量结果的一个不确定度分量,而不需要对每次称量的重复性引入的不确定度分量进行评定。称量的重复性引入的不确定度分量进行评定。称量的重复性引入的不确定度分量进行评定。称量的重复性引入的不确定度分量进行评定。
12、8为此,将式为此,将式为此,将式为此,将式(4.2)(4.2)合成方差的表示式改写为合成方差的表示式改写为合成方差的表示式改写为合成方差的表示式改写为(4.3)(4.3)式中,不确定度分量式中,不确定度分量式中,不确定度分量式中,不确定度分量u u4 4(C C)是由重复性引入的输出量是由重复性引入的输出量是由重复性引入的输出量是由重复性引入的输出量C C的不确定度分量。的不确定度分量。的不确定度分量。的不确定度分量。94 输入量的标准不确定度的评定输入量的标准不确定度的评定 4.1 没有装入样品的铝盒质量没有装入样品的铝盒质量m0的不确定度的不确定度 u(m0)评定评定 铝盒质量铝盒质量铝盒
13、质量铝盒质量mm0 0通常为通常为通常为通常为34g34g,mm0 0称量不确定度来自称量不确定度来自称量不确定度来自称量不确定度来自2 2个方面:第一,由天平称量不准引入的的不确定度,个方面:第一,由天平称量不准引入的的不确定度,个方面:第一,由天平称量不准引入的的不确定度,个方面:第一,由天平称量不准引入的的不确定度,按按按按B B类方法评定;第二,天平标度的可读性(数字分辨类方法评定;第二,天平标度的可读性(数字分辨类方法评定;第二,天平标度的可读性(数字分辨类方法评定;第二,天平标度的可读性(数字分辨力),按力),按力),按力),按B B类方法评定。因为类方法评定。因为类方法评定。因为
14、类方法评定。因为mm,mm1 1和和和和mm0 0数值相近,天数值相近,天数值相近,天数值相近,天平灵敏度和空气浮力引入的不确定度可以忽略不计。平灵敏度和空气浮力引入的不确定度可以忽略不计。平灵敏度和空气浮力引入的不确定度可以忽略不计。平灵敏度和空气浮力引入的不确定度可以忽略不计。最后,称量的重复性,已归入到被测量最后,称量的重复性,已归入到被测量最后,称量的重复性,已归入到被测量最后,称量的重复性,已归入到被测量(输出量输出量输出量输出量)的重复的重复的重复的重复性中,此处不重复计算。性中,此处不重复计算。性中,此处不重复计算。性中,此处不重复计算。104.1.1 m0称量不准引入的标准不确
15、定度分量称量不准引入的标准不确定度分量 uB1(m0)电子天平经检定合格,由天平说明书可知电子天平经检定合格,由天平说明书可知其最大允许误差为其最大允许误差为 0.1mg,服从均匀分布,区,服从均匀分布,区间半宽度为间半宽度为am01 0.1mg,包含因子,包含因子 。由此引起的标准不确定度由此引起的标准不确定度uB1(m0)为为(4.4)114.1.2 天平分辩力引入的标准不确定度分量天平分辩力引入的标准不确定度分量 uB2(m0)由天平说明书可知其分辩力为由天平说明书可知其分辩力为0.1mg,服从,服从均匀分布,区间半宽度为均匀分布,区间半宽度为am02 0.05mg,包含因,包含因子子
16、。由此引起的标准不确定度。由此引起的标准不确定度uB2(m0)为为(4.5)124.1.3 m0称量的合成标准不确定度分量称量的合成标准不确定度分量 u(m0)不确定度分量不确定度分量uB1(m0)和和uB2(m0)互不相互不相关,关,m0称量的合成标准不确定度可采用方称量的合成标准不确定度可采用方和根方法合成得到和根方法合成得到(4.6)134.2 4.2 装有干燥前样品的铝盒质量装有干燥前样品的铝盒质量装有干燥前样品的铝盒质量装有干燥前样品的铝盒质量mm的不确定度的不确定度的不确定度的不确定度 u u(mm)评定评定评定评定 大豆样品质量大豆样品质量大豆样品质量大豆样品质量(mm mm1
17、1),采用分辨力为,采用分辨力为,采用分辨力为,采用分辨力为0.1mg0.1mg,最大允差为,最大允差为,最大允差为,最大允差为0.1mg0.1mg电子天平测量。实际上是用配衡体称量法通过电子天平测量。实际上是用配衡体称量法通过电子天平测量。实际上是用配衡体称量法通过电子天平测量。实际上是用配衡体称量法通过2 2次称量给次称量给次称量给次称量给出的,即由一次回零出的,即由一次回零出的,即由一次回零出的,即由一次回零(空铝盒空铝盒空铝盒空铝盒)称量所得。称量所得。称量所得。称量所得。mm是电子天平回零后的是电子天平回零后的是电子天平回零后的是电子天平回零后的第第第第2 2次称量。次称量。次称量。
18、次称量。同样,质量同样,质量同样,质量同样,质量mm称量不确定度来自称量不确定度来自称量不确定度来自称量不确定度来自2 2个方面:第一,由天平称个方面:第一,由天平称个方面:第一,由天平称个方面:第一,由天平称量不准引入的的不确定度,按量不准引入的的不确定度,按量不准引入的的不确定度,按量不准引入的的不确定度,按B B类方法评定;第二,天平标度的类方法评定;第二,天平标度的类方法评定;第二,天平标度的类方法评定;第二,天平标度的可读性(数字分辨力),按可读性(数字分辨力),按可读性(数字分辨力),按可读性(数字分辨力),按B B类方法评定。类方法评定。类方法评定。类方法评定。评定方法与评定方法
19、与评定方法与评定方法与4.14.1节相同,质量节相同,质量节相同,质量节相同,质量mm测量的标准不确定度测量的标准不确定度测量的标准不确定度测量的标准不确定度u u(mm)为为为为(4.7)(4.7)144.3 装有干燥后样品的铝盒质量装有干燥后样品的铝盒质量m1的不确定的不确定 度度u(m1)评定评定 质量质量m1称量不确定度除了来自称量不确定度除了来自4.1节或节或4.2节所述的节所述的2个方面之外,还包括残余水分引入个方面之外,还包括残余水分引入的不确定度分量。的不确定度分量。前前2项不确定度分量评定方法与项不确定度分量评定方法与4.1节相节相同,质量同,质量m测量的标准不确定度测量的标
20、准不确定度u1(m)为为(4.8)15 方法规定:复烘干至恒重,连续两次干燥方法规定:复烘干至恒重,连续两次干燥的质量变化不超过的质量变化不超过2mg为止。所以残余水分可为止。所以残余水分可能值的区间半宽度为能值的区间半宽度为am14 1mg,服从均匀分布,服从均匀分布,包含因子包含因子 。由此引起的标准不确定度。由此引起的标准不确定度uB3(m1)为为 (4.9)质量质量m1的不确定度的不确定度u(m1)为为(4.10)16五五 输出量标准不确定度分量评定输出量标准不确定度分量评定5.1 5.1 输出量输出量输出量输出量C C的标准不确定度分量的标准不确定度分量的标准不确定度分量的标准不确定
21、度分量u u1 1(C C)=)=c c1 1u u(mm0 0)评定评定评定评定 灵敏系数灵敏系数灵敏系数灵敏系数c c1 1 0.1g0.1g 1 1,因此有,因此有,因此有,因此有 (4.11)(4.11)5.2 5.2 输出量输出量输出量输出量C C的标准不确定度分量的标准不确定度分量的标准不确定度分量的标准不确定度分量u u2 2(C C)=)=c c2 2u u(mm)评定评定评定评定 灵敏系数灵敏系数灵敏系数灵敏系数c c2 2 0.5g0.5g 1 1,因此有,因此有,因此有,因此有 (4.12)(4.12)5.3 5.3 输出量输出量输出量输出量C C的标准不确定度分量的标准
22、不确定度分量的标准不确定度分量的标准不确定度分量u u3 3(C C)=)=c c3 3u u(mm1 1)的评定的评定的评定的评定 灵敏系数灵敏系数灵敏系数灵敏系数c c3 30.5g0.5g 1 1,取正值有,取正值有,取正值有,取正值有 (4.13)(4.13)175.3 输出量输出量C的重复性引起的标准不确定度的重复性引起的标准不确定度 分量分量u4(C)的评定的评定 测量了测量了2批样品,每批样品分别进行批样品,每批样品分别进行7次次独立重复测量,测量结果列于表独立重复测量,测量结果列于表4.2。对对5左右水分含量的第一批大豆样品重左右水分含量的第一批大豆样品重复测量的单次测量实验标
23、准差为复测量的单次测量实验标准差为 (4.14)18 技术标准规定大豆水分含量由技术标准规定大豆水分含量由2次测量次测量的平均值给出,故重复性引入的测量结果的平均值给出,故重复性引入的测量结果的标准不确定度为的标准不确定度为 (4.15)10左右水分含量的重复性引入的测左右水分含量的重复性引入的测量结果的标准不确定度为量结果的标准不确定度为 (4.16)19表表表表1 1 两批大豆水分含量测量数据两批大豆水分含量测量数据两批大豆水分含量测量数据两批大豆水分含量测量数据 序号序号序号序号mm0 0(g)(g)mm(g)(g)mm1 1(g)(g)mm mm1 1(g)(g)mm mm0 0(g)
24、(g)水分水分水分水分含量含量含量含量(%)(%)C C平均平均平均平均值值值值(%)(%)第第第第1 1批批批批第第第第1 1次次次次3.81733.8173 5.93635.9363 5.82975.8297 0.10660.1066 2.11902.11905.035.035.045.04第第第第2 2次次次次3.81673.8167 5.99145.9914 5.88165.8816 0.10980.1098 2.17472.17475.055.05第第第第3 3次次次次3.81603.8160 5.86405.8640 5.73385.7338 0.10320.1032 2.0480
25、2.04805.045.04第第第第4 4次次次次3.81643.8164 5.87625.8762 5.77735.7773 0.10320.1032 2.05982.05985.015.01第第第第5 5次次次次3.81683.8168 5.99475.9947 5.88435.8843 0.11040.1104 2.17792.17795.075.07第第第第7 7次次次次3.81693.8169 5.83425.8342 5.73415.7341 0.10010.1001 2.01732.01735.005.00第第第第7 7次次次次3.81633.8163 6.01976.0197
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