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测量过程不确定度评定

  tglyp ·  2008-12-10 16:37  ·  86035 次点击
请问各位专家，谁有炼钢温度测量过程不确定度的评定方法
不确定度, 测量, 过程, 不确定, 评定

21 条回复

wdzwdz518  2010-07-19 21:02
这东西具体问题要具体分析，说难也不难，说容易也不容易。多学习，多思考。
tglyp  2009-01-03 15:36
我需要的是测量过程的不确定度评定，不是测量设备的
summer2001xm  2008-12-24 15:53
:Q我只下了一个资料为啥扣了我4个金币呢？
summer2001xm  2008-12-24 15:49
** 10# _jcgscbj_ **

请问从哪里可以得到不确定度评定方法的资料呢？
jcgscbj  2008-12-23 16:24
测量不确定度与校准测量能力要义
摘要：本文尝试宏观、抽象地探讨测量不确定度及校准测量能力，试图串起全部相关知识。
关键词：测量不确定度 校准测量能力 定义 认识 要旨 要点
测量不确定度是衡量测量结果质量的重要参数，校准测量能力是衡量认可实验室技术能力的重要参数。作为概念，它们有着丰富的内涵；就操作层面而言，则又独有其专业知识性。这两个概念及评定表示，贯穿全部评价测量结果质量及实验室能力的相关知识，笔者认为萃取和深切领会其要义是全部相关知识及应用的核心所在。下面尝试作探讨。
一、关于测量不确定度
测量不确定度定义
定义1：由测量结果给出的被测量估计值的可能误差的度量。
定义2：表征被测量的真值所处范围的评定。
定义3：表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。
定义3是《JJF1001-1998通用计量术语及定义》给出的当前定义，其着眼于测量结果及其分散性，为操作性定义。但它与定义1、定义2并不矛盾，3种定义不确定度的评定方法及表达形式均可以《JJF1059-1999测量不确定度评定与表示》为依据。
理解定义的背景及产生原因
相对于旧传统的以误差论测量结果，引入测量不确定度无疑是测量技术认识进步的标志。一切测量结果都不可避免地具有不确定度，测量结果的不确定度反映了对被测量之值的认识不足。测量过程中的系统效应、随机效应及数据处理中的修约均会导致测量不确定度，分类是系统研究产生测量不确定度来源的常用方法，立足全测量系统的每一环节具体分析，是准确把握测量不确定度来源的关键。
评定、表示的前提的认识
认识1：测量不确定度作为待认识的量值，同样存在一个认识不足的问题，对其进行绝对充分、有效而严格的评定是不可能的。不同的评定准则解决这一问题只存在接近真实量值程度的不同。
认识2：对“全部不确定度分量均贡献给了测量结果的分散性”中不确定度分量的认识要注意两点，一是注意分量是按产生不确定度的来源分类确定，还是按评定准则的规定分类确定，这有利于将分量的本质与分量的处理方式区分开来；二是注意保持分量本质的一致性，既要发挥分量处理方式的作用，又要避免分量重复贡献。
认识3：测量不确定度评定准则、评定程序是对探求测量不确定度作为待认识量所作的人为规定，不同的评定准则都不可回避地对量作出相应的选择。选择即是限制，往往有对（不确定度）量及分量的本质的限制，又有对量及分量内在理性关系的限制。如JJF1059-1999对表示不确定度的量的规定：
——能从对不确定度有贡献的分量导出，且与这些分量怎样分组无关，也与这些分量如何进一步分解为下一级分量无关，即它们是内部协调一致的。
——当一个测量结果用于下一个测量时，其不确定度可作为下一个测量结果不确定度的分量，即它们是可传播的。
换言之，对内部不协调和（或）不可传播的（不确定度）量及分量，依据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》进行评定是不适宜的。
认识4：测量不确定度基本知识决定了它通常由测量过程的数学模型和不确定度的传播律来评定。评定准则不可能脱离常识，具体测量不确定度的评定只能按某个评定准则，围绕数学模型和传播律，并结合实际情况确定所有有关的量和相应数学模型评定。
认识5：不是所有测量都对不确定度作出了要求。一切测量结果都有不确定度，但所有测量都要有不确定度，就进入了认识误区。例如：体温计(35－42)℃区间，36.5℃或36.6℃都正常，39℃、39.1℃都是发烧，不确定度为2.9%，为较大值，但要求重复性好。医学实验室这种情况较普遍，可见实际测量要求决定不确定度的应用。
专业知识及应用要旨
掌握测量不确定度方面的专业知识，可以学习技术文件《JJF1059-1999测量不确定度评定与表示》、《GUM-1993测量不确定度表示指南》及上海市计量测试技术研究院《常用测量不确定度评定方法》等，应用的关键是按评定程序规定的评定步骤规范地进行评定，要点是全面搜集实验证据，并选择适宜的评定方法对其进行确认。
二、关于校准测量能力
校准测量能力的定义
定义1：通常提供给用户的最高测量水平，它用包含因子K=2的扩展不确定度表示。（JJF1069-2000《法定计量检定机构考核规范》）
定义2：通常提供给顾客的最高校准与测量水平，它用置信水准为95%的扩展不确定度表示。（JJF1069-2003《法定计量检定机构考核规范》）
定义3：通常提供给用户的最高测量水平，它用包含因子K=2（或置信概率P=95%）的扩展不确定度表示。（JJF1104-2003《国家计量检定系统表编写规则》）
定义4：为了便于用户比较实验室的能力和水平，对于一般应用，扩展不确定度应对应95%的置信水平。在表述实验室能力时，一般采用最佳测量能力，即根据日常校准或检测系统，被校或被测样品接近理想状态时评定的最小测量不确定度。（CNAL/AR11：2003《测量不确定度政策》）
从定义看，这是一个技术管理与技术评定的复合型定义，校准测量能力与测量不确定度相关联。
理解背景
对被测量、测量方法以及被检测测量仪器类型和测量范围的管理，是以往对检测实验室能力管理的主要内容，虽然校准测量能力并不一定完全反映实验室真实的技术能力，但其作为重要参数引入无疑具有里程碑式的意义，与测量技术认识进步（引入测量不确定度）相呼应。测量技术进步和实验室政策关注层次的提升是实验室提升能力的源动力。
几点认识
认识1：校准测量能力的评定是认可机构的责任，需要得到外部客户的信任，在实验室程序文件或作业指导书中应包括对校准测量能力的评定（通常这一评定应紧随校准程序）。校准测量能力作为重要技术参数，成为第一、二、三方共同关注的焦点。
认识2：校准测量能力通常是在认可一览表或其他支持认可决定的文件，或认可证书中描述的，由认证机构向社会定期发布认可名录时提供的基本信息之一。它意味着在认可条件下，进行正常的校准活动时，实验室无权宣称具有比校准测量能力更小的测量不确定度。实验室客户据此判定在实验室或现场进行特定校准工作的适宜性。
识3：校准测量能力与测量不确定度的评定准则、评定程序是（或基本）相同，但通常校准测量能力要得到更多的实验证据的支持，而陈述实际不确定度时，可只要求实验室应用现有程序文件规定的原则。
认识4：校准测量能力并不适用于作为所有实验室（或其开展的全部项目）的技术管理的重要参数，它有较强的专业针对性。它一般与可开展评定测量不确定度的测量对应的项目（或实验室）相对应。
相关知识要点
要点1：“常规校准”掌握。它意味着实验室在其认可条件下日常所执行的校准工作，应能达到规定的例行的能力。实验室政策的牵引作用是应该充分考虑的。
要点2：“理想被校”的理解及现实处理。理想被校是指对不确定度贡献为零的被校。实际上这种被校难以找到，现实的处理方法是以较好被校代替“理想被校”，实验室通常使用的方法有：
a）选择一个较稳定，重复性很好的被校代替“理想被校”；
b）假设被校很稳定，对测量结果分散性贡献仅由其示值分辩力所引起，以这种稳定被校代替“理想被校”。
要点3：校准测量能力表示应注意的一个问题。当被校对测量结果的不确定度贡献不大，且合成标准不确定度不服从正态分布时，所报告的扩展不确定度可能小于校准测量能力，这时在评定校准测量能力时就不能用包含因子K=2，而采用合成标准不确定度分布相应的包含因子，并必须说明所采用的包含因子。例如是均匀分布，包含因子K=1.65（相当于P=95%）。
jcgscbj  2008-12-23 16:22
浅谈测量不确定度与误差的区别

测量不确定度和误差是计量学中研究的基本命题，也是计量测试人员经常运用的重要概念之一。它直接关系着测量结果的可靠程度和量值传递的准确一致。然而很多人由于概念不清，很容易将二者混淆或误用，本文结合学习《测量不确定度评定与表示》的体会，着重谈谈二者之间的不同之处。
首先要明确的是测量不确定度与误差二者之间概念上的差异。
测量不确定度表征被测量的真值所处量值范围的评定。它按某一置信概率给出真值可能落入的区间。它可以是标准差或其倍数，或是说明了置信水准的区间的半宽。它不是具体的真误差，它只是以参数形式定量表示了无法修正的那部分误差范围。它来源于偶然效应和系统效应的不完善修正，是用于表征合理赋予的被测量值的分散性参数。不确定度按其获得方法分为A、B两类评定分量。A类评定分量是通过观测列统计分析作出的不确定度评定，B类评定分量是依据经验或其他信息进行估计，并假定存在近似的“标准偏差”所表征的不确定度分量。
误差多数情况下是指测量误差，它的传统定义是测量结果与被测量真值之差。通常可分为两类：系统误差和偶然误差。误差是客观存在的，它应该是一个确定的值，但由于在绝大多数情况下，真值是不知道的，所以真误差也无法准确知道。我们只是在特定的条件下寻求最佳的真值近似值，并称之为约定真值。
通过对概念的理解，我们可以看出测量不确定度与测量误差的主要有以下几方面区别：
一.评定目的的区别：
测量不确定度为的是表明被测量值的分散性；
测量误差为的是表明测量结果偏离真值的程度。
二.评定结果的区别：
测量不确定度是无符号的参数，用标准差或标准差的倍数或置信区间的半宽表示，由人们根据实验、资料、经验等信息进行评定，可以通过A，B两类评定方法定量确定；
测量误差为有正号或负号的量值，其值为测量结果减去被测量的真值，由于真值未知，往往不能准确得到，当用约定真值代替真值时，只可得到其估计值。
三.影响因素的区别：
测量不确定度由人们经过分析和评定得到，因而与人们对被测量、影响量及测量过程的认识有关；
测量误差是客观存在的，不受外界因素的影响，不以人的认识程度而改变；
因此，在进行不确定度分析时，应充分考虑各种影响因素，并对不确定度的评定加以验证。否则由于分析估计不足，可能在测量结果非常接近真值(即误差很小)的情况下评定得到的不确定度却较大，也可能在测量误差实际上较大的情况下，给出的不确定度却偏小。
四.按性质区分上的区别：
测量不确定度不确定度分量评定时一般不必区分其性质，若需要区分时应表述为：“由随机效应引入的不确定度分量”和“由系统效应引入的不确定度分量”；
测量误差按性质可分为随机误差和系统误差两类，按定义随机误差和系统误差都是无穷多次测量情况下的理想概念。
五.对测量结果修正的区别：
“不确定度”一词本身隐含为一种可估计的值，它不是指具体的、确切的误差值，虽可估计，但却不能用以修正量值，只可在已修正测量结果的不确定度中考虑修正不完善而引入的不确定度；
而系统误差的估计值如果已知则可以对测量结果进行修正，得到已修正的测量结果。
一个量值经修正后，可能会更靠近真值，但其不确定度不但不减小，有时反而会更大。这主要还是因为我们不能确切的知道真值为多少，仅能对测量结果靠近或离开真值的程度进行估计而已。

虽然测量不确定度与误差有着以上种种不同，但它们仍存在着密切的联系。不确定度的概念是误差理论的应用和拓展，而误差分析依然是测量不确定度评估的理论基础，在估计B类分量时，更是离不开误差分析。例如测量仪器的特性可以用最大允许误差、示值误差等术语描述。在技术规范、规程中规定的测量仪器允许误差的极限值，称为“最大允许误差”或“允许误差限”。它是制造厂对某种型号仪器所规定的示值误差的允许范围，而不是某一台仪器实际存在的误差。测量仪器的最大允许误差可在仪器说明书中查到，用数值表示时有正负号，通常用绝对误差、相对误差、引用误差或它们的组合形式表示。例如土0.1PV，土1％等。测量仪器的最大允许误差不是测量不确定度，但可以作为测量不确定度评定的依据。测量结果中由测量仪器引入的不确定度可根据该仪器的最大允许误差按B类评定方法评定。又如测量仪器的示值与对应输入量的约定真值之差，为测量仪器的示值误差。对于实物量具，示值就是其标称值。通常用高一等级测量标准所提供的或复现的量值，作为约定真值(常称校准值或标准值)。在检定工作中，当测量标准给出的标准值的扩展不确定度为被检仪器最大允许误差的1／3～1／10时，且被检仪器的示值误差在规定的最大允许误差内，则可判为合格。
以上各点是对测量不确定度与误差之间关系的一点粗浅理解，敬请同行给予批评指正。
jcgscbj  2008-12-23 16:21
自由度与不确定度的关系

题目是:自由度越大不确定度越( A )
A:越小
B:越大
C:不一定
D:没有关系
选哪一个？
解释：自由度越大，不确定度越小，应选Ａ。试想，对一被测值，重复测１０次和测５次，自由 .
jcgscbj 发表于 2008-12-23 16:19

测量不确定度理论的要害
jcgscbj  2008-12-23 16:19
自由度与不确定度的关系

题目是:自由度越大不确定度越( A )
A:越小
B:越大
C:不一定
D:没有关系
选哪一个？
解释：自由度越大，不确定度越小，应选Ａ。试想，对一被测值，重复测１０次和测５次，自由度分别为９和４，重复１０次平均值的标准偏差必然小于重复５次的平均值的标准偏差。
对同一个量作等精度测量，可计算得到其单次测量标准差σ，则多次测量平均值的标准偏差为 σ除于根号ｎ ，将n=9, n=4 分别代入根号中, 可以证明10次平均值的标准偏差小于5次平均值的标准偏差。
此外如果已计算出合成标准不确定度为uc，则扩展不确定Uc=kpuc ，kp由置信概率和自由度 从t分布表中查取，当给定置信概率后，自由度越大，kp越小，自由度越小，kp越大。
所以还是应选A。
对于同一个量,真值是一定的,只是无法被复现.因此通过多次重复性测量,当测量次数达到无限多次时,我们认为这个平均值最接近真值,也就是说这种情况下,这个值里包含的"各种误差"是最小的,如果照此推理,次数越多,误差越小,自由度越大,因次,应选A
自由度（degrees of freedom)
求不确定度所用总和中的项数与总和的限制条件数之差。自由度记为ν

所以,从概念上讲,自由度与不确定度的大小并没有直接的联系!
自由度(degree of freedom, df)在数学中能够自由取值的变量个数，如有3个变量x、y、z，但x+y+z=18，因此其自由度等于2。在统计学中，自由度指的是计算某一统计量时，取值不受限制的变量个数。通常df=n-k。其中n为样本含量，k为被限制的条件数或变量个数，或计算某一统计量时用到其它独立统计量的个数。自由度通常用于抽样分布中。

测量不确定度是指“表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数”。
测量不确定度从词义上理解，意味着对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度，是定量说明测量结果的质量的一个参数。实际上由于测量不完善和人们的认识不足，所得的被测量值具有分散性，即每次测得的结果不是同一值，而是以一定的概率分散在某个区域内的许多个值。虽然客观存在的系统误差是一个不变值，但由于我们不能完全认知或掌握，只能认为它是以某种概率分布存在于某个区域内，而这种概率分布本身也具有分散性。测量不确定度就是说明被测量之值分散性的参数，它不说明测量结果是否接近真值。

如果只是从概念上来看自由度和不确定度，它们之间没有必然的联系。但是在测量不确定度的计算中却用到了自由度作为平价的分量，那么应该说自由度就必然影响了测量不确定度。所以应该选“A”。
jcgscbj  2008-12-23 16:17
高阻值电阻测量不确定度评定

1． 测量目的
0.1％以内。为此对其进行测量，以确定其阻值是否满足预期的使用要求。高电阻器，设计要求其允许误差极限在 某1M

2. 测量方法
用一台数字多用表对被测电阻器的电阻进行直接测量。
测量系统如图12.8.1所示。
3. 所用测量仪器
采用51/2数字多用表，其技术指标为：
（0.005%×读数＋3×最低位数值）； ● 最大允许误差：
； ● 满量程值：1.999.9k
； ● 最低有效位：0.01k
● 温度系数：当环境温度在5~25℃时，温度系数影响可忽略；
● 所使用的数字多用表经检定合格。

4. 实测记录
室温：（23; 1）℃
测量次数: n = 10;
表12.8.1 测量数据记录
第i次 读数 R(k ) 第i次 读数 R(k )
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

999.31 999.41 999.59 999.26 999.54 999.23 999.14 999.06 999.92 999.62
平均值
999.408(k)

) 测量结果 (k (12.8.1)
单次测量值的实验标准差 ) (12.8.2） (k
)  平均值的实验标准差 (k (12.8.3）
平均值的相对标准差 (12.8.4）

5. 测量不确定度评定
5.1 影响高电阻器电阻测量结果不确定度的来源主要有以下因素：
a) 数字多用表不准；
b) 由于各种随机因素影响，使读数部重复。

5.2 标准不确定度分量评定
a) 数字多用表不准引入的标准不确定度分量u1，按B类评定。
根据数字多用表的技术指标确定最大允许误差的区间半宽度a1：
(12.8.5）
假设在改区间内位均匀分布，则包含因子 ，其标准不确定度为：
)  (k (12.8.6）
其相对标准不确定度为：
(12.8.7)
b) 读数重复性引入的标准不确定度u2按A类评定：
(12.8.8）
c) 自由度
自由度是标准不确定度分量u1的可靠性，测量值落在－a1到＋a1区间之外的概率极小，可认为 ，因此有
1=∞  (12.8.9）
A 类评定的自由度为
2=n-1=9  (12.8.10)

6. 合成标准不确定度评定
(12.8.11）
uc的自由度为：
(12.8.12）
eff＝15。eff不是整数，用截断尾数到邻近较低位的整数，故取

7. 确定扩展不确定度
a) 确定包含因子k
eff＝15，查t-分布表，得: 根据要求，取置信水准p=95%，有效自由度
(12.8.13)
b) 计算扩展不确定度
(12.8.14）

8． 测量结果报告
该高电阻器的测量结果，即电阻的校准值 和校准不确定度U为：


9． 结论（见表12.8.2 ）

表12.8.2 校准不确定度
标 称 值 校 准 值 示值误差 使用要求的
允许误差极限 校准值的
测量不确定度
1M 0.1%)( 1M +0.59k999.41k
1 k即 0.02%
(k=2.13)

1，在最大允许误差1，满足检定要求，即校准不确定度对判断检定结论的影响可忽略不计。高值电阻器的标称值与校准值之差即示值误差为0.59k 校准不确定度与备检电阻器的最大允许误差的模值之比为5 范围内。因此检定合格，满足使用要求。k
jcgscbj  2008-12-23 16:16
测量不确定度和最佳测量能力有什么不同
测量不确定度和最佳能力的不同主要体现在：
（1） 定义不同JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》对测量不确定度的定义是“表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联的参数”。JJF1104-2003《国家计量检定系统表编写规则》对最佳测量能力的定义是：“通常提供给顾客的最高测量水平，它用包含因子k=2（或置信概率p=95%r）的扩展不确定度表示”。
（2）测量不确定度和最佳测量能力的针对性不同测 量不确定是针对测量结果的，每一个测量结果都有它的测量不确定度，即测量不确定度，即测量不确定度是衡量测量结果可靠性的参数，不适合于表征测量仪器。而 最佳测量能力是对某一个校准项目而言的，是设备、人员、环境等条件都符合规程或规范的要求，而被校准对象又是双较理想的情况下所得测量结果的不确定度。因 此，对大多数校准而言，所报告的不确定度应比最佳测能力大。
（3）关于评定方法的差异笼统地谈测量不确定度，只用于一般概念。只有测量不确定度前面被冠以限定词，比如合成不确定度、扩大时，表示某一特定的测量结果的不确定，因此在评定时需要具体说明。最佳测量能力以扩展测量不确定的形式表示，通常包含因子k=2（仅仅在不能假定为正态分布，或评估是建立在有限的数据基础上等例外的情况下，最佳测量能力应表述为置信概率近似为95%）。如果合成标准不确定度不服从正态分布，例如是均分布时，包含因子就不是k=2了，而是k=1.65(对应于95%的置信概率)。根 据计量法实施细则，计量基准器具和计量标准器具均需要运行在规定的条件下。计量基准器具和计量器具包括标准器和传递量值使用的测量仪器、测量方法。计量标 准作为整体，准确度体现为最佳测量能力，作为标准器，体现为复现或保存量值不确定度。由此可见表示最佳测量能力的不确定度是一种特定的不确定度，对它的分 析评定同样遵循JJF1059-1999规定的方法。在实验室认可工作中，实验室出具的校准证书应包括测量结果的测量不确定度，在申报认可项目时，应给出校准项目的最佳测量能力。

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