测量不确定度评定与案例分析

2019-07-05 17:42:07 君鼎技术 60

测量不确定度评定与案例分析


(一)测量不确定度的发展和认识

在测量不确定度的发展过程中,人们从传统上理解它是“表征(或说明)被测量真值所处范围的一个估计值(或参数)”;也有一段时期理解为“由测量结果给出的被测量估计值的可能误差的度量”。这些曾经使用过的定义,从概念上来说是一个发展和演变过程,它们涉及到被测量真值和测量误差这两个理想化的或理论上的概念(实际上是难以操作的未知量),而可以具体操作的则是现定义中测量结果的变化,即被测量之值的分散性。早在七十年代初,国际上已有越来越多的计量学者认识到使用“不确定度”代替“误差”更为科学,从此,不确定度这个术语逐渐在测量领域内被广泛应用。1978年国际计量局提出了实验不确定度表示建议书INC-1。1993年制定的《测量不确定度表示指南》得到了BIPM、OIML、ISO、IEC、IUPAC、IUPAP、IFCC七个国际组织的批准,由ISO出版,是国际组织的重要权威文献。中国也已于1999年颁布了与之兼容的测量不确定度评定与表示计量技术规范。至此,测量不确定度评定成为检测和校准实验室必不可少的工作之一。我国对检验检测机构的计量溯源和测量不确定度近所来发布标准和规定有;JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》、JJF1059.2-2012《用蒙特卡洛法评定测量不确定度》、GB/T27411-2012《检测实验室中常用不确定度评定方法与表示》等。

 

(二)测量不确定度评定与表示

测量不确定度评定与表示,是指我国颁布的国家计量技术规范JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》。新规范原则上等同采用《GUM》的基本内容,所给出的测量不确定度评定与表示的方法,对科学研究、工程技术及商贸中大量存在的测量结果的处理和表示,均具有适用性;规范所规定的测量不确定度评定与表示的通用规则,适用于各种准确度等级的测量领域。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,称为测量不确定度。它从根本上改变了将测量误差分为随机误差和系统误差的传统分类方法,它在可修正的系统误差修正以后,将余下的全部误差划分为可以用统计方法计算的(A类分量)和其他方法估算的出类分量)两类误差。A类分量是用多次重复测量以统计方法算出的标准偏差σ来表征,而B类分量是用其他方法估计出近似的"标准偏差"u来表征,并可像标准偏差那样去处理u。若上述分量彼此独立,通常可用方差合成的方法得出合成不确定度的表征值。由于不确定度是未定误差的特征描述,故不能用于修正测量结果。

 

(三)测量不确定度原理

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。

为了表征这种分散性,测量不确定度用标准〔偏〕差表示。在实际使用中,往往希望知道测量结果的置信区间,因此,在本定义注1中规定:测量不确定度也可用标准〔偏〕差的倍数或说明了置信水准的区间的半宽度表示。为了区分这两种不同的表示方法,分别称它们为标准不确定度和扩展不确定度。

 

(四)测量不确定度可能来源

⑴对被测量的定义不完整或不完善;

⑵实现被测量的定义的方法不理想;

⑶取样的代表性不够,即被测量的样本不能代表所定义的被测量;

⑷对测量过程受环境影响的认识不周全,或对环境条件的测量与控制不完善;

⑸对模拟仪器的读数存在人为偏移;

⑹测量仪器的计量性能的局限性。测量仪器的不准或测量仪器的分辨力、鉴别力不够;

⑺赋与计量标准的值和参考物质(标准物质)的值不准;

⑻引用于数据计算的常量和其它参量不准;

⑼测量方法和测量程序的近似性和假定性;

⑽在表面上看来完全相同的条件下,被测量重复观测值的变化。

 

(五)测量不确定度评定基本步骤/流程

1;评定测量不确定度目的

2;评定依据

3;测试环境条件

4;测试设备及技术状态

5;建立数学模型

6;不确定度来源分析、分量评定

7;合成标准不确定度

8;扩展不确定度评定

9;报告测量不确定度结果

10;对评定做出结论。

测量不确定度评定总流程图

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