计量基础知识（培训课件）（精品）

计 量 基 础 知 识 计量基础知识 1 第一章 测量不确定度评定与表示 第二章 计量检定与校准 计量基础知识 2 第一章 测量不确定度评定与表示 第一节 基本概念（JJF1059-1999) 第二节 测量不确定度的评定步骤 第三节 产生测量不确定度的原因和测量模型 第四节 测量不确定度的评定 计量基础知识 第一章 测量不确定度评定与表示 3 第一节 基本概念 1 实验标准偏差 对同一被测量作次测量，表征测量结果分散性的量 可按下式计算 （1.1） 式中qk 第k次测量结果； 次测量结果的算术平均值； （ ） 残差。 式（1.1）称为贝塞尔公式，用于计算单次测量标准差。 计量基础知识 第一节 基本概念 4 计量基础知识 第一节 基本概念 2 测量不确定度 表征合理赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联 系的参数。在测量结果的完整表述中，应包括测量不确定 度。 不确定度可以是标准差或其倍数，或是说明了置信水 准区间的半宽。以标准差表示的不确定度称为标准不确定 度，以u表示。以标准差的倍数表示的不确定度称为扩展 不确定度，以表示。扩展不确定度表明了具有较大置信 概率区间的半宽度。不确定度通常由多个分量组成，对每 一分量均要评定其标准不确定度。 5 计量基础知识 第一节 基本概念 评定方法分为，B两类。A类评定是用对观测列进行 统计分析的方法，以实验标准差表征；B类评定则用不同 于类的其它方法，以估计的标准差表征。各标准不确定 度分量的合成称为合成标准不确定度，以uc表示，它是测 量结果标准差的估计值。 不确定度的表示形式有绝对、相对两种，绝对形式表示的 不确定度与被测量的量纲相同，相对形式无量纲。 6 计量基础知识 第一节 基本概念 3 自由度 在方差计算中，自由度为和的项数减去对和的限制数 。 在重复性条件下，对被测量作n次独立测量所得的样 本方差为 ， 其中参差为 ，因此，和的项数即 为参差的个数n，故在方差计算式中和的项数即 为 残差的个数n；而且残差之和为零，即是约束条件，故限 制数为1，由此可得自由度=n-1 。 7 计量基础知识 第一节 基本概念 不确定度u的相对不确定度 与自由度有如下关 系 (1.2) 可见v愈大， 愈小，故自由度反映了相应标准不确定 度的可靠程度。用于在评定扩展不确定度Up时求得包含因 子kp。合成标准不确定度uc（y）的自由度称为有效自由度 ，以veff表示。当y接近正态分布时，包含因子等于t分布 临界值，即kp=tp（veff）。 8 计量基础知识 第一节 基本概念 4 置信概率 与置信区间或统计包含区间有关的概率值（1- ）。 为显著性水平。当测量值服从某分布时，落于某区 间的概率p即为置信概率。置信概率是介于（0，1）之间 的数，常用百分数表示。在不确定度评定中置信概率又称 置信水准或置信水平。 9 计量基础知识 第一节 基本概念 5 测量误差 测量结果减去被测量的真值。误差是一个确定的值， 是客观存在的测量结果与真值之差。但由于真值往往不知 道，故误差无法准确得到。误差与不确定度是两个不同的 概念。测量不确定度是说明测量分散性的参数，由人们经 过分析和评定得到，因而与人们的认识程度有关。测量结 果可能非常接近真值（即误差很小），但由于认识不足， 评定得到的不确定度可能较大。也可能测量误差实际上较 大，但由于分析估计不足，给出的不确定度却偏小。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。 10 计量基础知识 第一节 基本概念 6 测量误差与测量不确定度的主要区别: (1)测量误差有正号或有负号的量值，其值为测量结 果减去被测量的值。 测量不确定度是无符号的参数，用标准差或标准差的倍数 或置信区间的半宽度表示。 (2) 测量误差表明测量结果偏离真值的大小。测量不 确定度表明测量结果的分散性。 (3) 测量误差客观存在不以人的认识程度而改变。测 量不确定度与人们对被测量、影响量及测量过程的认识有 关。 11 计量基础知识 第一节 基本概念 (4) 测量误差由于真值未知，往往不能准确得到，当 用约定真值代替真值时，可以得到其估计值。测量不确定 度可以由人们根据试验、资料、经验等信息进行评定，从 而可以定量确定。评定方法有A类，B类。 (5) 测量误差按性质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。测量不确定度评定时一般不区分其性质。 (6) 已知系统误差的估计值时可以对测量结果进行修 正，得到已修正的测量结果。不能用不确定度对测量结果 进行修正，在已修正测量结果的不确定度中应考虑修正不 完善而引入的不确定度。 12 计量基础知识 第一节 基本概念 7 相关系数 相关系数是两个变量之间相互依赖性的度量，它等于两个 变量间的协方差除以各自方差之积的正平方根，用 表示。其估计值以r（X，Y）表示，并且 (1.3) 相关系数r（X，Y）的取值范围是-1，1，当r=1时，表 示两变量完全正相关；当r=0时，表示两分量无关； 当r=-1时，表示两变量完全负相关。在标准不确定度合成 时，应考虑分量间的相关性。 13 计量基础知识 第一节 基本概念 8 独立 如果两个随机变量的联合概率分布是其每个概率分布 的乘积，那么这两个随机变量是统计独立的。如果两个随 机变量是独立的，则它们不相关。但反之不一定成立。 9 测量结果的重复性 在相同条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得 结果之间的一致性。 10测量结果的复现性 在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量 所得结果之间的一致性。 14 计量基础知识 第二节 测量不确定度的评定步骤 第二节 测量不确定度的评定步骤 1 确定被测量和测量方法 2 找出所有影响测量不确定度的影响量 3 建立满足测量不确定度评定所需的数学模型 Y=f（x1,x2xn） 4 确定各输入量的估计值xi以及对应于各输入量估计 值的标准不确定度u（xi），输入估计值的标准不确定度 可分为A类评定和B类评定 15 计量基础知识 第二节 测量不确定度的评定步骤 5 确定对应于各输入量的标准不确定度分量ui(y) ui(y)=ciu（xi）= 是灵敏度系数 6列出不确定度分量汇总表 7将各标准不确定度分量ui(y)合成得到合成标准不确 定度 上式称为不确定度传播率 16 计量基础知识 第二节 测量不确定度的评定步骤 8 确定被测量Y可能值分布的包含因子 9 确定扩展不确定度 10 给出测量不确定度报告 （1） （2） 结束 17 计量基础知识 第三节 测量模型 第三节 产生测量不确定度的原因和测量模型 1 测量不确定度的来源 测量过程中有许多引起不确定度的来源，它们来自以 下几个方面： （1）对被测量的定义不完整或不完善 （2）实现被测量定义的方法不理想 （3）取样的代表性不够，即被测量的样本不能完全 代表所定义的被测量 （4）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 18 计量基础知识 第三节 数学模型 （5）对模拟式仪器的读数存在人为偏差 （6）测量仪器计量性能（如灵敏度、分辨力、稳定 性等）上的局限性 （7）赋予计量标准的值和标准物质的值不准确 （8）引用的数据或其他参量的不确定度 （9）与测量方法和测量程序有关的近似性和假定性 （10）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。 19 计量基础知识 第三节 数学模型 2 测量不确定度的评定 在测量不确定度评定中，所有的测量值均应是测量结 果的最佳估计值（即对所有测量结果中系统效应的影响均 应进行修正）。对各影响量产生的不确定度分量不应有遗 漏，也不能有重复。在所有的测量结果中，均不应存在由 于读取、记录或数据分析失误或仪器不正确使用等因素引 入的明显的异常数据。如果发现测量结果中有异常值，则 应将其剔除。 20 计量基础知识 第三节 数学模型 在有些情况下，系统效应引起的不确定度分量本身很 小，对测量结果的合成不确定度影响也很小，这样的分量 在评定不确定度时可以忽略。比如，用很高等级的标准器 校准低等级的计量器具时，标准器的修正值及标准器修正 值引入的不确定度分量均可忽略不计。 21 计量基础知识 第三节 数学模型 3 测量不确定度数学模型 在实际测量情况下，被测量（输出量）不能直接测 得，而是由个其它量1，2，N（输入量）通过 函数关系来确定 Y=f(X1,X2,，XN) （1.4） 式（1.4）表示的这种函数关系，就称为测量模型或数学 模型，或称为测量过程的数学模型。 22 计量基础知识 第三节 数学模型 数学模型不是唯一的，不同的测量和不同的测量过程 ，就有不同的测量模型。输出量的输人量1，2， ，N本身可看作被测量，也可取决于其他量，甚至包括 具有系统效应的修正值，从而导出一个十分复杂的函数关 系式，有线性的，非线性的，有显函数，有隐函数，有的 甚至不能用函数关系明确地表示出来。致使求测量结果的 不确定度十分困难。这是计量学中重要的研究内容之一。 数学模型可用已知的物理公式求得，也可用实验的方 法确定，甚至只用数值方程给出。 23 计量基础知识 第三节 数学模型 的不确定度将取决于xi的不确定度，为此首先应评 定xi的标准不确定度u（xi）。评定方法可归纳为、B两 类。 24 计量基础知识 第三节 数学模型 4 不确定度的传播律 由=（1，x2, xn）可得到输出量（被测量）Y 的估计值（测量结果）的不确定度为 (1.5) 式（1.5）称为不确定度传播律，其中 称为灵敏系数 ，u（xi）分别为输入量Xi的估计值xi的标准不确定度， （i，j）为任意两输入量估计值的协方差函数。 25 计量基础知识 第三节 数学模型 各输入估计值xi及其标准不确定度u（xi）得自输入 量的概率分布。此概率分布是基于i的观测列的频率分 布，也可能是基于经验和有用信息的先验分布。标准不确 定度分量的类评定基于频率分布，B类评定基于先验分 布。两类评定只是评定方法的不同，其本质是相同的。 26 计量基础知识 第三节 数学模型 5 测量不确定度分类 不确定度依据其评定方法可分为“”，“”两类 ，它们与过去“随机误差”与“系统误差”的分类之间不 存在简单的对应关系。“随机”与“系统”表示两种不同 的性质，“类”与“类”表示两种不同的评定方法。 27 计量基础知识 第三节 数学模型 、B的分类目的是表明不确定度评定的两种方法， 仅为讨论方便，并不意味着两类评定之间存在本质上的区 别。它们都基于概率分布，并都用方差或标准差表征。 表征类评定所得不确定度分量的方差估计值记为u2，由 重复观测列算得。u2就是熟知的统计方差 2 的估计值s2 ，而u2的正平方根即为估计标准差s，记为u。即us称为 类标准不确定度。 28 计量基础知识 第三节 数学模型 类评定所得的不确定度分量的估计方差u2依据有关 信息评定，估计标准差为u，称为类标准不确定度。 因此，A类标准不确定度由以观测列频率分布导出的 概率密度函数得到；B类标准不确定度由一个认定的或假 定的概率密度函数得到，此函数基于事件发生的信任度。 两种方式都用已知的概率解释。 结束 29 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 第四节 测量不确定度的评定 1 标准不确定度的类评定 对被测量，在重复性条件或复现性条件下进行次 独立重复测量，测量值为xi（i1，2，n）。算术平 均值 为 (1.6) s（xi）为单次测量的实验标准差，由贝塞尔公式计算得 到 (1.7) 为平均值的实验标准差，其值为 （1.8） 30 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 通常以样本的算术平均值 作为被测量值的估计（即 测量结果），以平均值的实验标准差 作为测量结果的 标准不确定度，即类标准不确定度。 观测次数充分多，才能使类不确定度的评定可靠 ，一般应大于6。 31 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 在重复性条件下所得的测量列的不确定度，通常比用 其他评定方法所得到的不确定度更为客观，并具有统计学 的严格性，但要求有充分的重复次数。此外，这一测量程 序中的重复观测值，应相互独立。 对于独立重复测量，自由度v=n-1（n为测量次数）。 32 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 总结以上所述，可用图简明地表示出标准不确定度A类评定的 流程。 A类评定开始 对独立观测得 则的测量结果 测量结果的标准不确定度 完 33 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 2 标准不确定度的类评定 （1）类不确定度评定的信息来源 以前的观测数据； 对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验； 生产部门提供的技术说明文件； 校准证书、检定证书或其它文件提供的数据、准确 度的等别或级； 手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度； 规定实验方法的国家标准或类似技术文件中给出的 重复性限或复现性限。 用这类方法得到的估计方差u2（xi），可简称为类 方差。 34 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 （2） 类不确定度的评定方法 1）己知置信区间和包含因子 根据经验和有关信息或资料，首先分析或判断被测量 值落入的区间 ，并估计区间内被测量值的概率分 布，再按置信水准p来估计包含因子k，则类标准不确定 度u（x）为 （1.9） 式中置信区间半宽； 对应于置信水准的包含因子。 35 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 2）已知扩展不确定度和包含因子 如估计值xi来源于制造部门的说明书、校准证书、手 册或其他资料，其中同时还明确给出了其扩展不确定度u （xi）是标准差s（xi）的k倍，指明了包含因子k的大小， 则标准不确定度u（xi）可取 36 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 正态分布的置信水准（置信概率）p与包含因子k之间 的关系如下表。 正态分布情况下置信水准p与包含因子kp间的关系 P(%)5068.27909595.459999.73 kP0.6711.645 1.96022.5763 37 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 3）已知扩展不确定度UP以及置信水准p与有效自由度 veff的t分布 如xi的扩展个确定度不仅给出扩展不确定度UP和置信 水准p，而且给出了有效自由度veff或包含因子kp，这时必 须按t分布处理。 （1.10） 这种情况提供给不确定度评定的信息比较齐全，常出现在 标准仪器的校准证书上。 38 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 4）其它几种常见的分布 除了正态分布和分布以外，其他常见的分布有均匀 分布、反正弦分布、三角分布、梯形分布及两点分布等。 如已知信息表明i之值xi分散区间的半宽为，且xi 落于xi-a至xi+a区间的概率p为100，即全部落在此范围 中，通过对其分布的估计，可以得出标准不确定度u（xi ）=a/k，与分布状态的关系见下表。 39 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 常用分布与k，u（xi）的关系如下 分布类别类别置信概率P(%)包含因子k标标准不确定度 u(xi) 正态态99.733 三角100 梯形 =0.711002 矩形(均匀)100 反正弦100 两点1001 40 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 表中为梯形的上底与下底之比，对于梯形分布来说 ， ，特别当等于1时，梯形分布变为矩形分布 ；当等于0时，变为三角分布。 在缺乏任何其他信息的情况下，一般估计为矩形分布 是较合理的。但如果已知被研究的量Xi的可能值出现在a- 至a+中心附近的概率，大于接近区间的边界时，则最好按 三角分布计算。如果xi本身就是重复性条件下的几个观测 值的算术平均值，则可估计为正态分布。三角分布是均匀 分布和正态分布之间的一种折衷。 41 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 在不确定度的类评定方法中，我们遇到的一个问题 是，如何假设其概率分布。根据 “中心极限定理”，尽 管被测量的值Xi的概率分布是任意的，但只要测量次数足 够多，其算术平均值的概率分布为近似正态分布。如果被 测量受许多个相互独立的随机影响量的影响，这些影响量 变化的概率分布各不相同，但每个变量影响均很小时，被 测量的随机变化将服从正态分布。如果被测量既受随机影 响又受系统影响，而又对影响量缺乏任何其他信息的情况 下，一般假设为均匀分布。 42 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 （3） 类不确定度评定的自由度及其意义 类不确定度分量的自由度与所得到的标准不确定度 的相对标准不确定度 有关，其关系为： (1.11) 根据经验，按所依据的信息来源的可信程度来判断u （xi）的标准不确定度，从而推算出比值 。按 式（1.11）计算出的vi列于下表。 43 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 与vi关系 在式（6.5）中， 是 的标准差，即 是标准 差的标准差，不确定度的不确定度，其实式（3.11）同样 适用于类不确定度评定。下面结合类不确定度的自由 度问题加以说明，以进一步加深对 的理解。 0 0.10 0.20 0.25 50 12 8 0.30 0.40 0.50 6 3 2 44 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 当被测量的概率分布为正态，对被测量进行多组（ 组数为m）的 次测量，从每一组的10次测量可得到一 个实验标准差 ,每一组测量所得 不完全 相同，这样，由m个 可算得 的实验标准差 （1.12） 当m为无穷大（很多数测量）时，s表示为 , 是 的标准差。 45 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 当被测量服从正态分布时，可得 ，即 的标准差与 之比近似为 。取 为 的不 确定度，对n=10次观测， 的相对不确定度为24%. 由式（1.11）得 当n=50次观测， 之间的数值比n=10时更互相接近 ，可得 的相对不确定度 为10。 46 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 由式（1.11）得 所以，无论类评定还是类评定，自由度越大，不 确定度的可靠程度越高，不确定度是用来衡量测量结果的 可靠程度，自由度则是用来衡量不确定度的可靠程度，所 以说自由度是一种二次或二阶不确定度。 47 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 应该说明的是：公式 不仅仅适用于正态 分布，还适合于其他任何分布的情况。 不确定度的类评定，除了要设定其概率分布，还要 设定评定的可靠程度。这要靠经验并对有关知识有深刻的 了解。这是一门技巧，要靠实践积累。下面举一些例子予 以说明。 48 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 当不确定度的评定有严格的数字关系，如数显仪器量 化误差和数据修约引起的不确定度计算，自由度为。 当计算不确定度的数据来源于校准证书、检定证书或 手册等比较可靠资料时，可取较高自由度。 当不确定度的计算带有一定主观判断因素，如指示类 仪器的读数误差引起的不确定度，可取较低的自由度。 当不确定度的信息来源难以用有效的实验方法验证， 如量块检定时标准量块和被检量块的温度差的不确定度， 自由度可以非常低。 49 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 （4） 类标准不确定度评定的流程 总结以上所述，可用下图简明地表示出标准不确定度 类评定的流程。 B类评定开始 已知 及 对应包含因子 否？ 未知已知 计算 估计 变化半宽度 及其分布 按分布明确 计算 结束 50 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 3 合成标准不确定度的评定 被测量的估计值的标准不确定度，是由相应输入 量x1,x2,n的标准不确定度适当合成求得，估计值的 合成标准不确定度记为uc（y），它表征合理赋予被测量 估计值y的分散性。 51 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 （1） 输入量不相关时不确定度的合成 当全部输入量Xi是彼此独立或不相关时，合成标准 不确定度. (1.13) 式中被测量与诸直接测得量xi的函数关系。 或是类评定标准不确定度，或是类评定标 准不确定度。 52 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 不确定度 是一个估计标准差，它表征合理赋予被 测量的分散性。式（1.13）基于 的泰勒 级数一阶近似，称为不确定度传播律。 这里，当f非线性时， 表达式（1.13）中应考虑 计入泰勒级数展开的高阶项。特别当各i分布对称，式 （1.13）需要增加的下一个重要的高阶项为 当函数完全线性时，二阶以上偏导数为零，因此不必 考虑泰勒级数展开的高阶项。 53 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 是函数 在 时的偏导数，这些偏 导数称为灵敏系数，符号为 ，即 。它表示了输出估计 值随输入估计值x1,x2,，xN的变化而变化的程度。特别是当输入 估计值xi有微小的变化 时，输出估计值的相应 变化 。如果这个变化来自输入估计值xi的标准不确定 度，那么输出估计值的相应变化就是 。因此，合成方 差 可视为伴随各项输入分量xi的估计方差而引起输出估计 值的估计方差。因此式可表示为 （1.14） 式中 , 54 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 （2）合成标准不确定度的自由度 合成标准不确定度 的自由度称为有效自由度 。 有下式计算 （1.15） 显然有 (1.16) 55 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 （3） 合成标准不确定度的计算流程 综上所述，合成标准不确定度的计算流程如下。 56 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 合成标准不确定度 计算 评定 求灵敏系数 列出 的表达式 结束 57 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 4 扩展不确定度的评定 （1）输出量的分布特征 合成标准不确定度的评定的基本过程是由各个不确定 度分量 ，通过数学计算求出合成标准不确定度 。值得指出的是： 各输入量可能遵从不同的分布（如正态、均匀、三 角分布等），对应于每一个输入量有三个参量，即标准不 确定度 、自由度 及它的分布特征。 58 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 输出量（被测量）Y也具有三个参量，即合成标准 不确定度 、有效自由度 及分布特征。 很明显，合成标准不确定度 及有效自由度 可以 由相应的数学公式直接计算出。现在的问题是：输出量 遵从什么分布？ 根据“中心极限定理” 如果 以及所有的是用正态分布表 征的，则也是正态分布。即使 的分布不是正态的， 根据“中心极限定理”Y的分布通常可以用正态分布近似 。 59 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 需要强调的是，对应于上面的第二句话,N应较大（即 的个数较多），而且各 对 的贡献应相对比较均衡。 但当较小，而且各 的贡献很不平衡时，将导致较多 地具有占主导地位的输人量 的分布特征。 60 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 （2）扩展不确定度的含义 扩展不确定度分为两种，即与 。前者为标准差的 倍数，后者为具有概率 的置信区间的半宽。它们的含义 不同。扩展不确定度 由合成标准不确定度 乘以包含因 子k得到 (1.17) 测量结果可表示为 ， 是被测量的最佳估计值 ，被测量的可能值以较高的置信水准落于区间 内， 即 。 对于任一给定的置信概率或置信水准，扩展不确定度记 为 ，表示为 (1.18) 61 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 （3） 包含因子的选择 如果 的自由度较小，并要求区间具有规定的置 信水准 ，当按中心极限定理估计接近正态分布时， 采 用 分布临界值。 将 乘以给定概率 的包含因子 ，从而得到扩展 不确定度 。可以期望在 至 的区间内，以概率 包含了测量结果的可能值。 一般采用的 值为 99%和95%。多数情况下，采用 。对某些测量标准的 检定或校准，根据有关规定可采用 。当 充分大而 被测量可能值又接近正态分布时，可以近似认为 从而分别得出 。 62 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 注意 的写法，在JJF1059-1999中写成 而不写 成 。 如果可以确定可能值的分布不是正态分布，而是 接近于其它某种分布，则绝不应按 。 例如，当可能值近似为矩形分布时，则包含因子 与 ，之间的关系如下： ； 63 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 当 和 所表征的概率分布近似为正态分布，且 的有效自由度较大时，在合成标准不确定度 确定 后，乘以一个包含因子，即 。可以期望在 至 的区间包含了测量结果可能值的较大部分。 值一 般取23，在大多数情况下取 ，当取其它值时，应说 明其来源。 当只给出扩展不确定度时，不必评定各分量及合成 标准不确定度的自由度 及 。值得注意的是，当直接 选取包含因子在时，一般不给出置信水准 。在日常校准 工作中，若用户不提出 的要求，则可采用此方式给出扩 展不确定度。若要求给出 ，就应给出 。 64 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 在实际工作中，如对可能值的分布作正态分布的估 计，虽未计算 ，但可估计其值并不太小时，则 大 约是置信概率近似为95%的置信区间的半宽，而 大 约是置信概率近似为99%的置信区间的半宽。 65 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 （4） 扩展不确定度评定的流程 总结以上所述，可用下图简明表示出扩展不确定度评 定的流程。 66 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 开始 合成标准不确定度 无必要时给出 时 当根据中心极限定律 接近正态分布时，可按给出 结束 计算有效自由度 当可以估计 接近某种分布时，乘以下 列包含因子 ，可得 ：均匀分布 两点分布 时，三角分布 反正弦分布 选定包含因子k一般为23 计算 给出 指明 计算 给出 给出 值 选定要求的置信水准P一般取0.95 ，0.99 按 和 查 分布临界值 ，包含因子 67 计量基础知识 第四节 测量不确定度的评定 建立数学模型，确定被测量 与输入量 的关系 求最佳值，由 的最佳值 求得 的最佳值 列出测量不确定度来源 标准不确 定 度分量评 定 A类评定 列表 B类评定 否 标准不确定度分量评定是否完成 计算合成标准不确定度 评定扩展不确定度 不确定度报告 是 测量不确定度评定的总流程 结束 68 计量基础知识 第二章 计量检定与校准 第二章 计量检定与校准 第一节 计量检定、校准和检测 第二节 检定证书、校准证书和检测报告 第三节 计量标准的建立、考核及使用 第四节 计量检定规程和校准规范的使用 第五节 比对和测量审核的实施 第六节 期间核查的实施 69 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 第一节 计量检定、校准和检测 一、检定、校准和检测概述 1检定 检定的定义；检定的法制性；检定的目的；检定方法 的依据；检定工作的内容；计量检定的特点；计量检定在 计量工作中的重要性。 2校准 校准的定义；校准的对象；校准方法的依据；校准的 目的；校准工作的内容；校准的特点。 3、检测 检测的含义；检测的依据；检测的作用。 70 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 (二)计量器具的检定 1检定的适用范围 检定的适用范围就是中华人民共和国依法管理的计 量器具目录中所列的计量器具。 2实施检定工作的原则 中华人民共和国计量法第十一条规定，计量检定 工作应当按照经济合理的原则，就地就近进行。经济合理 是指进行计量检定，组织量值传递要充分利用现有的计量 检定设施，合理地部署计量检定网点。就地就近就是组织 量值传递不受行政区划分和部门管辖的限制 71 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 3计量检定的分类 （1）按照管理环节分类 首次检定；后续检定；周期检定；修理后检定；周期 检定有效期内的检定；进口检定；仲裁检定 (2) 按照管理性质分类 强制检定；非强制检定 72 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 二、检定、校准、检测过程 （一）检定、校准、检测依据的文件 1顾客的需求 合同、标书、协议书、委托书、强检申请书，以及口 头等形式将他们的要求提出来要求。通过对要求、标书、 合同、强检申请书等的评审，弄清具体的检定、校准、检 测对象，计量性能要求，采用的方法等，这些要求以作为 下一步工作的依据。 73 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 2检定、校准和检测方法依据的技术文件 检定、校准和检测必须依据相关的技术文件，如检定 规程、校准规范、型式评价大纲、检验规则等。 检定应依据国家计量检定系统表和国家计量检定规程 。国家计量检定系统表和国家计量检定规程由国务院计量 行政部门制定。如无国家计量检定规程，则依据国务院有 关主管部门和省、自治区、直辖市人民政府计量行政部门 分别制定，并向国务院计量行政部门备案的部门计量检定 规程和地方计量检定规程。 74 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 校准应根据顾客的要求选择适当的技术文件。首选是 国家计量校准规范。如果没有国家计量校准规范，可使用 满足顾客需要的、公开发布的，国际的、地区的或国家的 技术标准或技术规范，或依据计量检定规程中的相关部分 ，或选择知名的技术组织或有关科学书籍和期刊最新公布 的方法，或由设备制造商指定的方法。还可以使用自编的 校准方法文件。这种自编的校准方法文件应依据JJF1071 2001国家计量校准规范编写规则进行编写，经确认 后使用。 75 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 3方法的确认 对于非标准的方法都必须经过确认后才能使用。标准 方法是指国家计量检定规程、部门和地方计量检定规程、 国家计量技术规范(含国家计量校准规范、定量包装商品 净含量检验规则)、国家统一型式评价大纲、国际标准、 国家标准、行业标准规定的方法。在这些标准方法之外的 都是非标准方法，如自编的校准规范、自编的型式评价大 纲、知名的技术组织或有关科学书籍和期刊最新公布的方 法、设备制造商指定的方法等。 76 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 所谓确认，就是通过核查并提供客观证据，以证实某 一特定预期用途的特殊要求得到满足。确认应尽可能全面 ，以满足预期用途或应用领域的需要。确认需要对该方法 能否满足要求进行核查，并提供客观证据。用于方法确认 的方法包括： (1)使用计量标准或标准物质进行校准； (2)与其他方法所得到的结果进行比较； (3)实验室间比对； (4)对影响结果的因素作系统性评审； (5)根据对方法的理论原理和实践经验的科学理解； 对所得结果不确定度进行的评定。 77 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 4方法文件有效版本的控制 无论哪一种计量检定规程、计量校准规范、型式评价 大纲、定量包装商品净含量检验规则和经确认的非标准方 法文件，都必须使用现行有效的版本。 78 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 (二)检定、校准和检测人员的资质要求 学历要求；培训要求；知识和操作要求；持证要求。 (三)计量标准的选择和仪器设备的配备 1计量标准的选择原则 在国家计量检定规程和国家计量校准规范中都明确规 定了应使用的计量基准或计量标准，应按规定执行。 2仪器设备的配置要求 进行检定时要按照检定规程中检定条件对计量标准和 配套设备的规定；进行校准时要按照校准规范中校准条件 对计量标准和配套设备的规定；进行定量包装商品净含量 检验时要按照检验规则中不同种类商品净含量检验设备的 规定，配备相应的仪器设备，以使检定、校准、检测工作 正确实施。 79 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 (四)检定、校准、检测环境条件的控制 依据计量器具的检定规程、校准规范、检测方法等文件，必须 对实验室的照明、电源、温度、湿度、气压、灰尘、电磁干扰、噪 声、振动等环境条件进行监测和控制。 对配备的监视和控制环境的设备，如温度计、湿度计、气压表 、照度计、声级计、场强计、电压表等，应经过检定、校准，在有 效期内使用。 有的检定、校准项目在实验进行时对环境条件的要求很高，特 别是检定或校准准确度特别高的计量标准器具时，空气的流动，人 员的走动，温度的微小变化，声音的影响等，直接关系到检定、校 准的质量。在进行这类检定、校准时要特别注意控制和保持环境的 稳定，当实验正在进行时不得开门出入，控制实验室内不能容纳与 实验无关的人员等。 80 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 (五)检定、校准、检测原始记录 应对检定、校准或检测时应将检定、校准、检测对象 的名称、编号、型号规格、原始状态、外观特征，测量过 程中使用的仪器设备，检定、校准或检测的日期和人员、 当时的环境参数值，计量标准器提供的标准值和所获得的 每一个被测数据，对数据的计算、处理，以及合格与否的 判断，测量结果的不确定度等一一记录下来，这些记录的 信息都是在实验当时根据真实的情况记录的，是每一次检 定或校准或检测的最原始的信息，这就是检定、校准和检 测的原始记录。 81 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 检定或校准或检测的结果和证书、报告都来自这些原 始记录，其所承担的法律责任也是来自这些原始记录。因 此原始记录的地位十分重要，它必须满足以下要求： 一是真实性要求。原始记录必须是当时记录的，不能 事后追记或补记，也不能以重新抄过的记录代替原始记录 。必须记录客观事实、直接观察到的现象、读取的数据， 不得虚构记录，伪造数据。 82 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 二是信息量要求。原始记录必须包含足够的信息，包 括各种影响测量结果不确定度的因素在内，以保证检定或 校准或检测实验能够在尽可能与原来接近的条件下复现。 例如使用的计量标准器具和其他仪器设备，测量项目，测 量次数，每次测量的数据，环境参数值，数据的计算处理 过程，测量结果的不确定度及相关信息，检定、校准、检 测和核验、审核人员等。 83 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 为达到上述要求，需注意以下方面： 1记录格式 原始记录不应记在白纸，或只有通用格式的纸上。应 为每一种计量器具或测量仪器的检定(或校准、检测)分别 设计适合的原始记录格式。原始记录的格式要满足规程或 规范等技术文件的要求。需要记录的信息不得事先印制在 记录表格上。但可以把可能的结果列出来，采用选择打 的方式记录，如 合格 不合格。 84 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 2记录识别 每一种记录格式应有记录格式文件编号，同种记录的 每一份上应有记录编号，同一份记录的每一页应有共X页 、第X页的标识，以免混淆。 85 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 3记录信息 应包括记录的标题，即“XX计量器具检定(或校准、 检测)记录”； 被测对象的特征信息，如名称、编号、型号、制造厂 、外观检查记录等； 检定(或校准、检测)的时间、地点；依据的技术文件 名称、编号； 使用的计量标准器具和配套设备信息，如设备名称、 编号、技术特征、检定或校准状态、使用前检查记录； 86 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 检定(或校准、检测)的项目，每个项目每次测量时计 量标准器提供的标准值或修正值、测得值、平均值、计算 出的示值误差等； 如经过调整要记录调整前后的测量数值； 测量时的环境参数值，如温度、湿度等； 由测量结果得出的结论，关于结果数据的测量不确定 度及其置信水平或包含因子的说明； 以及根据该记录出具证书(报告)的证书(报告)编号等 。 87 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 记录的信息要足够，要完整，不能只记录实验的结果 数据(如示值误差)，不记录计量标准器的标准值和被测仪 器示值以及计算过程。 88 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 4书写要求 记录要使用墨水笔填写，不得用铅笔或其他字迹容易 擦掉或变模糊的笔。书写应清晰明了，使用规范的阿拉伯 数字、中文简化字、英文和其他文字或数字。术语要与 JJFl001一1998通用计量术语及定义和规程、规范等 方法文件中的术语一致。如有超出上述规范、规程的术语 ，应给予定义。计量单位应按照法定计量单位使用方法和 规则书写。记录的内容不得随意涂改，当发现记录错误时 ，只可以划改，不得将错误的部分擦除或刮去，应用一横 杠将错误划掉，在旁边写上正确的内容，并由改动的人在 改动处签名或盖章，以示对改动负责。 89 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 如果是使用计算机存储的记录，在需要修改时，也不 能让错误的数据消失，而应该采取同等的措施进行修改。 只有仪器设备与计算机直接相连，测量数据直接输入计算 机的情况，可以计算机存储的记录作为原始记录。如果由 人工将数据录入计算机的，应以手写的记录为原始记录。 90 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 5人员签名 原始记录上应有各项检定、校准、检测的执行人员和 结果的核验人员的亲笔签名。如果经过抽样的话还应有负 责抽样的人员签名。测量结果直接输入计算机的原始记录 ，可以使用电子签名。 6保存管理 由于原始记录是证书、报告的信息来源，是证书、报 告所承担法律责任的原始凭证，因此原始记录应按规定保 存。 91 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 (六)检定、校准、检测数据处理和结果 1数据处理 在检定、校准或检测实验中所获得的数据，应遵循所 依据的规程、规范、大纲或规则等方法文件中的要求和方 法进行处理，包括数值的计算、换算和计算结果的修约等 。 92 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 2. 检定结果的评定 按照所依据的检定规程的程序经过对各项法定要求的 检查，包括对示值误差的检查和其他计量性能的检查，判 断所得到的结果与法定要求是否符合，全部符合要求的结 论为“合格”，且根据其达到的准确度等级给以符合X等 或X级的结论。判断合格与否的原则见JJF10942002测 量仪器特性评定。凡检定结果合格的必须按计量检定 印、证管理办法出具检定证书或加盖检定合格印；不合 格的则出具检定结果通知书。 93 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 3校准结果 校准得到的结果是测量仪器或测量系统的修正值或校 准值，以及这些数据的不确定度信息。校准结果也可以是 反映其他计量特性的数据，如影响量的作用及其不确定度 信息。对于计量标准器具的溯源性校准，可根据国家计量 检定系统表的规定做出符合其中哪一级别计量标准的结论 。对一般校准服务，只要提供结果数据及其测量不确定度 即可。校准结果，可出具校准证书或校准报告。如果顾客 要求依据某技术标准或规范给以符合与否的判断，则应指 明符合或不符合该标准或规范的哪些条款。 94 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 4型式评价结果的评定 依据型式评价大纲所有的评价项目均符合型式评价 大纲要求的为合格，可以建议批准该型式；有不符合型式 评价大纲要求的项目为不合格，型式评价报告的总结论为 不合格，并建议不批准该型式。 5定量包装商品净含量检验结果的评定 依据JJF10702005定量包装商品净含量计量检验 规则第6章的评定准则，分别对定量包装商品净含量的 标注和净含量进行评定，分别得到定量包装商品净含量标 注是否合格和净含量是否合格的结论。 95 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 6检定、校准、检测结果的核验 核检是指当检定、校准、检测人员完成规程、规范规 定的程序后，由未参与操作的人员，对整个实验过程进行 的审核。核验人员应不低于操作人员所需资格，并且对该 项目检定、校准程序熟悉程度不差于操作人员。核验是检 定、校准、检测工作中必不可少的一环，是保证结果准确 可靠的一项重要措施。承担核验工作的人员必须负起责任 ，认真审核，不走过场。 96 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 核检工作的内容包括： （1）对照原始记录检查被测对象的信息是否完整、 准确； （2）检查依据的规程、规范是否正确，是否为现行 有效版本； （3）检查使用的计量标准器具和配套设备是否符合 规程、规范的规定，是否经过检定、校准并在有效期内； （4）检查规程、规范规定的或顾客要求的项目是否 都已完成； （5）对数据计算、换算、修约进行验算； （6）检定规程规定要复读的，负责复读； （7）检查结论是否正确； 97 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 （8）如有记录的修改，检查所做的修改是否规范， 是否有修改人签名或盖章； （9）检查证书、报告上的信息，特别是测量数据、 结果、结论，与原始记录是否一致。如证书中包含意见和 解释时，内容是否正确。 核验中，如果对数据或结果有怀疑，应进行追究，查 清问题，责成操作人员改正，必要时可要求重做。 经过核验并消除了错误，核验人员在原始记录和证书 (或报告)上签名。 98 计量基础知识 第一节 计量检定、校准 和检测 (七)检定、校准、检测过程中异常情况的处置 检定、校准、检测过程中突然发生停电、停水等意外 情况时，应妥善处理。 当发生漏水、火灾、有毒或危险品泄漏，以及人身安 全等事故时，应采取响应