常用測量不確定度的評定方法

常用測量不確定度的評定方法常用測量不確定度的評定方法1本方法供給在計(jì)量檢定規(guī)程或計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)〔標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)〕對常規(guī)的被檢定或被校準(zhǔn)對象進(jìn)展檢定/校準(zhǔn)時(shí)所得結(jié)果的測量不確定度的一般評定步驟和常用評定方法，亦可用于檢驗(yàn)、分析測試結(jié)果測量不確定度的評定及試驗(yàn)室最正確測量力量的評定。超過適用范圍和本方法未列入的評定方法與表示形式，參見 JJF1059-1999《測量不確定度的評定與表示》。2技術(shù)依據(jù)JJF1059-1999《測量不確定度的評定與表示》。3測量不確定度的評定步驟給出被測量，必要時(shí)給出被測量的定義及測量過程的簡潔描述；給出用以評定測量不確定度的數(shù)學(xué)模型；依據(jù)數(shù)學(xué)模型列出各不確定度重量的來源〔即輸入量ix〕；評定各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度)(ixu，并進(jìn)而給出與各輸入量對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的重量)(yui；假設(shè)擴(kuò)展不確定度用pU表示，則應(yīng)估算出對應(yīng)于各輸入量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的自由度iν；計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度)(yuc，假設(shè)用擴(kuò)展不確定度pU表示則還應(yīng)計(jì)算出合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度effν；3.7確定擴(kuò)展不確定度U或pU；3.8給出測量不確定度報(bào)告。4評定方法及其簡要說明數(shù)學(xué)模型指被測量Y與各輸入量iX之間的函數(shù)關(guān)系，如被測量Y的測量結(jié)果為y，輸入量iX的估量值為ix，則有),,,(21Nxxxfy=數(shù)學(xué)模型中應(yīng)包括對測量結(jié)果及其不確定度有影響的全部輸入量。例如，在量塊比較測量中，被測量塊長度L的測量結(jié)果計(jì)算公式為：dLLs+=式中：sL——標(biāo)準(zhǔn)量塊在參考溫度20℃時(shí)的長度；d——由比較儀測量得到的被檢量塊和標(biāo)準(zhǔn)量塊的長度差。但在測量不確定度評定中需要顧及溫度差異和線膨脹系數(shù)差異，此時(shí)數(shù)學(xué)模型為δθαδαθ??-??-+=ssssLLdLL此數(shù)學(xué)模型是考慮了溫度和線膨脹系數(shù)對測量結(jié)果的影響，并經(jīng)數(shù)學(xué)變換而得到的近似式，這樣的數(shù)學(xué)模型是確定靈敏系數(shù)和計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的根底。對于最簡潔的直接測量，假設(shè)各種影響測量不確定度的因素均可無視xy=測量不確定度的來源依據(jù)數(shù)學(xué)模型，列出對被測量有明顯影響的測量不確定度來源，并要做到不遺漏和不重復(fù)。假設(shè)所給出的測量結(jié)果是經(jīng)過修正后的結(jié)果，留意應(yīng)考慮由修正值所引入的不確定度重量。4.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度重量的評定依據(jù)各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度)(ixu，并通過由數(shù)學(xué)模型得到的靈敏系數(shù)icyui。依據(jù)各輸入量ix的實(shí)際狀況，可以選擇A類評定或B類評定來得到其標(biāo)準(zhǔn)不確定度)(ixuA類評定：對量iX作in次獨(dú)立重復(fù)測量，得到測量結(jié)果為),,2,1(iiknkx= ，則：單次測量kix的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：估量值ix的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差也可由其它統(tǒng)計(jì)方法得到〔參見JJF1059-1999〕。B類評定：①ix的擴(kuò)展不確定度)(ixU和包含因子k，則ix的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為inkikinxxi∑==11)(12--==∑=inkiikikiknxxxsxuiiikiinkiikiinxsnnxxxsxui)1(12=--==∑=jixfxf,kxUxuii)(=②假設(shè)ix的擴(kuò)展不確定度)(ipxU及其置信概率p，則其包含因子pk與ix的分布有關(guān)。此時(shí)除非另有說明，一般均按正態(tài)分布考慮。對應(yīng)與不同置信概率的包含因③輸入量ix的可能值分布區(qū)間半寬度a〔通常為允許誤差限確實(shí)定值〕，則ixkaxui=)(此時(shí)k與ix的分布有關(guān)，區(qū)間估量為正態(tài)分布，3=k；區(qū)間估量為均勻分布，3=k〔JJF1059-1999〕4.4yuc算式中；jixx,——輸入量,ji≠；——偏導(dǎo)數(shù)，又稱為靈敏系數(shù)，分別用ic和jc表示；jixuxuix和jxjixxrix和jx之間的相關(guān)系數(shù)估量值。實(shí)際工作中，假設(shè)各輸入量之間均不相關(guān)，或雖有局部輸入量相關(guān)，0),(=jixxr，于是)(yuc可簡化為：擴(kuò)展不確定度確實(shí)定(1)ckuU=,一般k取23；(2)ceffpcpputukU)(ν==依據(jù)置信概率p和有效自由度effν，t分布臨界值表(JJF1059-1999A)得到)(effptν具體承受何種方法來表示，應(yīng)參照有關(guān)的計(jì)量檢定規(guī)程或計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。),(2)(111221jijijNiNijiiNiicxuxuxxrxfxfxuxfyu+????=∑∑∑-=+==∑∑====NiiiiNiicxucxuxfyu122221)(測量不確定度的報(bào)告與表示當(dāng)給出完整的測量結(jié)果時(shí)，一般應(yīng)報(bào)告其測量不確定度。通常狀況下，本所在試驗(yàn)室間力量比對試驗(yàn)、工業(yè)和商業(yè)等日常的大量測量中，校準(zhǔn)證書或比對報(bào)告在給出校準(zhǔn)結(jié)果或修正值時(shí)，均應(yīng)同時(shí)報(bào)告擴(kuò)展不確定度。報(bào)告測量不確定度時(shí)應(yīng)盡可能具體，以便使用者可以正確地利用測量結(jié)果。試驗(yàn)室間力量比對報(bào)告應(yīng)具體的給出測量不確定度的評定過程；校準(zhǔn)證書用U或pU報(bào)告測量結(jié)果的不確定度，報(bào)告擴(kuò)展不確定度U時(shí)，應(yīng)同時(shí)報(bào)告包含因子k；報(bào)告擴(kuò)展不確定度pU時(shí)，應(yīng)同時(shí)報(bào)告包含因子pkeffν，p假設(shè)樣品具有多個(gè)參量，則一般應(yīng)分別給出各參量的測量不確定度。4.6.4假設(shè)檢定/校準(zhǔn)的測量范圍很寬，此時(shí)測量不確定度可用下述三種方法之一來表示：按有關(guān)計(jì)量檢定規(guī)程或計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中所承受的方法來表示；依據(jù)測量范圍分段給出其測量不確定度；(3)給出該測量范圍內(nèi)的最小和最大測量不確定度。4.6.5報(bào)告擴(kuò)展不確定度的有效位數(shù)最多為兩位有效數(shù)字。在連續(xù)〔中間〕計(jì)算中為避開修約誤差可保存多余的位數(shù)。在報(bào)告最終結(jié)果時(shí)，有時(shí)可能要將不確定度最末位后面的數(shù)都進(jìn)位而不是舍去。對報(bào)告的測量結(jié)果，需將其修約至與其不確定度有效位數(shù)全都,即報(bào)告測量結(jié)果的有效數(shù)字末位與其不確定度的末位數(shù)對齊。4.6.6ckuU=的報(bào)告可用以下兩種形式之一，例如：mguc35.02=k，mgmgU70.035.02=?則a〕2;70.0,02147.100===kmgUgms。b〕2;)00070.002147.100(=±=kggms。4.6.7cppukU=的報(bào)告可用以下兩種形式之一，例如：mguc35.0，9=effν，按%95=p，查JJF1059-1999附錄A26.2)9(95==tkpmgmgU79.035.026.295=?=，則a〕9;79.0,02147.10095===effsmgUgmν。b〕%95,9;)00079.002147.100(==±=pggmeffsν。4.6.8確定度也可以相對形式 rel U 報(bào)告，例如： a 〕695109.7,02147.100-?==relsUgm。b〕%95;)109.71(02147.1006=?±=-pgms6109.7-?為relU95之值。4.6.9上述列舉的表達(dá)形式中的符號含義，必要時(shí)應(yīng)有文字說明，也可承受它們的名稱代替符號，或同時(shí)承受。5最正確測量力量的評定定義最正確測量力量：試驗(yàn)室在認(rèn)可范圍內(nèi)，當(dāng)對接近抱負(fù)的測量標(biāo)準(zhǔn)〔用以定義、實(shí)現(xiàn)、保存或復(fù)現(xiàn)某量的單位或其一個(gè)值或多個(gè)值〕進(jìn)展接近常規(guī)的校準(zhǔn)時(shí)，可以到達(dá)的最小測量不確定度；或?qū)咏硐氲臏y量儀器〔用于測量某量〕進(jìn)展接近常規(guī)的校準(zhǔn)時(shí)，可以到達(dá)的最小測量不確定度。校準(zhǔn)和測量力量：通常供給應(yīng)用戶的校準(zhǔn)或測量水平，它用置信概率%95=p或包含因子2=k的擴(kuò)展不確定度表示，有時(shí)稱為最正確5.2最正確測量力量與日常條件下的測量不確定度的評定程序一樣。在評定最正確測量力量時(shí)，應(yīng)選擇較穩(wěn)定的、重復(fù)性很好的被校準(zhǔn)儀器。5.2.3對所開展工程的全部參數(shù)和量程都應(yīng)進(jìn)展最正確測量力量5.3最正確測量力量的表述方法應(yīng)與日常校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度表示方法相全都，用置信概率%95=p或包含因子2=k的擴(kuò)展不確定度表示。在整個(gè)測量范圍內(nèi)或某一區(qū)段內(nèi)不確定度不變，或者依據(jù)計(jì)量檢定規(guī)程或校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量點(diǎn)給出不確定度，則可用固定值表示。對于測量范圍很寬，不確定度隨被測量變化的，可用下述兩種方法之一來表示：測量范圍適當(dāng)分段給出其最正確測量力量；給出與該測量范圍相對應(yīng)的不確定度范圍，可能時(shí)還應(yīng)給出