计量不确定度评估要点

        一、序言

　　自1993年国际标准化委员会(ISO)等七个与计量测试相关的国际组织发表了“测量不确定度表达导则”之后,各国计量部门结合本国情况,已经或正在对量大面广的不同量值的测量不确定度评估方法进行研究。我国国家质量技术监督局和中国计量科学研究院亦采用上述ISO导则,编制了相应技术文件。

　　我们根据ISO导则的要求,对计量不确定度评的基本要点进行了系统分析。其中包括基本概念,基本计算公式,计量传递链,评估过程,评估要点等。

　　二、基本概念

　　在测量不确定度评估中涉及的主要概念有:测量不确定度、标准不确定度、不确定度的A类评定、不确定度的B类评定、合成标准不确定度、扩展不确定度、包含因子、自由度和置信概率等。现将其定义[1]汇集如下。

　　(1)测量不确定度: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。

　　(2)标准不确定度:以标准差表示的测量不确定度。

　　(3)不确定度的A类评定:用对观测列进行统计分析的方法,来评定标准不确定度。

　　(4)不确定度的B类评定:用不同于对观测列进行统计分析的方法,来评定标准不确定度。

　　(5)合成标准不确定度:当测量结果是由若干个其它量的值求得时,按其它各量的方差或(和)协方差算得的标准不确定度。

　　(6)扩展不确定度:确定测量结果区间的量,合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。

　　(7)包含因子:为求得扩展不确定度,对合成标准不确定度所乘之数字因子。

　　(8)自由度:在方差的计算中,和的项数减去对和的限制数。

　　(9)置信概率:与置信区间或统计包含区间有关的概率值。

　　三、基本计算公式

　　1·标准不确定度的A类评定

　　(1)贝塞尔法

　　对一个量X在等精度下独立测量得到

　　x1,x2,…,xn

　　则X的最佳值为

　　单次测量的标准不确定度

　　平均值x的标准不确定度

　　(2)极差法

　　在计量检定与校准的实施中,为了节省时间、提高效率,常常对同一测量点仅做有限的几次测试,如三次、四次、五次,甚至两次,以此计算极差、确定重复性。因此,如何根据极差确定标准不确定度成为人们关心的问题。

　　单次测量的标准不确定度

　　式中dn为“极差系数”,其值与测量次数n有关,见表1。

　　平均值x的标准不确定度

　　2·标准不确定度的B类评定

　　获得B类不确定度的信息来源有以下几个方面:以前的观测数据;对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验;生产部门提供的技术说明文件;校准证书,检定证书,或其他文件提供的数据、准确度的级别,包括目前暂在使用的极限误差等;手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度;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。