测量不确定度评定与表述指南.docx

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1、测量不确定度评定与表述指南一、引言1.1 为保证检测结果的高质量水平，特制定本指南。1.2 测量结果不确定度的评定和表述适用于检测设备的校准、建材试验、工程检测。二、测量结果与测量不确定度2.1 由测量所得的赐予被测量的值称为测量结果。2.1.1 很多状况下，被测量 Y 不能直接测得，而是由 N 个其他量 X1，X2， XN 通过广义的函数关系 f 确定Y = f (X1，X2，XN)2.1.1 测量结果，即输出估量值 y 由输入估量值 x1，x2，xN 代入2.1.1式得到， 即Y = f (x1，x2，xN)2.1.2【注】表达式2.1.1应理解为广义的函数关系。由于在实际测量中，很多情形

2、下往往无法写出可明确表述的函数关系。2.1.2 上述函数关系描述了一个测量过程，它应包含对测量过程有明显奉献的全部的量包含环境、人员、设备、方法等多种因素。2.2 表征合理地赐予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数称为测量不确定度。2.3 一般地，测量结果仅仅是被测量的近似估量。完整的测量结果应当附有定量的不确定度说明。三、不确定度评定3.1 对测量结果的不确定度有奉献的每个不确定度重量用估量的标准偏差来表示，称为标准不确定度。3.2 标准不确定度依据评估方法的不同分为两类：3.2.1 用统计分析一系列观测的方法进展不确定度的评定称为不确定度的 A类评定。3.2.2 用不同于统计分析一系

3、列观测值的方法进展不确定度的评定称为不确定度的 B 类评定。3.2.3 不确定度 A 类与 B 类评定仅仅是指评定方法不同，它们同等重要，地位公平。3.3 每个不确定度重量，不管是 A 类还是 B 类都应包含三个方面的根本信息：a.数值大小b.分布特征c.自由度【注】在分析每个不确定度重量时，其数值大小与分布特征是不行无视的信息，而自由度在肯定情形时可无视见 5.1.1 条3.4 不确定度的数值大小可以以确定方式也可以相对方式类似于确定误差、相对误差给出，但合成时必需留意全部不确定度重量数值大小表述方式的全都性， 要么皆为确定方式要么皆为相对方式，切不行混乱使用一般说来，长度类测量多使用确定方

4、式，力学类测量多使用相对方式。3.5 标准不确定的 A 类评定方法：3.5.1 标准不确定的 A 类评定方法有三种。3.5.2 根本方法贝塞尔公式法a) 数值大小：，由 n 次独立重复观测值 xi kI=1，2，3，N；k=1,2,3,n【注】xi 表示测量过程中涉及的某一影响量这样的影响量共 N 个，k 表示对该影响量 xi 的连续观测次数连续观测 n 次，xi，k 是其中的一个观测值。其最正确估量值算术平均值为：x= 1 n ink =1xi,k3.5.11n - 1nk -1(xi,k- x )2i，单次独立观测值 xi k 的试验标准差为：u (xi,k)= s (x)=i,k3.5.

5、2平均值 x i 的试验标准差为:u(xi)= s(x )=i=1s(xi,k)3.5.3n(n - 1)1(x)2i,k- xinb) 分布特征：一般可认为是正态分布。c) 自由度：1） v=n-1，其中 n 为测量次数：2） 单次测量试验标准偏差与平均值的试验标准偏差的自由度一样。3.5.3 极差法a) 数值大小：单次独立观测值 xi，k 的试验标准差为：u(xi,k)= s(xi,k)= R3.5.4C其中 R 为屡次测量值中最大值与最小值之差，极差系数 C 值由附表一给出。平均值 xi的试验标准差为：( ) s(x)nu x=ii,k3.5.5b) 分布特征：使用极差法的前提条件是 x

6、i 可以估量为接近正态分布。c)自由度：由附表一查得。附表一测量次数 n23456789极差系数 c1.131.642.062.332.532.702.852.97自由度 v0.91.82.73.64.55.36.06.83.5.4 最小二乘法最小二乘法数据处理过程比较繁琐，一般较少使用。需要时可参考有关的技术资料。3.6 标准不确定度的 B 类评定3.6.1 标准不确定度的 B 类评定是借助于一切的可利用的具有评定牢靠性的测量不确定度评定与表述指南有关信息从最大可能偏差折算得到的。由于 B 类评定主要依靠于以往的信息、相关的技术资料、阅历等，因而 B 类评定往往表现出较多的“阅历性”，这尤其

7、表现在 B 类不确定度重量自由度的评估方面。3.6.2 所谓具有牢靠性的有关出处可以是：a. 以前的测量数据；b. 对有关技术材料和测量仪器特性的了解和阅历；c. 生产部门供给的技术说明文件；d. 检定证书，较准证书及其他文件供给的数据；e. 手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度；f. 规定检测、试验方法的国家标准或类似技术文件中给出的重复性限 r或复现性限 R.3.6.3 B 类不确定度重量的合理评估主要依靠于对 xi 的置信区间可能的变化范围及它遵守的分布特征的正确理解。a) 分布特征：xi 的分布特征判定请参照附录 A，假设附录 A 中查不到又缺乏任何其他可参考信息时，一般估量为矩形

8、均匀分布是合理的。b) 数值大小：euk3.6.1分子 e 表示 xi 可能的变化范围的一半半区间。分母 k 是 xi 所遵守的分布对应的包含因子，使用中可直接查附表二、三。附表二正态分布P(%)50682790959545999973kp0.67611.6451.96022.5763附表三其他分布分布类别P(%)k矩形均匀1003三角1006梯形=0.711002反正弦1002两点1001【注】请留意上表正态分布 k 值随概率的变化，其他几种分布的概率皆为 100%，k 值是固定不变的。c) 自由度：B 类标准不确定度的自由度由式3.6.2计算x1u 2 (x)1 u(x) -2(vi2 s

9、 2 ui )= 2 u(x )i ii3.6.2方括号中的比值是 uxi的相对不确定度，或者表达为“不确定度的不确定度”。s u(x )/ u(x )viis u(x )/ u(x )viiii附表 四00.3060.10500.4030.20.0.25120.5028【注】1、第一列可理解为您对的参考信息的牢靠性的认可程度例如： 0.10 表示 90%认可，10%不认可， 其他类推。2、一般说来，附表四中所列的几项已够实际使用中的需用，假设确有特别需要请按 3.6.2式计算.四、合成标准不确定度4.1 各个不确定度重量按肯定方式合成得到合成标准不确定度。合成标准不确定度同各个不确定度重量一

10、样也包含三个方面的根本信息，即数值大小、分布特征、自由度称为有效自由度。4.2 合成时应留意各重量遵守既不重复又不遗漏的原则，对于某些影响确实很小的重量固然也可以无视最好能说明。4.3 标准不确定度的合成4.3.1 数值大小的合成：当测量结果由假设干个其他量得出时，结果的标准不确定度等于各输入重量方差估量值与协方差估量值适当和的正平方根；假设各输入重量不相关注，则结果的或合成的标准不确定度等于各重量标准不确定度的适当和的正平方根。2 ( )N f 2 ( )N -1 Nff() N22 ( )uy=c xux+ 2ixxu x , xij=cuix+ Rii=1i式中i=1 j =i+1iii

11、=14.3.11） uc2(y)是被测量在测量点x1，x2，xN四周微小变化量的方差估量值。测量点是在各重量的最正确估量值 xi如统计平均值3.5.1式上。f2） c=ixi称为被测量 Y 取决于输入重量变化的灵敏系数。3R 称为相关项，当 xi,xj 相关时，需计算R 的值。4假设各输入重量相互独立，则 R=0( )N f 2( )N( )N( )u 2y= u 2x=c 2u 2 x=u 2 y4.3.2ci=1 x iiiiii=1i=1【注】相关假设两个随机变量，其中一个量的变化会导致另一个量的变化，就说这两个量相关。假设不 相关，就称这两个量相互独立。构成合成标准不确定度的每个标准不

12、确定度重量 u(xi)，可以是由3.5节中所述的方法评定A 类评定，也可以是由3.6节中所述的方法评定B 类评定。全部的不确定度重量都是按公平的地位合成，4.3.1或4.3.2称为不确定度传递律。4.3.2 自由度的合成：1） 合成标准不确定的有效自由度 Veff 并依据下式计算：v=uc4 (y)( )4.3.3effNi=1u 4 yivi2） 有效自由度 Veff 的数值大小一般只取整数，小数位原则上只舍不进。4.3.3 分布的合成：依据数学上“中心极限定理”，一般可以认为合成标准不确定度遵从正态分布。标准不确灵敏系数重量的不确标准不确不确定度自由度定度重量来源定度的值u(x )i定度奉

13、献分布c=ifxc u(x )特 征viiiiu2 (y)=u (y)=cv=ceff4.4 为使标准不确定度评估过程清楚有条理，建议列出标准不确定度重量一览表： 标准不确定度重量一览表五、扩展标准不确定度5.1 合成标准不确定度的扩展有两种方案，分别对应 U 与 UP。5.1.1方案一扩展不确定度 U 等于合成不确定度乘掩盖因子 kU=kuc(y)(5.1.1)一般直接取 k=2 或 k=3.【注】1、实行本方案时，无需考虑每个不确定度重量的自由度及有效自由度；2、实行本方案供给扩展不确定度时，需明确指出 k 的大小，但不供给概率大小；3、一般地，可理解为 k=2 相法于 95%的概率，k=

14、3 相当于 99%的概率。5.1.2方案二扩展不确定度 UP 等于合成不确定度乘掩盖因子 kpU= kpp u (y )5.1.2c按需要的概率 P 及 Veff 查附录 B 的 t 分布表示kp。5.2 扩展不确定度只取 2 位有效数字，其他小数位原则上只进不舍。六、报告不确定性6.1 报告不确定度处理原则6.1.1 当报告一个测量结果及不确定度时，必要时应列出全部标准不确定度重量的评估过程及合成扩展过程。6.1.2 报告扩展不确定度的同时，要报告用于获得 U 或 UP 的相关信息。6.2 测量结果表述测量结果的表述在 JJF10591999 中有多种形式，本所统一承受以下形式。6.2.1

15、以测量结果为例：1） 确定方式：2） 相对方式：上式中以后的量是扩展不确定度2 位有效数字。当该扩展不确定度是以方案一获得时应附加注明 k 的值，原则上不允许给出置信概率 P； 当该扩展不确定度是以方案二获得时应附加注明 P、Veff 及 kp 三个量中至少两个量的值。6.2.2 测量结果中平均值的位数应与扩展不确定度的位数对齐。平均值的位数由保存两位有效数字的扩展不确定度的位数打算，当平均值的位数不够时原则上补零对齐。七、校准试验室7.1 测量不确定度是指某一测量过程所获得的测量结果数据的不确定程度，它包含了主标准、被检标准、环境、人员、方法等多方面因素的影响。7.2 测量不确定度仅仅是对测量结果数据而言，它不同于准确度、准确度一般是对标准器或标准装置而言。在检测试验中，检测、试验装置的技术状况由周期检定保证，并有适当的有效期限，测量过程中其他技术要求由掌握试验规程规定，强调了检测试验过程治理的法制性。测量牢靠性的保障除侧重于过程治理的“自主性”，必需建立查制度。定期进展核查，并记录在档，利用长期的统计数据把握检测试验室的状况，此处检测试验室的状况包含检测试验装置、检测试验室环境、检测试验技术人员、测量方法等多环节的信息。当觉察特别时， 应分析特别来源于试验室中的哪一个环节，并实行订正措施。