油品计量之不确定度.ppt

油品计量之不确定度 简介 XXXXXXX分公司XXXX年X月X日 不确定度的引入 测量误差表示测量结果质量的局限性 0 真值在实际工作中无法得到 所以计算出的误差只是一个估计值 估计值的质量不好表示 有些测量结果无法得到真值或没必要得到真值 也就无法用误差表示测量结果的质量 不确定度的引入 测量一个人的身高 得到其量值为1 75m 这人的身高真的一点也不差吗 再次测量身高 得到量值为1 74m1 76m 三次测量结果因不一致 必然存在一个分散区间 这个分散区间的宽度为0 02m 这个分散区间就是表示对被测身高不能确定度的程度 所以不确定度是表示量值的分散区间 分散区间大不确定度就大 分散区间小不确定度就小 如何又简单又正确地表示出测量结果 不确定度的引入 身高表示为L 1 75m 0 01m 你如何理解上述表达式 1 示值误差 2 最大允许误差 3 不确定度 不确定度的引入 女的身高测量结果为 1 62m1 61m1 63m表示为 L 1 62m 0 01m其不确定度也为0 01m 其测量结果的分散区间宽度也为0 02m 所以不确定度的大小与测量结果量值的大小无关 不确定度的引入 并不能用测量3次的分散性来完整 全面地表示测量结果的不确定度 理论上应在控制范围内改变所有测量条件可能得到的测量结果以及所有系统效应对测量结果的影响 实际工作中只在特定条件下进行有限次测量 只能代表测量结果的分散性 并不代表被测量之值的分散性 也不能保证被测量的真值落在该分散区间 要合理地评定不确定度 就要用与测量有关的全部信息合理地去表示不确定度的总体特征 不确定度的引入 不确定度的英文是Uncertainty 译成汉语是不确定 不肯定的意思 而专用名词译成不确定度 不确定度用u xi uc y U或Up等表示 不确定度的引入 不确定度是对测量结果或量值的不确定度 而非计量器具的不确定度 L 1 75 0 01 mL 1 75 0 02 m第一种测量结果比第二种测量结果质量好 结果更可靠 所以不确定度是用来说明测量结果的质量 不确定度的引入 误差 测量结果 真值 表示的是测量结果偏离真值的程度 而不确定度表示的是测量结果本身的分散性 与真值没有关系 所以不确定度与误差的大小无关 测量误差大不确定度就大 测量量值大不确定度就大是错误的 不确定度的引入 不确定度的引入 1 操作人员失误不是不确定度 这一类不应计入对不确定度的贡献 应当并可以通过仔细工作和核查来避免发生 2 允差不是不确定度 允差是对工艺 产品或仪器所选定的允许极限值 3 技术条件不是不确定度 技术条件告诉的是对产品或仪器期望什么 技术条件包含的内容 包括 非技术 的质量项目 例如外观 4 准确度 更确切地说 应叫不准确度 不是不确定度 遗憾的是这些术语的使用常被混淆 确切地说 准确度 是一个定性的术语 如人们可能说 测量是 准确 的或 不准确 的 5 误差不是不确定度 6 统计分析不是不确定度分析 统计学可以用来得出各类结论 而这些结论本身并不告诉我们任何关于不确定度的什么 不确定度分析只是统计学的一种应用 不确定度的引入 1 操作人员失误不是不确定度 这一类不应计入对不确定度的贡献 应当并可以通过仔细工作和核查来避免发生 2 允差不是不确定度 允差是对工艺 产品或仪器所选定的允许极限值 3 技术条件不是不确定度 技术条件告诉的是对产品或仪器期望什么 技术条件包含的内容 包括 非技术 的质量项目 例如外观 4 准确度 更确切地说 应叫不准确度 不是不确定度 遗憾的是这些术语的使用常被混淆 确切地说 准确度 是一个定性的术语 如人们可能说 测量是 准确 的或 不准确 的 5 误差不是不确定度 6 统计分析不是不确定度分析 统计学可以用来得出各类结论 而这些结论本身并不告诉我们任何关于不确定度的什么 不确定度分析只是统计学的一种应用 不确定度的引入 测量不确定度的适用场合 1 建立国家计量基准 计量标准及其国际比对 2 标准物质 标准参考数据 3 测量方法 检定规程 检定系统 校准规范等 4 科学研究及工程领域的测量 5 计量认证 计量确认 质量认证以及实验室认可 6 测量仪器的校准和检定 标准不确定度评定方法 标准不确定度A类评定标准不确定度合成标准不确定度 u 标准不确定度B类评定测量不确定度U 当无需给出Up时 k 2 3 扩展不确定度 U Up p为置信概率 标准不确定度评定方法 人 机 料 法 环五个方面 人 人员主观因素 读数 技术操作等 机 仪器设备 如等别 级别 变动性 分辨力 本身的结构 工艺水平等 料 被测对象的变化 法 检测 校准方法不完善 环 环境变化 如温度变化引入附加误差 从而产生不确定度 标准不确定度评定方法 A类评定常用方法 贝塞尔法 基本 合并样本标准差 极差法 最大残差法 最小二乘法 阿仑方差 标准不确定度评定方法 标准不确定度评定方法 则单次测量的标准差为 标准不确定度评定方法 合并样本标准差的计算方法 1 对一个被测样本进行k次核查2 对m个被测样本在重复性条件下 均进行了n次独立测量 则 3 若m个被测样本Xi所重复的次数不完全相同 各为ni Xi的标准差s xi 的自由度分别为 i ni 1 则有 标准不确定度评定方法 在用贝塞尔公式时 次数n越大 计算出来的实验标准差越可靠 一般文献均提出应充分大 当然是越大 当然是越大越好 尽可能多地重复测量 不过一般来说 次数n 30就认为充分了 因为n等于40或50虽比n 30好一点 但好不了多少 当我们研究测量仪器的特性 特别是其示值分布的情况时 则是另一种目的 次数n往往要超过100甚至200 标准不确定度评定方法 数字中的平方根 总是带有正负号的 例如 100 10 但是 在标准差的计算中 开方后的值只取正值 原因在于标准差表示的是分散性 而分散性所给出的是一个区间或理解为一个范围 作为物理量的区间的大小 用负值是没有意义的 这也就是测量不确定度只有正值而不存在负值的原因 标准不确定度评定方法 不确定度的B类评定 1 以前的观测数据 2 对有关技术资料的测量仪器特性的了解和经验 3 生产企业提供的技术说明文件 4 校准证书 检定证书 或其他文件提供的数据 准确度的等级或级别 包括目前仍在使用的极限误差 最大允许误差等 5 手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度 6 规定试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 标准不确定度评定方法 1 以前的观测数据 2 对有关技术资料的测量仪器特性的了解和经验 3 生产企业提供的技术说明文件 4 校准证书 检定证书 或其他文件提供的数据 准确度的等级或级别 包括目前仍在使用的极限误差 最大允许误差等 5 手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度 6 规定试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 标准不确定度评定方法 7 测量仪器的示值不够准确 8 标准物质的标准值不够准确 9 引用的数据或其它参量不够准确 10 取样的代表性不够 即被测样本不能完全代表所定义的被测量 11 化学分析中的基体效应 分析空白 干扰影响 回收率及反映效率等系统影响 12 测量方法和测量程序的近似和假设 13 其他因素 标准不确定度评定方法 分别从1 人2 机3 料4 环四个方面进行评定 方法是建立数学模型的基础 模拟式测量仪器示值估读设仪器的分度值为d 估读至最小为d的1 10 0 1d 估读误差为宽度为0 1d 分布为均匀分布 半宽a 0 05d u xi a 3 0 05d 3 0 03d 标准不确定度评定方法 标准不确定度评定方法 例 一压力表的分度值为0 1Mpa 求估读误差引入的标准不确定度 依据检定规程要求 应估读至分度值的1 5 则估读误差为0 1 5 0 02Mpa 半宽a 0 01Mpa 分布为均匀分布 k 3 u a k 0 01 3 0 0058Mpa估读至分度值的1 n 要依据标准 规程等技术文件或实际情况决定 一般估读至分度值的1 2 1 5 特殊情况估计至分度值的1 10 标准不确定度评定方法 B类评定标准不确定度的计算公式为 式中 a为分散区间的半宽或扩展不确定度 k为包含因子 它是与分布状态有关的系数 分布状态不一样 k值也不一样 当无法或无需确定分布状态时 k一般为2 标准不确定度评定方法 已知扩展不确定度U和包含因子k u x U k例 实际值为1000 00032g的砝码 包含因子k 2 扩展不确定度U 0 24mg 则该砝码的标准不确定度为 u 0 24 2 0 12mg 不确定度的评定步骤 测量不确定度的评定步骤 1 评定简述 主要阐明采用的方法和评定的根据 2 建立数学模型 在实际测量的很多情况下 被测量Y 输出量 不能直接测得 而是由N个其它量X1 X2 XN 输入量 通过函数关系 来确定 Y X1 X2 XN 表示的这种函数关系 就称为测量模型或数字模型 或称为测量过程数学模型 数学模型不是唯一的 如果采用不同的测量方法和不同的测量程序 就可能有不同的数学模型 不确定度的引入 例如 一个随温度t变化的电阻器两端的电压为V 在温度为t0时的电阻为R0 电阻器的温度系数为a 则电阻器的损耗功率P 输出量或被测量 取决于V R0 a和t 输入量 即 P V R0 a t V2 R0 1 a t t0 同样是测量该电阻器的损耗功率P 我们也可采用测量其端电压和流经电阻的电流I来获得 则P的数学模型就变成 P V I VI 不确定度的引入 3 不确定度传播律的确定 由Y X1 X2 XN 可得到输出量 被测量 Y的估计值y 测量结果 的不确定度为 u2 y f x1 2u2 x1 f x1 2u2 x2 f xN 2u2 xN 2 i 1 N 1 j 1 N f xi f xj u xi xj 该公式称为不确定度传播律 4 求灵敏系数 上式中 f xi称为灵敏系数 5 求各分量的标准不确定度 就是A B类分别评定 不确定度的引入 6 列不确定度一览表 就是将分别评定出的A B类不确定度列表 7 计算合成不确定度 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uc y 由式u2c y i 1 n f xi 2u2 xi 式中u xi 或是A类评定标准不确定度 或是B类评定标准不确定度 8 求扩展不确定度 U kuc或UP kPuc y 不确定度的引入 9 报告不确定度 当用U或UP报告测量扩展不确定