jf1059.1-2012测量不确定度评定与表示培训讲义v2.ppt

中启计量体系认证中心广东分中心 张铭,测量不确定度评定培训,【思考】测量不确定度评定有什么作用？,某产品的有效成分含量不低于82%，现在的检测结果为83%，根据检测结果是否可以判定该产品合格？ 产品标准要求，涂料的固含量要控制在（14.5±2）%，为什么样品称重的时候重量要控制在（2±0.001）g范围内，为什么重量不可以控制在（2±0.01）g或（2±0.005）g范围内？ 为什么质量的计量单位（kg）还是用千克原器复现？质量的计量单位（kg）为什么不能用自然常数复现？,2,目录,数据统计分析概论 JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》详解 测量不确定度评定流程及注意事项 检定/校准过程测量不确定度评定案例分析 检测过程测量不确定度评定案例分析 测量不确定度评价,3,有关测量的术语,计量 metrology 计量学 metrology 【VIM2.2】 测量 measurement 【VIM2.1】 被测量 measurand 【VIM2.3】 影响量 influence quantity 【VIM2.52】 测量结果 measurement result 【VIM2.9】 实验标准偏差 JJF1059-1999，2.10 【测量结果的】重复性 JJF1059-1999，2.8 【测量结果的】再现性 JJF1059-1999，2.9,4,【研讨】概率：哪个位置最安全？,5,【认识概率】,6,英国格林威治大学分析了世界范围内105起空难中的2,000位幸存者的座位分布得出结论：如果飞机起火，那么靠近紧急出口的前后5排座位，逃生概率相对较高，而靠走道或靠窗则仅存在微小差别。

另外，研究显示，前舱乘客逃生概率为65%，而后舱乘客逃生概率为53%研讨】你认为头等舱比经济舱更安全吗？,计量 metrology,7,实现单位统一、量值准确可靠的活动 计量学 metrology 【VIM 2.2】 测量及其应用的科学 注：计量学涵盖有关测量的理论及其不论其测量不确定度大小的所有应用领域测量 measurement 【VIM2.1】,8,通过实验获得并可合理赋予某量一个或多个量值的过程 注： 1 测量不适用于标称特性（见3.32条） 2 测量意味着量的比较并包括实体的计数 3 测量的先决条件是对测量结果预期用途相适应的量的描述、测量程序以及根据规定测量程序（包括测量条件）进行操作的经校准的测量系统测量原理 measurement principle【VIM2.4】,用作测量基础的现象 例： 1 用于测量温度的热电效应； 2 用于测量物质的量浓度的能量吸收； 3 快速奔跑的兔子血液中葡萄糖浓度下降现象，用于测量制备中的胰岛素浓度 注：现象可以是物理现象、化学现象或生物现象9,测量方法 measurement method【VIM2.5】,对测量过程中使用的操作所给出的逻辑性安排的一般性描述。

注：测量方法可用不同方式表述，如替代测量法、微差测量法、零位测量法、直接测量法、间接测量法10,测量程序 measurement procedure【VIM2.6】,根据一种或多种测量原理及给定的测量方法，在测量模型和获得测量结果所需计算的基础上，对测量所做的详细描述 注： 1 测量程序通常要写成充分而详尽的文件，以便操作者能进行测量 2 测量程序可包括有关目标测量不确定度的陈述 3 测量程序有时被称作标准操作程序，缩写为SOP 4 参考测量程序 【VIM2.7】 5 原级参考测量程序 【VIM2.8】,11,在校准或表征标准物质时为提供测量结果所采用的测量程序 适用于评定由同类量的其他测量程序获得的被测量量值的测量正确度12,参考测量程序 reference measurement procedure,原级参考程序 primary reference procedure 用于获得与同类量测量标准没有关系的测量结果所用的参考测量程序 物质的量咨询委员会-化学计量（CCQM）对于这个概念使用术语“原级测量方法”两个下级概念的术语“直接原级测量程序”和“比例原级参考测量程序”的定义由CCGM给出（第五次大会，1999）。

例：测量在20℃时从50mL吸液管放出的水量，对由吸液管流到杯中的水称重，取加水后杯子的质量减去起始空杯的质量，并按实际水温对质量差进行修正，用体积质量（质量密度）得到被测的水量13,原级参考测量程序 primary reference measurement procedure,被测量 measurand 【VIM2.3】,14,拟测量的量 注： 1 对被测量的说明要求了解量的种类，以及含有该量的现象、物体或物质状态的描述，包括有关成分及所涉及的化学实体 2 在VIM第二版和IEC60050-300:2001中，被测量定义为受到测量的量 3 测量包括测量系统和实施测量的条件，它可能会改变研究中的现象、物体或物质，使被测量的量可能不同于定义的被测量在这种情况下，需要进行必要的修正例： 1 用内阻不够大的电压表测量时，电池两端间的电位差会降低，开路电位差可根据电池和电压表的内阻计算得到 2 钢棒在与环境温度23℃平衡时的长度不同于拟测量的规定温度为20℃时的长度，这种情况下必须修正 3 在化学中，“分析物”或者物质或化合物的名称有时被称作“被测量”这种用法是错误的，因为这些术语并不涉及到量。

15,被测量,影响量 influence quantity【VIM2.52】,16,在直接测量中不影响实际被测的量，但会影响示值与测量结果之间关系的量 注： 1 用安培计直接测量交流电流恒定幅度时的频率 2 在直接测量人体血浆中血红蛋白浓度时，胆红素的物质的量浓度 3 测量某杆长度时测微计的温度（不包括杆本身的温度，因为杆的温度可以进入被测量的定义中） 4 测量摩尔分数时，质谱仪离子源的本底压力注： 1 间接测量涉及各直接测量的合成，每项直接测量都可能受到影响量的影响 2 在GUM中，“影响量”按VIM第二版定义，不仅覆盖影响测量系统的量（如本定义），而且包含影响实际被测量的量另外，在GUM中此概念不限于直接测量17,影响量,测量结果 result of a measurement,18,与其他有用的相关信息一起赋予被测量的一组量值 注： 1 测量结果通常包含这组量值的“相关信息”，诸如某些可以比其他方式更能代表被测量的信息它可以概率密度函数（PDF）的方式表示 2 测量结果通常表示为单个测得的量值和一个测量不确定度在某些用途，如果认为测量不确定度可忽略不计，则测量结果可表示为单个测得的量值。

在许多领域中这是表示测量结果的常用方式 3 在传统文献和1993版VIM中，测量结果定义为赋予被测量的值，并按情况解释为平均示值、未修正的结果或已修正的结果测量结果是被测量的最佳估值，不是真值！,测量误差,19,测量误差 = 测量值 – 真值 测量值是对同一被测量进行测量所得的量值 注：真值是指与给定的特定量一致的值当测量不完善时，通常不能获得真值，真值是一个理想概念，常用约定真值代替 测量误差 ≠ 产品特性测量单值 – 产品特性测量平均值 测量误差 ≠ 产品特性测量平均值 – 产品特性管控中心值,在不确定度评定中，常称“被测量之值”为“真值”,[案例练习】（误差）,用2.5级压力表，测量某压力值为1.50MPa，再用另一只0.4级精密压力表测该同一压力为1.508MPa，求该压力值的测量误差 【答】 测量误差 = 测量值 – 约定真值 测量值为2.5级压力表的测量值1.50MPa 约定真值为0.4级精密压力表的测量值1.508MPa 测量误差E = 1.50MPa – 1.508MPa = -0.008MPa ≈ -0.01MPa,20,测量误差 = 检测仪器的读数 – 核查标准代表的量值,（被检定/校准测量设备）示值误差 = 被检定/校准测量设备的设定值 – 计量标准的读数 或 被检定/校准测量设备的读数 – 计量标准的设定值,[讨论】怎么确定测量误差？,21,检定/校准,（使用核查标准）检测过程控制,[测量]误差,22,误差 = 测量结果 – 真值 = 测量结果 – 总体均值 + 总体均值 – 真值 = 随机误差 + 系统误差 测量结果 = 真值 + 误差 = 真值 + 随机误差 + 系统误差,测量准确度,23,测量结果与被测量真值之间的一致程度。

注：１.不要用术语“精密度”代替“准确度” ２.准确度是一个定性的概念准确度是定性的概念，不能量化用不确定度评定代替误差评定的原因,用传统方法对测量结果进行误差评定，主要遇到两个问题： 逻辑概念 真值无法得到，因此严格意义上的误差也无法得到，能得到的只是误差的估计值误差的概念只能用于已知约定真值的情况 评定方法 由于随机误差和系统误差是两个性质不同的量，前者用标准偏差表示，后者用可能产生的最大误差来表示，在数学上无法解决两者之间的合成方法问题，不仅各国之间不一致，在不同领域中采用的方法也不完全相同24,测量仪器的性能,示值误差 最大允许误差,25,测量仪器示值与对应输入量的真值之差,对给定测量仪器，由规范、规程等所允许的误差极限值,测量仪器的示值误差,示值误差 = 示值 – 对应输入量的真值 注： 同型号的不同仪器，他们的示值误差一般是不同的 一台仪器的示值误差必须通过检定或校准才能获得，正因此如此，才需要对每一台仪器进行检定或校准 已知某仪器的示值误差后，就可对其测量结果进行修正，示值误差反号就是该仪器的修正值修正后结果的不确定度就与修正值本身的不确定度有关，也就是说，与检定或校准所得到的示值误差的不确定度有关。

26,仪器误差与测量误差的区别,仪器误差 = 示值 - （用测量标准测得的）测量结果 测量误差 = 测量结果 – 真值,27,真值,测量结果,示值,测量误差 （未知）,仪器误差,测量仪器的最大允许误差,在技术规范、检定规程中规定的测量仪器允许误差极限，称为“最大允许误差”或“允许误差限”，俗称“允差”，简写为MPE或mpe，可在仪器说明书中查到 注： 允差是制造厂对某种型号仪器所规定的示值误差的允许范围，不是某台仪器实际存在的误差，也不是通过检定或校准得到的，因而不能作为修正值使用 MPE通常带有“±”号一般可以用绝对误差、相对误差、引用误差或它们的组合形式表示例如，可以表示为±0.1μV，±1.5μm，±1%，±1×10-6满度，±（0.1%×读数 + 0.1ns） MPE本身不是测量不确定度，它给出仪器示值误差的合格区间，因而可以作为评定测量不确定度的依据28,测量仪器的准确度,测量仪器给出接近于真值的响应能力 注： 准确度是定性的概念 目前不少仪器说明书上给出的定量表示的准确度（通常还带有“±”号），实际上是该型号仪器的最大允许误差29,示值误差Δ，允许误差ΔT，测量不确定度U的关系,30,x + ΔT,允许误差上限值,允许误差下限值,x - ΔT,示值x,校准值xr,Δ 示值误差,,U 扩展不确定度,区间半宽度,对同一被测量作n次测量，表征测量结果分散性的量s可按下式算出： 式中xi - 第i次测量结果； n – 测量次数； - n次测量的算术平均值。

n次测量的算术平均值 的实验标准偏差s（ ）为： s（ ） = s(xk）/,31,实验标准[偏]差 experimental standard deviation,,,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 重复性用实验标准偏差sr(y）定量表示，公式如下： 式中yi - 第i次测量结果； n – 测量次数； - n次测量的算术平均值32,【测量结果的】重复性 repeatability,,,【案例】,对某被测件的长度重复测量10次，测量数据如下： 10.0006m，10.0004m，10.0008m，10.0002m。