计量标准考核规范中测量不确定度验证公式的理论分析

1、计量标准考核规范中测量不确定度验证公式的理论分析测量不确定度5扩展不确定度及不确定度报告根据要求置信水平P=0.95,有效自由度为=86,查t分布表,t.(50)=2.O1t(100)=1.984采用插值法:(86)=1.99扩展不确定度v95=1.99×0.1OkPa=0.20kPa不确定度报告:24.OOkPa处,检查结果为23.97kPa,示值误差为0.03kPa,v95=O.20kPa,k=1.99.6测量不确定度验证根据JJF1033-2001计量标准考核规范要求,采用传递比较法对装置测量不确定度进行验证,我们选取一台稳定性较好的血压计送上级检定部门检定(量程为40.OOk

2、Pa,分度值为0.5kPa),在24.OOkPa处检定结果为24.OlkPa,所用计量标准检定装置的扩展不确定度为0.1OkPa(k=2),本单位标准装置在该点检定结果为23.97kPa.IYYoI=O.04kPa/+=.20+0.10kPa=0.23kPaIYY0Iu2+装置测量不确定度满足检定工作需要.编辑:薛敏】计量标准考核规范中测量不确定度验证公式的理论分析张爱兴.谭洁.高涛.王丽霞.王守珍(胜利油田孤岛采油厂技术检测站,山东东营257231)摘要】在计量标准考核规范中,对测量不确定度验证的三种方法,都只给出了公式而没有给出并说明这些验证公式的理论来源.很多检定从业人员虽然能够正确使用

3、这些公式,但总感到对其理解和掌握得不够深入,只能死记硬背,生搬硬套,这对检定工作的开展是不利的.文章较详细地研究了这三个公式,并给出了相关的理论推导和证明.关键词计量标准考核规范;测量不确定度评定;测量不确定度验证;理论分析当我们向上一级计量行政部门申请对某计量标准进行考核时,我们首先必须完成的准备工作之一就是要写出准确可靠的计量标准技术报告,而计量标准技术报告中很重要的一项内容就是该计量标准的测量不确定度评定.在测量不确定度评定完成后,紧接着要对给出的测量不确定度进行验证.在计量标准考核规范附录C条款C.2中给出了三种验证测量不确定度的方法,它们分别是:传递比较法,多台(套)对比法以及两台(

4、套)对比法.对于上述这三种验证方法,考核规范只给出了验证公式,而没有给出和说明这些验证公式和理论来源.因此,许多检定从业人员虽然能够依据公式对评定出的测量不确定度进行正确的验证,但总感到对各种验证方法的理解和掌握不够深入,不能够很好地对它们进行灵活的运用.只能死记硬背,生搬硬套;这对检定工作的开展是不利的.收稿151期2008一O112?118?为此,我们对考核规范中给出的三种验证方法进行了仔细研究,并给出了相关理论推导和证明.1传递比较法用被考核的计量标准测量一稳定的被测对象,然后将该被测对象用另一套更高级的计量标准进行测量.若用被考核标准和高一级计量标准进行测量时的扩展不确定度(k=2,下

5、同)分别为U和,它们的测量结果分别为Y和,o,则应满足:1YYoI+这个方法实际上就是告诉我们,当满足IYY.I/扩+时,对被考核的计量标准所评定出的扩展不确定度U是正确的.大部分的计量检定人员在遵照此结论执行的同时,还会提出一个问题:为什么要这样验证,此验证方法的理论根据是什么?我们对此问题进行分析:设函数z=P(Y,Y.)IndustrialMeasurement2008SupplementaryIssIIe1懈AlNTyOFMSUREMENT测量不确定度=YY.由于l,与l,0相互独立,那么由不确定度合成的方和根公式得的扩展不确定度():U+Uo由于被考核的计量标准和高一级的计量标准都是

6、对同一被测对象进行测量.设被测对象的真值为,则的真值为=YooYoo=0.由扩展不确定度的物理意义:一2;o以确定的概率落在区问一(),()内,即1,也就是:1U+U.'.IYYoI/+这就是此验证方法的由来.2多台(套)比对法若无法得到高一级的计量标准时,可采用3台(套)或3台(套)以上具有相同准确度等级的计量标准,对同一稳定的被测对象进行测量.若Y为由被考核计量标准得到的测量结果,而多台(套)计量标准得到的测量结果的平均值为,则应满足:ly一I式中:U为被考核计量标准的扩展不确定度.与前述相同的原因,我们对此方法进行分析验证:假设连同被考核的装置在内共有n台装置,并假设它们的测量结

7、果为Y,Y2,Y,Y,Y,Y,Yn设函数=YY一=yl+y3+Yi一1+Y+Yi+1+'''+YV一=nYYl+y2+y3+'''+Yi一1+Yi+1+YV一=nnn一1n一1yl+Yi一1+Yi+1+Y一V一一=nnn一1n一1n一1_叫一Vnn式中:Y是排除了该计量标准对被测对象的测量结果Y后,剩下的n一1台(套)计量标准对被测对象测量结果的平均值.这样一来,Y与Y就是相互独立工业计量2008年增刊1的.又由于n台(套)计量标准具有相同的准确度等级,于是由不确定度合成的方和根法可得的扩展不确定度:=()+()(=(t/,-1)2+t/,-1.

8、U2=n(n-1+1)(n-1-1)+n,:nn(n-2+1)U:/-i-Un一n根据传递比较法中同样的道理可得:lyyl3两台(套)比对法如果没有多台(套)相同准确度等级的计量标准,也可采用同等级的两台(套)计量标准进行比对.若两台(套)计量标准的测量结果分别为Y和,它们的扩展不确定度分别为和,并且两台(套)计量标准的量值不是由同一台(套)高一级计量标准所传递的,则应满足:IY一Y2I/+.若两台(套)计量标准的量值具有相关性,但其相关性不大,则可忽略其相关性,否则应考虑两者之间的相关性.很明显,此验证方法的理论依据在传递比较法中已经解释过了.在此要说明的是:我们认为若两台标准的量值传递都来自同一台高级计量标准,那么两计量标准中都将包含由同一上级计量标准的不确定度所引入的一个很小的分量,从而使两计量标准之问存在某种相关性.但这种相关性很弱