测量不确定度评估及测量结果评价

1、2021-10-311 测量不确定度评估测量不确定度评估与测量结果评价与测量结果评价 报告人：杜金龙报告人：杜金龙中大检测技术研究部中大检测技术研究部中大检测中大检测22021-10-31 主要内容：主要内容：n什么是测量不确定度？什么是测量不确定度？ n为什么要进行测量不确定度评定？为什么要进行测量不确定度评定？ n测量不确定度的来源有哪些？测量不确定度的来源有哪些？ n测量不确定度的评定需要什么基础知识？测量不确定度的评定需要什么基础知识？n测量不确定度的分类测量不确定度的分类n测量不确定度和测量误差有什么区别？测量不确定度和测量误差有什么区别？n测量不确定度如何评定及其流程是什么？测量不

2、确定度如何评定及其流程是什么？n如何编写测量不确定度评定报告？如何编写测量不确定度评定报告？ 中大检测中大检测32021-10-31 先看两个例子：先看两个例子：1、什么是测量不确定度？、什么是测量不确定度？ 例例1：用电子天平测量：用电子天平测量100g金币。读数介于金币。读数介于99.9996g-99.9999g之间之间,求金属的质量。求金属的质量。 电子天平的技术资料电子天平的技术资料校准数据校准数据 1. 在在100g的测量误差的测量误差 -0.2mg 2. 校准不确定度校准不确定度 0.05mg 3. 校准日期校准日期 97.01.20 4. 环境温度（校准时）环境温度（校准时） 2

3、31电子天平技术指标电子天平技术指标 1. 重复性重复性 0.1mg 2. 稳定性稳定性 1.5mg/年年测量条件测量条件 1. 测量日期测量日期 97.07.06 2. 环境温度环境温度 231中大检测中大检测42021-10-31步骤步骤1:1:建立数学模型建立数学模型 y = xy = x步骤步骤2:2:变量的最佳估计量变量的最佳估计量 = (99.9996g+99.9999g)/2 - (-0.2mg)= (99.9996g+99.9999g)/2 - (-0.2mg) =99.99995g =99.99995g步骤步骤3:3:评定各个来源的的标准不确定度评定各个来源的的标准不确定度

4、将技术资料中的不确定度来源划分如下将技术资料中的不确定度来源划分如下: :xx中大检测中大检测52021-10-31不确定度源不确定度源类类型型半宽半宽分布情分布情况况可靠性可靠性标准不确标准不确定度定度自由度自由度校准不确定度B510-5g正态95%(证书)2.510-560(假设)天平漂移B1.510-3g均匀90%(假设)8.6610-450(估计)读数随机性B110-4g均匀90%(假设)5.810-550(估计)分辨率B510-5g均匀100%(假设)2.510-5无穷(估计) u= (2.510-5)2 + (8.6610-4)2 + (5.810-5)2 + (2.910-5)2

5、1/2 = 8.6910-4g 中大检测中大检测62021-10-31步骤步骤4 4：确定合成标准不确定度：确定合成标准不确定度步骤步骤5 5：评定扩展不确定度：评定扩展不确定度 设置信水平设置信水平9595，从，从T T表得包含因子表得包含因子 K K2.012.01 扩展不确定度扩展不确定度U U步骤步骤6 6：结果报告：结果报告 金币的质量：金币的质量：99.9999599.999950.001747g0.001747g， 其中其中: :置信水平置信水平9595，包含因子，包含因子K K2.012.01。gg3410747. 1)01. 21069. 8 (22221xxyuuxyugu

6、uxy41069. 8中大检测中大检测72021-10-31 例例2：用游标卡尺测直径，重复测量九次，数据见：用游标卡尺测直径，重复测量九次，数据见表表1，求测量结果（，求测量结果（P95） 表1序号1234567895.3 5.55.25.35.15.45.35.45.200.2 -0.10-0.2 0.100.1 -0.1cmxi/cmi/中大检测中大检测82021-10-31表1 解: 计算 =5.3cm 计算s =0.1225cm序号1234567895.35.55.25.35.15.45.35.45.200.2-0.1 00.20.100.1-0.1cmxi/cmi/xniixnx1

7、119912iis中大检测中大检测92021-10-31计算 的标准差 标准不确定度计算 的扩展不确定度以自由度 ，置信概率P95，查t分布表（见附表）得k2.31测量结果报告测量结果为5.30.1cm，其中 ，P0.959ssxcm0408. 0cmsux0408. 0 xxskU8190408. 031. 2Ucm0942. 08x中大检测中大检测102021-10-31例例3 54mm3 54mm卡套硬度（卡套硬度（HV30HV30）完整测量步骤如下：）完整测量步骤如下：中大检测中大检测112021-10-31中大检测中大检测122021-10-31中大检测中大检测132021-10-3

8、1中大检测中大检测142021-10-31中大检测中大检测152021-10-31中大检测中大检测162021-10-31 测量不确定度的定义测量不确定度的定义定义：表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量定义：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。不确定度可以是诸如标准偏差或结果相联系的参数。不确定度可以是诸如标准偏差或其倍数，或说其倍数，或说 明了置信水准的区间的半宽度。明了置信水准的区间的半宽度。 说明：是一个参数；表示测量结果的分散性；与测量说明：是一个参数；表示测量结果的分散性；与测量结果相联系；是合理赋予的；与测量结果同量纲；定结果相联系；是合理赋予的；与测量

9、结果同量纲；定量说明量说明y的质量的质量当当y和和k相同时，相同时，U越小越小y的质量越好。的质量越好。y=6.006 m；U=0.022 m；k=2(质量较好质量较好)。y=6.006 m； U =0.038 m；k=2(质量较差质量较差)。中大检测中大检测172021-10-31 中大检测中大检测182021-10-31测量不确定度的意义测量不确定度的意义 测量不确定度表明了测量结果的质量，质量愈高测量不确定度表明了测量结果的质量，质量愈高不确定度愈小，测量结果的使用价值愈高；质量愈不确定度愈小，测量结果的使用价值愈高；质量愈差不确定度愈大，使用价值愈低。在检测校准工作差不确定度愈大，使用

10、价值愈低。在检测校准工作中，没有不确定度的测量结果不具备使用价值。测中，没有不确定度的测量结果不具备使用价值。测量结果是否有用，在很大程度上取决于测量不确定量结果是否有用，在很大程度上取决于测量不确定度的大小，报告测量结果的同时必须报告不确定度，度的大小，报告测量结果的同时必须报告不确定度，才是完整的和有意义的。才是完整的和有意义的。中大检测中大检测192021-10-312、为什么要进行测量不确定度评定？为什么要进行测量不确定度评定？ 测量不确定度从词义上理解，意味着对测量结果可信性、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有效性的

11、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间内的许多值。同一值，而是以一定的概率分散在某个区间内的许多值。测量不确定度就是说明被测量值分散性的参数，它不说明测量不确定度就是说明被测量值分散性的参数，它不说明测量结果是否接近真值。测量结果是否接近真值。 中大检测中大检测202021-10-31 过去，通常用误差和误差分析的方法可以表征测量结果的过去，通常用误差和误

12、差分析的方法可以表征测量结果的质量。但是其理论基础是建立在已知真值的基础上，而且质量。但是其理论基础是建立在已知真值的基础上，而且误差本身仍然存在不确定性，经过误差修正后的测量结果误差本身仍然存在不确定性，经过误差修正后的测量结果仍然在一定的程度上可疑。仍然在一定的程度上可疑。现在，用测量结果的分散性（即测量结果不确定度）表征现在，用测量结果的分散性（即测量结果不确定度）表征测量结果的质量。可以客观地反映出实验室的测量能力。测量结果的质量。可以客观地反映出实验室的测量能力。校准校准-必须在证书上报告测量不确定度。必须在证书上报告测量不确定度。 检测检测-需要测量不确定度来确定合格与否。需要测量

13、不确定度来确定合格与否。 允差允差-在你能确定是否符合允差以前，你需要知道不确定度。在你能确定是否符合允差以前，你需要知道不确定度。 中大检测中大检测212021-10-31 如何表示结果的分散性？如何表示结果的分散性？测量的分散性，是由若干随机因素微小变化的综合作用而导致。测量的分散性，是由若干随机因素微小变化的综合作用而导致。没有根本办法消除这种分散性，只能通过增加测量次数减小分散程度。没有根本办法消除这种分散性，只能通过增加测量次数减小分散程度。一个或几个较大系统因素的作用，将导致测量结果偏离其真值。已知的一个或几个较大系统因素的作用，将导致测量结果偏离其真值。已知的系统偏差应修正，而未

14、知的系统偏差无法修正。系统偏差应修正，而未知的系统偏差无法修正。测量的重复性是通过相同条件下的无数次重复测量，求得标准偏差测量的重复性是通过相同条件下的无数次重复测量，求得标准偏差S (qi) S (qi) 来表示的。来表示的。实际我们无法做到无数次测量，只能用有限次测量代替。一般认为实际我们无法做到无数次测量，只能用有限次测量代替。一般认为10 10 次次测量就够了。测量就够了。影响结果分散性的因素很多，有很多因素用重复性实验不能包括，例如影响结果分散性的因素很多，有很多因素用重复性实验不能包括，例如环境的影响、仪器设备的影响、方法的影响等。环境的影响、仪器设备的影响、方法的影响等。用测量结

15、果不确定度表示分散性，要把所有影响因素都考虑到，尽量做用测量结果不确定度表示分散性，要把所有影响因素都考虑到，尽量做到不遗漏。到不遗漏。中大检测中大检测222021-10-31 2005年5月15日，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）联合发布了ISO/IEC17025：2005检测和校准实验室能力的通用要求。 最大区别：新标准增加了测量不确定度要求。 如ISO17025 5.4.6条款“测量不确定度的评定”. “测量不确定度的评估”参照ISO5725和“测量不确定度表达指南”(The Guide to the Expression of Uncertainty in Measu

16、rement”) .国家质量技术监督局 JJF1059-1999 “测量不确定度评定与表示”中大检测中大检测232021-10-31 不确定度评定依据不确定度评定依据 Guide to the Expression of Uncertainty in Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement(GUM)1993Measurement(GUM)1993制订；制订；19951995修订。修订。国家计量技术规范国家计量技术规范JJF 1059JJF 105919991999测量不确定度评定与测量不确定度评定与表示表示( (等同于等同于G

17、UM)GUM)；CNAS-CL07:2011 CNAS-CL07:2011 测量不确定度评估和报告通用要求；测量不确定度评估和报告通用要求；CNAS-GL05:2011 CNAS-GL05:2011 测量不确定度要求的实施指南。测量不确定度要求的实施指南。中大检测中大检测242021-10-31 CNAS对测量不确定度评定的要求对测量不确定度评定的要求 对检测实验室的主要要求对检测实验室的主要要求制订不确定度评估程序，用于评定不同类型检测工制订不确定度评估程序，用于评定不同类型检测工作；作；有能力对数值结果评估不确定度；有能力对数值结果评估不确定度；客户有要求客户有要求(评审组是特殊客户评审组

18、是特殊客户)、在限值附近、在限值附近、 与与结果的有效性或应用有关、方法有规定、结果的有效性或应用有关、方法有规定、CNAS有要求有要求时，必须在检测报告中给出不确定度。时，必须在检测报告中给出不确定度。中大检测中大检测252021-10-31 CNAS对测量不确定度评定的要求对测量不确定度评定的要求 对检测人员的要求对检测人员的要求校准/检测项目的设计人员、熟练操作人员能评估相关 项目的不确定度；测量人员能正确应用并报告不确定度。中大检测中大检测262021-10-31 CNAS对测量不确定度评定的要求对测量不确定度评定的要求 实验室资质认定对不确定度评定的要求实验室资质认定对不确定度评定的

19、要求5.8.3c)当不确定度与检测和/或校准结果的有效性或应用有关，或客户有要求，或不确定度影响到对结果符合性的判定时，报告中还应包括不确定度的信息。中大检测中大检测272021-10-313、测量不确定度的来源有哪些？测量不确定度的来源有哪些？ 中大检测中大检测282021-10-31 4、测量不确定度的评定需要什么基础知识？、测量不确定度的评定需要什么基础知识？ 中大检测中大检测292021-10-31中大检测中大检测302021-10-31 中大检测中大检测312021-10-31 中大检测中大检测322021-10-31xf(x) 2 3 2 3 中大检测中大检测332021-10-3

20、1 中大检测中大检测342021-10-31 中大检测中大检测352021-10-31 中大检测中大检测362021-10-31 5、测量不确定度的分类测量不确定度的分类 中大检测中大检测372021-10-31标准不确定度和扩展不确定度标准不确定度和扩展不确定度中大检测中大检测382021-10-31不确定度不确定度A类和类和B类评定方法类评定方法 中大检测中大检测392021-10-31)0()(Arel xxxuu标准不确定度标准不确定度中大检测中大检测402021-10-31)0()(ccrel yyyuu中大检测中大检测412021-10-31扩展不确定度扩展不确定度 )0(rel

21、yyUU中大检测中大检测422021-10-31中大检测中大检测432021-10-31 112)(112)( nnixxnniiixsi xxxvii 中大检测中大检测442021-10-31 1)(11212 nxxnvniinii中大检测中大检测452021-10-316 测量误差与测量不确定度的主要区别测量误差与测量不确定度的主要区别中大检测中大检测462021-10-31中大检测中大检测472021-10-31中大检测中大检测482021-10-31中大检测中大检测492021-10-31中大检测中大检测502021-10-31中大检测中大检测512021-10-31x11niixx

22、n 22()11()11innxxiiis xinn 中大检测中大检测522021-10-31 112)(112)( nnixxnniiixsi xxxvii 稳稳定定值值时时，当当 )(ixsn中大检测中大检测532021-10-31 )1()()()(12 nnxxnxsxsniii)(xs。，当当0)( xsn中大检测中大检测542021-10-31)()(xsxsi或或稳稳定定值值时时，当当 )(ixsn0)( xsn时时，当当)()(xsxsi和和 与测量次数与测量次数n的关系的关系)(ixs)(xs0 . 18 . 06 . 04 . 02 . 0 2015105n0中大检测中大检

23、测552021-10-31 中大检测中大检测562021-10-31nxsxsxui )()()(中大检测中大检测572021-10-31 35.435.335.535.4mA3x )(xu中大检测中大检测582021-10-31 546.5 1046.4 中大检测中大检测592021-10-3135.435.335.535.4mA3x mA04. 03mA074. 0)()( nxsxu中大检测中大检测602021-10-31 niixnx11)1()()(2 nxxxsiimxxm mxsxui)()( 中大检测中大检测612021-10-31 中大检测中大检测622021-10-31中大

24、检测中大检测632021-10-31kauxi )(,axax 中大检测中大检测642021-10-31kUuxxii)()( )(2ixu中大检测中大检测652021-10-3191080)()( mmumu2922g104 . 6)g80()( mu中大检测中大检测662021-10-31B类标准不确定度方法类标准不确定度方法中大检测中大检测672021-10-31kxxpiiUu)()( 中大检测中大检测682021-10-31中大检测中大检测692021-10-316rel105)()( sssRRuRu2922105 . 2)50()( sRu中大检测中大检测702021-10-31

25、中大检测中大检测712021-10-31)()(eff ppitUux 中大检测中大检测722021-10-31中大检测中大检测732021-10-319595eff48()24mg()2.03Uu mt 中大检测中大检测742021-10-31(5) 其他几种常见的分布其他几种常见的分布 kaxui )(中大检测中大检测752021-10-316232a6a3a中大检测中大检测762021-10-31166C1023. 031040. 0)( kau 中大检测中大检测772021-10-313)(axu 中大检测中大检测782021-10-31。中大检测中大检测792021-10-316)(

26、axu 1/ax2a(= a)三角分布三角分布中大检测中大检测802021-10-312.4V( )1.39V3aU Vk0.928671VV 3 k中大检测中大检测812021-10-31 中大检测中大检测822021-10-31。6 kmL0408. 061 . 0 kau中大检测中大检测832021-10-31中大检测中大检测842021-10-31 中大检测中大检测852021-10-31 )()(2212iNiicxuxfyu 中大检测中大检测862021-10-31 中大检测中大检测872021-10-31 222c11( )()( )NNiiiiiuyc u xuy )()(iiiiixucyuxfc ，中大检测中大检测882021-10-31 nnxcxcxcy 2211)()()()(2222221221cnnxucxucxucyu )()(yuxuciii niiyuyu12c)()(中大检测中大检测892021-10-31)()()(22122cxuxuyu mm1 . 2mm08. 2mm15. 173. 1)()()(222212c xuxuyu中大检测中大检测902021-10-31222c12( )2 (