标准看不明,培训听不懂?本文助你了解测量不确定度评定!
SLD中检实验室技术2017 -12 -25

一、 定义

1、 测量不确定度:表征合理地赋予被测量之值的分散性。与测量结果相关联的一个参数。(测量不确定需要用两个数来表示:1、测量不确定度的大小,即置信区间;2、置信水准,或称包含概率)

2、 标准不确定度:用标准偏差表示测量结果的不确定度,一般用u来表示,对于不确定度分量,常在u上加小脚标进行表示,如u1,u2……等。

3、 合成(标准)不确定度:当测量结果由若干个其他量的值求得时,测量结果的合成标准不确定度等于这些量地方差和(或)协方差加权和的正平方根,用uc表示。

4、 扩展不确定度:确定测量结果区间的量,合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。用包含因子k乘以合成标准不确定度得到一个区间来表示测量不确定度,用符号U或Up表示。

5、 包含因子:为获得扩展不确定度,对合成标准不确定度所乘的倍数因子,常用符号k或kp来表示。有时也称其为覆盖因子,其取值一般在2与3之间。

6、 自由度:计算总和中独立项个数,即总和的项数减去其中受约束的项数。对于一个测量样本,自由度等于该样本数据中n个独立测量个数减去待求量个数1。

7、 不确定度A类评定:指用对样本观测值的统计分析进行不确定度评定的方法。

8、 不确定度B类评定:指用不同于统计分析的其他方法进行不确定度评定的方法。

二、 不确定度评定的一般程序

三、 不确定度的评定方法

1、 A类不确定评定方法

① 采用统计分析的方法评定标准不确定度,用实验标准差或样本标准差表示。

对同一被测量X作n次测量,表征每次测量结果分散性的量s(xi)(单次测量的实验标准差)可按下式算出:

  贝塞尔公式(n>6)

被测量估计值  的A类不确定度ua)按下式计算:

 

② 合并样本标准差

③ 极差法

④ 最小二乘法

⑤ 阿伦方法

2、 B类不确定度评定方法

① B类评定的方法是根据有关的信息或经验,判断被测量的可能值区间,假设被测量值的概率分布和要求的概率p确定k,则B类标准不确定度uB可按下式计算:

uB=a/k

a——被测量可能值的半宽度

② 标准不确定度的B类评定的一般流程如下图:

③ 区间本宽度a一般根据以下信息确定:

a) 以前测量的数据;

b) 对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验;

c) 生产厂家提供的技术说明书;

d) 校准、检定证书或其他文件提供的数据;

e) 手册或某些资料给出的参考数据;

f) 检定规程、校准规范或测试标准中给出的数据;

g) 其他有用的信息。

例如:生产厂家提供的测量仪器最大允许误差为±△,并经计量部门检定合格,则评定仪器的不确定度时,可能值区间的半宽度为a=△;校准证书提供的校准值,给出了其扩展不确定度为U,则区间的半宽度为:a=U;

④  k的确定方法

a) 已知扩展不确定度是合成标准不确定度的若干倍时,该倍数就是包含因子k;

b) 假设为正态分布时,根据要求的概率查下表即可得到k;

表 正态分布情况下概率p与置信因子k间的关系


c) 假设为非正态分布时,根据概率分布查下表即可得到k:

   

合成标准不确定度 

直接测量的合成标准不确定度为u(yi),则直接测量的不确定度的合成公式为:

 

(此处仅列举直接测量的合成标准不确定度公式,间接测量不确定度的计算可参考《测量不确定度评定与表示》JJF 1059.1-2012)

3、 扩展不确定度

U=k×uc

注:k值一般取为2,相当于p=95%。

4、 相对扩展不确定度

Urel(y)=U/y