《不确定度评定》PPT课件.ppt
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1、第四章第四章 测量不确定度测量不确定度1 1主要内容主要内容1.1.概述概述2.2.基本术语基本术语3.3.不确定度评定过程不确定度评定过程4.4.不确定度评定举例不确定度评定举例2 21 1 概概 述述3 31.1.11.1.1不确定度的基本意义不确定度的基本意义1.1.21.1.2不确定度在技术监督中意义不确定度在技术监督中意义1、概述、概述4 41.1.11.1.1不确定度的基本意义不确定度的基本意义5 51.1.11.1.1不确定度的基本意义不确定度的基本意义1、不确定度的基本意义、不确定度的基本意义 不确定度对人们认识自然与改造自然极为重要。不确定度对人们认识自然与改造自然极为重要。
2、人类从学会使用劳动工具改造环境之时起,很人类从学会使用劳动工具改造环境之时起,很早就开始了测量。远古时代,人们为安排农作、早就开始了测量。远古时代,人们为安排农作、狩猎、交换粮食和贵重物品,就在进行时间、距狩猎、交换粮食和贵重物品,就在进行时间、距离、面积、体积和重量的测量。测量就有不确定离、面积、体积和重量的测量。测量就有不确定度,随着社会生产、交换的发展和科学技术的进度,随着社会生产、交换的发展和科学技术的进步,测量范围不断扩大,测量不确定度愈来愈小。步,测量范围不断扩大,测量不确定度愈来愈小。6 6现在,在科学技术中,在生产、商业、贸易、现在,在科学技术中,在生产、商业、贸易、医疗、环保
3、等等中,进行着大量的测量工医疗、环保等等中,进行着大量的测量工作,用以认识事物。测量的质量如何,要作,用以认识事物。测量的质量如何,要用不确定度来说明。不确定度愈小,测量用不确定度来说明。不确定度愈小,测量结果的质量愈高,水平愈高,其使用价值结果的质量愈高,水平愈高,其使用价值也愈高;不确定度愈大,测量结果的质量也愈高;不确定度愈大,测量结果的质量愈低,水平愈低,其使用价值也愈低。愈低,水平愈低,其使用价值也愈低。1.1.11.1.1不确定度的基本意义不确定度的基本意义7 7 测量不确定度必须正确评定。不确定度评定测量不确定度必须正确评定。不确定度评定过大,会因测量不能满足需要而再投资,过大,
4、会因测量不能满足需要而再投资,造成浪费;不确定度评定过小,会对生产造成浪费;不确定度评定过小,会对生产与国防造成危害。如我国石油每年出口以与国防造成危害。如我国石油每年出口以千万吨计,不确定度评定不当,则输出石千万吨计,不确定度评定不当,则输出石油过多会亏损并增加运费,过少也会赔偿,油过多会亏损并增加运费,过少也会赔偿,从而会造成巨大的损失。从而会造成巨大的损失。1.1.11.1.1不确定度的基本意义不确定度的基本意义8 8医疗设备仪表不确定度不可靠,就会使人体医疗设备仪表不确定度不可靠,就会使人体承受过大或过小的药量或放射剂量,量过承受过大或过小的药量或放射剂量,量过大造成伤亡,量过小不能治
5、病。在航空航大造成伤亡,量过小不能治病。在航空航天系统中,频率不确定度不可靠会使导航天系统中,频率不确定度不可靠会使导航失去联系,燃料重量不确定度不可靠会使失去联系,燃料重量不确定度不可靠会使卫星或火箭发射因推力不足而失败。卫星或火箭发射因推力不足而失败。1.1.11.1.1不确定度的基本意义不确定度的基本意义9 91.1.21.1.2、不确定度在技术监督、不确定度在技术监督中意义中意义1010不确定度与计量科学技术密切相关。不确不确定度与计量科学技术密切相关。不确定度用以表明基准标准、检定测试、校定度用以表明基准标准、检定测试、校准的水平,作为量值溯源的依据,并用来准的水平,作为量值溯源的依
6、据,并用来表明测量设备的质量,测量过程控制所用表明测量设备的质量,测量过程控制所用的计量保证,就是要保证经过验证的测量的计量保证,就是要保证经过验证的测量不确定度要尽可能小,以满足计量校准或不确定度要尽可能小,以满足计量校准或计量检测的要求。计量检测的要求。1.1.21.1.2不确定度在技术监督中意义不确定度在技术监督中意义1111在质量管理和质量保证中,不确定度极为重要。在质量管理和质量保证中,不确定度极为重要。ISO 9001(质量体系质量体系设计开发、生产、安装设计开发、生产、安装和服务的质量保证模式和服务的质量保证模式(QualitySystemsModelforQualityAssu
7、ranceinDesignDevelopment,Production,Installation and Servicing)中规定,使用时,应保证所用设备的中规定,使用时,应保证所用设备的不确定度已知。不确定度已知。1.1.21.1.2不确定度在技术监督中意义不确定度在技术监督中意义1212在在ISOIECGuide 25校准实验室和测试校准实验室和测试实验室能力的通用要求实验室能力的通用要求(General Requirements for the Competence OfCalibrationandTestingLaboratory)中指出,实验室的中指出,实验室的每个证书或报告,必须
8、包含有关评定校准每个证书或报告,必须包含有关评定校准或测试结果不确定度的说明。或测试结果不确定度的说明。1.1.21.1.2不确定度在技术监督中意义不确定度在技术监督中意义1313在在ISO)ECGuide 43利用实验室间比对的利用实验室间比对的能力验证能力验证(ProficiencyTesting byInterlaboratory Comparisons)中,多中,多处指明不确定度的重要性;如处指明不确定度的重要性;如A2中说,中说,协调者应考虑各参加实验室的不确定度,协调者应考虑各参加实验室的不确定度,65中说,试验计划报告应包含不确定度,中说,试验计划报告应包含不确定度,A16中说,
9、协调者按照不确定度承认指定中说,协调者按照不确定度承认指定值等。值等。1.1.21.1.2不确定度在技术监督中意义不确定度在技术监督中意义1414 很多标准涉及生产、测量,都须讨论不确很多标准涉及生产、测量,都须讨论不确定度。如定度。如ISO 5168研究流量测量不确定度,研究流量测量不确定度,ISO 14253讨论几何量产品测量不确定度等讨论几何量产品测量不确定度等等。等。1.1.21.1.2不确定度在技术监督中意义不确定度在技术监督中意义1515英文:英文:Uncertainty法文:法文:Incertitute德文:德文:Unsicherheiten俄文:俄文:Heopee日文:日文:不
10、确不确1616不确定度发展进程不确定度发展进程400年前,德国天文学家开普勒年前,德国天文学家开普勒(Kepler)借借助于仪器进行天文测量,得以发现行星运助于仪器进行天文测量,得以发现行星运动规律,从测量结果比较中,他知道轨道动规律,从测量结果比较中,他知道轨道测量中有不确定度。测量中有不确定度。1717200年前年前,工业发展推动了精确测量的工业发展推动了精确测量的发展,机械工具、汽轮机、枪等维修时发展,机械工具、汽轮机、枪等维修时的零件互换要求考虑的零件互换要求考虑制造的允差,制造的允差,并要并要求仔细考虑求仔细考虑测量工具不能精确测量引起测量工具不能精确测量引起的测量不确定度。的测量不
11、确定度。18181927年,海森伯年,海森伯(Heisenberg)提出了提出了不确定度关系不确定度关系(Uncertainty Relation),又称又称测不准关系测不准关系。191919531953年,比尔斯年,比尔斯(Beers)Beers)在误差理论在误差理论导引导引(Introduction to the Theory Introduction to the Theory of Error)of Error)书中指明:当我们给出实验书中指明:当我们给出实验误差为误差为00000 00910000 00910-10-10。时,它。时,它实际上是以标准差等表示的估计实验实际上是以标准差
12、等表示的估计实验不确定度。不确定度。202019631963年,美国标准局年,美国标准局(NBS)NBS)埃森哈特埃森哈特(Eisenhart)Eisenhart)在仪器校准系统的精密在仪器校准系统的精密度与准确度估计一文中,提出了使度与准确度估计一文中,提出了使用不确定度的建议。用不确定度的建议。19701970年前后,一些计量学者和其他领年前后,一些计量学者和其他领域学者,逐渐使用不确定度一词。域学者,逐渐使用不确定度一词。212119701970年,英国校准机构年,英国校准机构(British British Calibration Service)Calibration Service
13、)迪特里希迪特里希(Dietrich)Dietrich)在不确定度、校准和概在不确定度、校准和概率率(UncertaintyUncertainty,Calibration and Calibration and Probability)Probability)一书中谈到:一书中谈到:“测量不测量不确定度为一组测量的平均值任何一边确定度为一组测量的平均值任何一边的范围,当作了很大数目测量时,读的范围,当作了很大数目测量时,读数的位于该范围内。数的位于该范围内。”222219731973年,英国国家物理实验室年,英国国家物理实验室(NPL)NPL)的的伯恩斯伯恩斯(Burns)Burns)、坎皮恩
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