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重复性测量在测量不确定度评定中的作用减小字体 增大字体 作者：常青来源：本站原创发布时间：2010-04-28 10:39:04赛宝计量检测中心常青按照测量不确定度评定与表示的规定，测量不确定度分为A类和B类评定两大类，根据JJF1059-1999规范的要求，两类不确定度在评定中可以同时采用，也可以独立采用，只要做到评定过程不遗漏和不重复就可以。因此，在一个不确定度评定实例中可以采用单一的B类方式评定，也可以采用A类和B类组合的方式进行评定。A类评定方式中重复性观测是一种简单、常用的统计方法，因此目前基本上都采用重复性测量的标准方差作为A类不确定度的来源。在这种情况下重复性测量的重要性就体现出来，从JJF1094-2002测量仪器特性评定中对“测量仪器”重复性的定义可以看出，其标准方差作为A类不确定度分量后，该分量的含义就显得比较广泛，涵盖了测量程序、人员、仪器、环境条件等因素。从总体效果看，这项不确定度分量实际上包含了多项可以用B类方法评定的不确定度分量。相反，如果采用单一的B类评定方式，就需要对测量方法、人员、仪器、环境条件等影响因素分别进行评定，通过相关的误差来源获得各分量的不确定度量值，然后再通过一定的关系将各单项评定结果进行合成，得到其合成不确定度，该值相当于重复性测量后标准方差给出的不确定度分量。因此通过重复性测量，这种A类评定方式一方面简化了测量结果不确定度的评定步骤，另一方面还给出了对实际测量过程的能力评定，有很好的指导意义。下面就以校准(010)mm百分表示值误差为例，运用A类和B类组合评定与纯B类单独评定进行比较，说明重复性测量在不确定度评定中的实际作用(其他仪器示值误差测量不确定度的评定同样可以参考)。百分表示值误差是用指示表检定仪校准。具体过程是由指示表检定仪给出一个标准位移时，被校表指示一个相应的位移量，该点的示值误差以相应的位移量与标准值的差值确定(下述以单一点示值误差不确定度评定进行说明)，其数学模型为:e=Lc-Lb式中:Lc指示表的读数；Lb检定仪的读数。涉及的不确定度分量有标准器的测量不确定度、被校表示值变动性的测量不确定度、读数误差的测量不确定度，下面分别用纯B类方法和A类、B类组合的方法评定来说明它们的不同。一、采用纯B类方法评定1.百分表的读数引出的标准不确定度分量u1主要由百分表估读误差构成，其值为分度值的1/10，即1m，均匀分布。2.百分表的示值变动性的标准不确定度分量u2百分表示值变动性由JJG34-1996可知为5m，按照均匀分布处理。3.百分表与检定仪测量轴线不同轴的标准不确定度分量u3估计百分表与检定仪测量轴线倾角最大为1.5，为投影分布。u3=L(1-cos)3/10=10000(1-cos1.5)3/10=1.03m4.检定仪示值误差的标准不确定度u4根据JJG201-1999的要求检定仪的示值误差在10mm行程内不大于3m，正态分布。u4=3/2.57=1.17m5.检定仪偏离20时的标准不确定度u5按照指示表的检定规程温度应控制在(2010)，变化半宽10，均匀分布。6.检定仪线膨胀系数的标准不确定度u6为(11.51)10-6-1，变化半宽110-6-1，t=10，均匀分布。7.合成标准不确定度8.扩展不确定度U=kuc=23.39=6.8m(取p=0.95，k=2)二、采用A类和B类组合的方法评定此时我们用检定仪对百分表做重复性测量(一般只测某一个有代表性的位置)，在重复性条件下测量10次，其试验标准差s基本上不大于1.0m，在正常校准时由于只测量一次，由重复性测量估算的标准不确定度为:u=s=1.0m按照重复性的定义，该项重复性测量包含了检定者瞄准、读数的误差、被检表的示值变动性，即上例中的1项和2项(数值却小于其两项的合成)。因此，在测量结果的不确定度评定中，标准不确定度分量就只需考虑重复性测量估算的标准不确定度、百分表与检定仪测量轴线不同轴的标准不确定度、检定仪示值误差的标准不确定度、检定仪偏离20时的标准不确定度和检定仪线膨胀系数的标准不确定度就可以了，具体的分析数据与上例的纯B类评定方法的结果相同，这里从略，由此得到的计算结果如下:合成标准不确定度:12下一页 扩展不确定度:U=kuc=21.97=3.9m(p=0.95，k=2) 该值与前一种方法评定的结果比较小了1/3，具体原因是采用B类方法评定时，通常考虑的是各影响因素的极限值，而实际测量过程并非各因素的影响都处在极限状态，且有可能相互影响和抵消，这样A、B类组合评定值多数情况会小于纯B类的评定值。对纯B类的评定而言，它具有普遍的指导意义，尤其在制定计量技术法规时，对示值误差所采用的测量方法进行纯B类的测量不确定度评定是很重要的，因为它具有广泛性。而一个具体的操作者或者一个校准实验室进行校准能力评定时，采用纯B类方法进行评定就会在一定程度上低估自己的测量能力，这就不十分合理了。应该采用A类和B类组合的方式进行评定，使其更加符合实际情况。需要说明一点，重复性测量中如果被测对象的特性较差，同样会出现比较大的标准偏差s，这只能说明被测对象影响了评定结果，而并不是人为因素的影响。因此，进行实验室能力评定时，尽量选用性能稳定的被测对象进行重复性测量，以剔除被测对象(Lc)不稳定对测量结果的影响，对所用标准提供相近示值(Lb)的能力做出正确评价，客观地反映实验室的最佳测量能力，