CNAS-GL05：2011《測(cè)量不確定度要求的實(shí)施指南》修改

1、.CNAS-GL05：2011第 8頁 共7頁3檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室不確定度評(píng)估的基本步驟3.1識(shí)別不確定度來源3.1.1對(duì)檢測(cè)和校準(zhǔn)結(jié)果測(cè)量不確定度來源的識(shí)別應(yīng)從分析測(cè)量過程入手，即對(duì)測(cè)量 方法、測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量程序作詳細(xì)研究，為此應(yīng)盡可能畫出測(cè)量系統(tǒng)原理或測(cè)量方法 的方框圖和測(cè)量流程圖。3.1.2檢測(cè)和校準(zhǔn)結(jié)果不確定度可能來自：對(duì)被測(cè)量的定義不完善；實(shí)現(xiàn)被測(cè)量的定 義的方法不理想；取樣的代表性不夠，即被測(cè)量的樣本不能代表所定義的被測(cè)量；對(duì) 測(cè)量過程受環(huán)境影響的認(rèn)識(shí)不周全，或?qū)Νh(huán)境條件的測(cè)量與控制不完善；對(duì)模擬儀器 的讀數(shù)存在人為偏移；測(cè)量儀器的分辨力或鑒別力不夠；賦予計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的值或標(biāo)準(zhǔn)物 質(zhì)的值

2、不準(zhǔn)；引用于數(shù)據(jù)計(jì)算的常量和其它參量不準(zhǔn)；測(cè)量方法和測(cè)量程序的近似性 和假定性；在表面上看來完全相同的條件下，被測(cè)量重復(fù)觀測(cè)值的變化。3.1.3有些不確定度來源可能無法從上述分析中發(fā)現(xiàn)，只能通過實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)或采用 不同的測(cè)量程序才能識(shí)別。3.1.4在某些檢測(cè)領(lǐng)域，特別是化學(xué)樣品分析，不確定度來源不易識(shí)別和量化。測(cè)量不確定度只與特定的檢測(cè)方法有關(guān)。3.2建立測(cè)量過程的模型3.2.1建立測(cè)量過程的模型，即被測(cè)量與各輸入量之間的函數(shù)關(guān)系。若Y的測(cè)量結(jié)果 為y，輸入量Xi的估計(jì)值為xi，則y=f(x1,x2.,xn)3.2.2在建立模型時(shí)要注意有一些潛在的不確定度來源不能明顯地呈現(xiàn)在上述函數(shù)關(guān)系中，它

3、們對(duì)測(cè)量結(jié)果本身有影響，但由于缺乏必要的信息無法寫出它們與被測(cè)量的 函數(shù)關(guān)系，因此在具體測(cè)量時(shí)無法定量地計(jì)算出它對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的大小，在計(jì)算公 式中只能將其忽略而作為不確定度處理。當(dāng)然，模型中應(yīng)包括這些來源，對(duì)這些來源 在數(shù)學(xué)模型中可以將其作為被測(cè)量與輸入量之間的函數(shù)關(guān)系的修正因子（其最佳值為0），或修正系數(shù)（其最佳值為1）處理。3.2.3此外，對(duì)檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室有些特殊不確定度來源，如取樣、預(yù)處理、方法偏 離、測(cè)試條件的變化以及樣品類型的改變等也應(yīng)考慮在模型中。3.2.4在識(shí)別不確定度來源后，對(duì)不確定度各個(gè)分量作一個(gè)預(yù)估算是必要的，對(duì)那些 比最大分量的三分之一還小的分量不必仔細(xì)評(píng)估（除非這種

4、分量數(shù)目較多）。通常只需對(duì)其估計(jì)一個(gè)上限即可，重點(diǎn)應(yīng)放在識(shí)別并仔細(xì)評(píng)估那些重要的分量特別是占支配地位的分量上，對(duì)難于寫出上述數(shù)學(xué)模型的檢測(cè)量，對(duì)各個(gè)分量作預(yù)估算更為重要。3.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)估和計(jì)算3.3.1A類不確定度分量的評(píng)估對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析所作的評(píng)估 a) 對(duì)輸入量xI進(jìn)行n次獨(dú)立的等精度測(cè)量，得到的測(cè)量結(jié)果為： x1、x2xn 為其算術(shù)平均值。即單次測(cè)量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為：觀測(cè)列平均值即估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為： b)A類測(cè)量不確定度的評(píng)估一般是采取對(duì)用以日常開展檢測(cè)和校準(zhǔn)的測(cè)試系統(tǒng)和具有代表性的樣品預(yù)先評(píng)估的。除非進(jìn)行非常規(guī)檢測(cè)和校準(zhǔn)，對(duì)常規(guī)檢測(cè)和校準(zhǔn)的A類評(píng)估，如果測(cè)量系統(tǒng)

5、穩(wěn)定，又在B類評(píng)估中考慮了儀器的漂移和環(huán)境條件的影響， 完全可以采用預(yù)先評(píng)估的結(jié)果，這時(shí)如果提供用戶的測(cè)量結(jié)果是單次測(cè)量獲得的，A 類分量可用預(yù)先評(píng)估獲得的u(xi)，如提供用戶的測(cè)量結(jié)果是兩次或三次或m次測(cè)得值的平均值，則A類分量可用獲得。c)進(jìn)行A類不確定度評(píng)估時(shí)，重復(fù)測(cè)量次數(shù)應(yīng)足夠多，但有些樣品只能承受一 次檢測(cè)（如破壞性檢測(cè)）或隨著檢測(cè)次數(shù)的增加其參數(shù)逐次變化，根本不能作A類評(píng) 估。有些檢測(cè)和校準(zhǔn)則因難度較大費(fèi)用太高不宜作多次重復(fù)測(cè)量，這時(shí)由上式算得的 標(biāo)準(zhǔn)差有可能被嚴(yán)重低估，這時(shí)應(yīng)采用基于t分布確定的包含因子。即用：（其中=n-1）作安全因子乘后再和B類分量合成。3.3.2B類不確定

6、度分量的評(píng)估當(dāng)輸入量的估計(jì)量xi不是由重復(fù)觀測(cè)得到時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)偏差可用對(duì)xi的有關(guān)信息或資料來評(píng)估。B類評(píng)估的信息來源可來自：校準(zhǔn)證書、檢定證書、生產(chǎn)廠的說明書、檢測(cè)依據(jù) 的標(biāo)準(zhǔn)、引用手冊(cè)的參考數(shù)據(jù)、以前測(cè)量的數(shù)據(jù)、相關(guān)材料特性的知識(shí)等。若資料（如校準(zhǔn)證書）給出了xi的擴(kuò)展不確定度U（xi）和包含因子k，則xi的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：這里有幾種可能的情況：a)若資料只給出了U，沒有具體指明k，則可以認(rèn)為k=2（對(duì)應(yīng)約95%的包含 概率）b)若資料只給出了UP（xi）（其中p為包含概率），則包含因子kP與xi的的分布 有關(guān)，此時(shí)除非另有說明一般按照正態(tài)分布考慮，對(duì)應(yīng)p0.95，k 可以查表

7、 得到，即kP1.960c)若資料給出了UP及ieff, 則kP可查表得到，即kPtP(ieff)若由資料查得或判斷xi的可能值分布區(qū)間半寬度與a(通常為允許誤差限的絕 對(duì)值)則：此時(shí)k與xi在此區(qū)間內(nèi)的概率分布有關(guān)(參見JJF-1059附錄B“概率分布情況的估計(jì)”)對(duì)應(yīng)幾種非正態(tài)分布其包含因子為：分布兩點(diǎn)反正弦矩形梯形三角k1236其中為上下底邊之比值3.3.3輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xi)引起的對(duì)y的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量ui(y)為：在數(shù)值上，靈敏系數(shù) （也稱為不確定度傳播系數(shù)）等于輸入量xi變化單位量時(shí)引起y的變化量。靈敏系數(shù)可以由數(shù)學(xué)模型對(duì)xi求偏導(dǎo)數(shù)得到，也可以由實(shí)驗(yàn)測(cè)量得

8、到。靈敏系數(shù)反映了該輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度對(duì)輸出量的不確定度的貢獻(xiàn)的 靈敏程度，而且標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xi)只有乘了該靈敏系數(shù)才能構(gòu)成一個(gè)不確定度分量， 即和輸出量有相同的單位。3.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(y)的計(jì)算3.4.1合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(y)的計(jì)算公式：實(shí)際工作中，若各輸入量之間均不相關(guān)，或有部分輸入量相關(guān)，但其相關(guān)系數(shù)較?。ㄈ跸嚓P(guān)）而近似為r(xi,xj)=0,于是便可化簡為： 當(dāng)則可進(jìn)一步簡化為： 此即計(jì)算合成不確定度一般采用的方和根法，即將各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量平方后求其和再開根。3.4.2對(duì)大部分檢測(cè)工作（除涉及航天、航空、興奮劑檢測(cè)等特殊領(lǐng)域中要求較高的 場(chǎng)合外），只要無明顯證據(jù)

9、證明某幾個(gè)分量有強(qiáng)相關(guān)時(shí)，均可按不相關(guān)處理，如發(fā)現(xiàn)分 量間存在強(qiáng)相關(guān)，如采用相同儀器測(cè)量的量之間，則盡可能改用不同儀器分別測(cè)量這 些量使其不相關(guān)。3.4.3如證實(shí)某些分量之間存在強(qiáng)相關(guān)，則首先判斷其相關(guān)性是正相關(guān)還是負(fù)相關(guān)，并分別取相關(guān)系數(shù)為1或1，然后將這些相關(guān)分量算術(shù)相加后得到一個(gè)“凈”分量， 再將它與其他獨(dú)立無關(guān)分量用方和根法求得uc(y)。3.4.4如發(fā)現(xiàn)各分量中有一個(gè)分量占支配地位時(shí)（該分量大于其次那個(gè)分量三倍以 上），合成不確定度就決定于該分量。3.4.5不確定度分量匯總輸入量xi估計(jì)值xi包含區(qū)間半寬度a或擴(kuò)展不確定U包含概率包含因子（k）Ciui（y）i或ieff輸出量Y3.5

10、擴(kuò)展不確定度U的計(jì)算3.5.1通常提供給客戶的應(yīng)是特定包含概率下的擴(kuò)展不確定度，據(jù)此告知用戶檢測(cè)和 校準(zhǔn)結(jié)果就在以報(bào)告值為中心的包含區(qū)間內(nèi)擴(kuò)展不確定度由合成不確定度乘以適當(dāng)?shù)?包含因子k得到，在不確定度分量較多而且其大小也比較接近時(shí)，可以估計(jì)為正態(tài)分布，當(dāng)選擇約95的包含概率時(shí)，包含因子可取k2，即U2uc(y)。3.5.2如果可以確定合成不確定度包含的分量中較多分量或占支配地位的分量的概率 分布不是正態(tài)分布（如矩形分布、三角分布），則合成不確定度的概率分布就不能估計(jì)為正態(tài)分布，而是接近于其他分布，這時(shí)就不能按 3.5.1中的方法來計(jì)算 U了，例如 合成不確定度中占支配地位的分量的概率分布為矩

11、形分布，這時(shí)包含因子應(yīng)取為k1.65即U1.65uc(y)才對(duì)應(yīng)95的包含概率。3.5.3如果合成不確定度中A類分量占的比重較大，如而且作A類評(píng)估時(shí)重復(fù)測(cè)量次數(shù)n較少，則包含因子k必須查t分布表獲得。3.5.4測(cè)量不確定度應(yīng)是合理評(píng)估獲得的，出具的擴(kuò)展不確定度的有效數(shù)字一般取2位有效數(shù)字。3.6報(bào)告結(jié)果3.6.1除非采用國際上廣泛公認(rèn)的檢測(cè)方法，可以按該方法規(guī)定的方式表示檢測(cè)結(jié)果 及其不確定度外，對(duì)一般的檢測(cè)和校準(zhǔn)項(xiàng)目應(yīng)明確寫明“擴(kuò)展不確定度 U，它是 由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(y)乘以包含因子而得到的”。擴(kuò)展不確定度也可以相對(duì)形式Urel報(bào)告。在有些檢測(cè)和校準(zhǔn)領(lǐng)域，檢測(cè)和校準(zhǔn)結(jié)果以dB形式給出，而且多數(shù)不確定分量也以dB估算，則擴(kuò)展不確定度也以dB給出。3.6.2要注意測(cè)量結(jié)果在整個(gè)量值范圍內(nèi)所處的位置，如不確定度某些分量在整個(gè)量 值范圍內(nèi)為常數(shù)，其他分量正比于測(cè)得值，這時(shí)必須評(píng)估對(duì)應(yīng)整個(gè)量值范圍上限和