不确定度评定课件

第四章

测量不确定度1主要内容1.概述2.基本术语3.不确定度评定过程4.不确定度评定举例21概述31.1.1不确定度的基本意义51.1.1不确定度的基本意义1、不确定度的基本意义不确定度对人们认识自然与改造自然极为重要。人类从学会使用劳动工具改造环境之时起，很早就开始了测量。远古时代，人们为安排农作、狩猎、交换粮食和贵重物品，就在进行时间、距离、面积、体积和重量的测量。测量就有不确定度，随着社会生产、交换的发展和科学技术的进步，测量范围不断扩大，测量不确定度愈来愈小。

6现在，在科学技术中，在生产、商业、贸易、医疗、环保等等中，进行着大量的测量工作，用以认识事物。测量的质量如何，要用不确定度来说明。不确定度愈小，测量结果的质量愈高，水平愈高，其使用价值也愈高；不确定度愈大，测量结果的质量愈低，水平愈低，其使用价值也愈低。

1.1.1不确定度的基本意义7

测量不确定度必须正确评定。不确定度评定过大，会因测量不能满足需要而再投资，造成浪费；不确定度评定过小，会对生产与国防造成危害。如我国石油每年出口以千万吨计，不确定度评定不当，则输出石油过多会亏损并增加运费，过少也会赔偿，从而会造成巨大的损失。

1.1.1不确定度的基本意义81.1.2、不确定度在技术监督中意义10不确定度与计量科学技术密切相关。不确定度用以表明基准．标准、检定测试、校准的水平，作为量值溯源的依据，并用来表明测量设备的质量，测量过程控制所用的计量保证，就是要保证经过验证的测量不确定度要尽可能小，以满足计量校准或计量检测的要求。1.1.2不确定度在技术监督中意义11在ISO／IECGuide25《校准实验室和测试实验室能力的通用要求》(GeneralRequirementsfortheCompetenceOfCalibrationandTestingLaboratory)中指出，实验室的每个证书或报告，必须包含有关评定校准或测试结果不确定度的说明。

1.1.2不确定度在技术监督中意义13在ISO／)ECGuide43《利用实验室间比对的能力验证》》(ProficiencyTestingbyInterlaboratoryComparisons)中，多处指明不确定度的重要性；如A．2中说，协调者应考虑各参加实验室的不确定度，6．5中说，试验计划报告应包含不确定度，A．16中说，协调者按照不确定度承认指定值等。

1.1.2不确定度在技术监督中意义14很多标准涉及生产、测量，都须讨论不确定度。如ISO5168研究流量测量不确定度，ISO14253讨论几何量产品测量不确定度等等。

1.1.2不确定度在技术监督中意义151.2.2不确定度发展进程400年前，德国天文学家开普勒(Kepler)借助于仪器进行天文测量，得以发现行星运动规律，从测量结果比较中，他知道轨道测量中有不确定度。17200年前,工业发展推动了精确测量的发展，机械工具、汽轮机、枪等维修时的零件互换要求考虑制造的允差，并要求仔细考虑测量工具不能精确测量引起的测量不确定度。1.2.2不确定度发展进程181927年，海森伯(Heisenberg)提出了不确定度关系(UncertaintyRelation)，又称测不准关系。1.2.2不确定度发展进程191963年，美国标准局(NBS)埃森哈特(Eisenhart)在《仪器校准系统的精密度与准确度估计》一文中，提出了使用不确定度的建议。1970年前后，一些计量学者和其他领域学者，逐渐使用不确定度一词。1.2.2不确定度发展进程211970年，英国校准机构(BritishCalibrationService)迪特里希(Dietrich)在《不确定度、校准和概率》(Uncertainty，CalibrationandProbability)一书中谈到：“测量不确定度为一组测量的平均值任何一边的范围，当作了很大数目测量时，读数的位于该范围内。”1.2.2不确定度发展进程221973年，英国国家物理实验室(NPL)的伯恩斯(Burns)、坎皮恩(Campion)、威廉斯(Williams)在国际计量刊物MetrologiaV01.9No.2《误差和不确定度》(ErrorandUncertainty)一文指出，当讨论结果accuracy时，宜用不确定度，并又谈到，说测量结果误差为±l％，实际上是指测量结果的不确定度。1.2.2不确定度发展进程231978年，美国标准局局长安布勒(Ambler)提请国际计量委员会(CIPM)注意不确定度问题的重要性。1978年5月，国际计量局(BIPM)发出不确定度征求意见书。1980年，国际计量局召开会议，讨论了各国及国际专业组织意见，得出了结论，提出了实验不确定度表示建议书INC-1(1980)。1.2.2不确定度发展进程25INC-1内容为如下5条：1)测量结果的不确定度

A类：用统计方法计算的那些分量

B类：用其他方法计算的那些分量1.2.2不确定度发展进程264)用对方差合成的通常方法，可以得到表征合成不确定度的数值，应以“标准差”形式表示合成不确定度及其分量。1.2.2不确定度发展进程295)对特殊用途，若须将合成不确定度乘以一个因子以获得总不确定度时，必须说明此因子的数值。1.2.2不确定度发展进程301981年，国际计量委员会第70届会议，提出了建议书1(CI-1981)《实验不确定度的表示》。建议书1(CI-1981)指出，考虑到找出一个可同意的表示不确定度方法的需要性，认识到INC—1可以作为最后同意的基础。1.2.2不确定度发展进程311985年，中国计量科学研究院制定了《不确定度应用办法》，指出应按INC—l评定不确定度。1985年，德国由联邦物理技术研究院(PTB)制订了DIN1319Teil4《测量评定的不确定度处理》(BehandlungyonUnsicherheitenbeiderAuswertungvonMessungen)。1.2.2不确定度发展进程321986年，由国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)、国际计量委员会(CIPM)、国际法制计量组织(OIML)组成了国际不确定度工作组，负责制定用于计量、标准、质量、认证、科研、生产中的不确定度指南，我国代表刘智敏研究员为国际不确定度工作组成员。1.2.2不确定度发展进程331986年，国际计量委员会第75届会议，提出了建议书1(CI—1986)《在CIPM赞助进行的工作中不确定度的表示》。此建议书决定推广INC—l。1.2.2不确定度发展进程341993年国际不确定度工作组制定了《测量不确定度表示指南》(GuidetotheExpressionOfUncertaintyinMeasurement)(简称指南GUM)，指南得到了BIPM、OIML、ISO、IEC及国际理论与应用化学联合会(1UPAC)、国际理论与应用物理联合会(1U—PAP)、国际临床化学联合会(1FCC)的批准，由ISO出版。国际不确定度工作组制定的GUM是国际组织的重要权威文献。1.2.2不确定度发展进程35主要内容1.概述2.基本术语3.不确定度评定过程4.不确定度评定举例362基本术语37[测量]不确定度（uncertainty[ofmeasurement]）用以表征合理赋予被测量之值的分散性，它是测量结果含有的一个参数。2、基本术语38标准不确定度（standarduncertainty）以标准差表示的测量结果的不确定度。2、基本术语39[不确定度的]A类评定（TypeAevaluation[ofuncertainty]）由观测列统计分析所作的不确定度评定。2、基本术语40[不确定度的]B类评定（TypeBevaluation[ofuncertainty]）由不同于观测列统计分析所作的不确定度评定。2、基本术语41合成标准不确定度（combinedstandarduncertainty）uc(y)测量结果Y由其他量值得来时，按其他量的方差或协方差算出的测量结果的标准不确定度。uc(y)可简写为uc或u（y）。

2、基本术语42伸展不确定度，也称范围不确定度（expandeduncertainty）U确定测量结果区间的量，合理赋予被测量值的分布的大部分可望含于该区间。2、基本术语43包含因子，也称范围因子（coveragefactor）k为获得伸展不确定度，与合成标准不确定度相乘的数值。2、基本术语44自由度（degreesoffreedom）求不确定度时,所用总和中的项数与总和的限制条件之差。2、基本术语45置信