测量不确定度的评定.doc

测量不确定的的评定与比较摘 要随着技术的发展，测量不确定度评价在测量领域显得越来越重要，学习和研究测量不确定度具有重要的意义。阐述了，提出了标准不确定度评定法（GUM）、Monte Carlo Measurement（MUM）、灰色关联分析法等评定测量不确定的的方法，并对三种方法进行比较。1学习本课程的目的与意义由于在测量与实验结果中存在必然误差，影响测量与实验结果的可信赖性。测量和实验结果中的误差可能会使实验失去价值，因此我们需要认识测量及仪器的各项误差，具体分析误差的性质及产生的原因，减小和控制误差在合理的范围内。因此，学习误差分析与数据处理这门课非常必要，通过系统地学习误差的分析、误差建模计算、误差分配、误差分离与修正、误差的合成与不确定度的评价等方面的知识，可以使我们对这一方面的知识有较全面的了解和掌握。随着技术的发展，测量不确定度评价在测量领域显得越来越重要，对测量数据的准确性和可靠性的要求也越来越高，尤其是在航空航天、军工装备等领域。学习理解测量不确定度的表示与评价方法，对于以后的科研工作有不可替代的帮助作用。通过学习测量不确定度的方法，提高对数据的处理能力，发现已有的不足，探索与提出新的可行性的方法。2 国内外研究现状测量不确定度是表征被测量的真值在某个量值范围的一个估计，测量结果中含有一个参数，来表示被测量的分散性。一个完整的测量结果包括被测量值的估计与分散性参数两部分。国外研究现状“不确定度”源于1927年德国物理学家海森堡在量子力学中提出的不确定度关系，又称测不准原理。1963 年原美国国家标准局（NBS）的数理统计专家 Eisenhart 先生在进行 “仪器校准系统的精度和准确度估计” 时提出了定量表示不确定度的建议。1977年5月，国际计量委员会（CIPM）下设的国际电离辐射咨询委员会（CCEMRI）正式讨论了表述不确定度的建议。1980年，国际计量局（BIPM）成立了不确定度工作组，提出了实验不确定度建议书INC-1。1986年，CIPM 再次发布建议书即CI-1986，要求参加由CIPM及咨询委员会主办的国际比对或其他工作的成员国在给出的测量结果时给出用标准偏差表示的A类和B类不确定度的合成不确定度。1993年，由ISO 国际标准化组织等七个国际组织共同组成的工作组制定了测量不确定度表示指南（GUM）。1995年，ISO对GUM做了修订和重印。2008年计量学指南联合委员会（JCGM）对做了细微的修改,发布了新版本,同年发布了的补充条款。国内研究现状世界各国纷纷将GUM转化为本国标准或技术规范加以推广应用。我国在 1999年发布了国家计量技术规范JJF 1059-1999测量不确定度评定与表示，以技术法规形式规定了有关测量不确定度评定与表示的要求，以便与国际接轨。2012年12月改版为JJF 105912012测量不确定度评定与表示和JJF 10592 2012用蒙特卡洛法评定测量不确定度。在国防装备研制生产的过程中，我国也制订了一些相关的标准。1999年3月，总装备部批准发布了 GJB 375699测量不确定度的表示及评定，对装备研制、试验、生产及使用等各种测量领域的测量不确定度表示及评定方法进行了规定； 目前完成的国军标 GJB3756A测量不确定度的表示及评定修订版，增加了指导性并吸纳了国际指南文件中关于基于蒙特卡罗法评定测量不确定度的方法以及应用实例。同时，GJB 2725A测试实验室和校准实验室通用要求、GJB 2712A装备计量保障中测量设备和测量过程的质量控制、GJB 2739A装备计量保障中量值的溯源与传递、GJB 2749A军事计量测量标准建立与保持的通用要求、GJB 5109装备计量保障通用要求 检测和校准等装备计量基础性标准中，对测量不确定度的应用给出了明确要求。测量不确定度的评定方法与比较1 GUM法GUM是应用最广的评定测量不确定度的方法。标准不确定度的A类评定:A类评定用统计方法评定，其标准不确定度u等同于由系列观测值获得的标准差。方法是：在其他Xj(ji)保持不变的条件下，仅对 做n次等精度的测量，用统计法有n个观测值求得单次测量的标准差i，则xi的标准不确定度uxi=in。标准不确定度的B类评定：B类评定不用统计分析方法，基于其他方法估计概率分布或分布假设来评定标准差并得到标准不确定度。对于B类评定，需根据实际情况分析，对测量值进行一定的分布假设。MCM法蒙特卡罗模拟法(MCM)是使用先验信息的输入,通过他们影响的不确定性概率分布,从这些分布生成随机值,从而获得后验分布的结果。具体的步骤是：（1）将得到的各输入量的实验标准偏差作为各自的标准不确定度。 （2）根据测量模型计算各输入量的传播系数，然后将各标准不确定度合成，得到合成标准不确定度uc。 （3）根据包含概率得到包含因子 k（或 kp），并将其与标准不确定度uc相乘，得到扩展不确定度 U。 （4）得到与扩展不确定度U对应的包含区间-U，U。MCM模拟现实测量过程中各种因素的实际影响情况及影响程度，真实地再现影响结果，避免了由于对各变量的相互关系认识和对输出量分布特征认识的局限性或困难，而导致的“虚假”包含因子与实际情况不符。同时也避免了 GUM 中由于 k 取值偏于保守、U 可能通常偏大，而导致对相应测量装置（系统）测量能力的误判的情况。灰色关联分析法灰色关联分析方法步骤是：（1）根据灰色关联分析, 获得理想之间的灰色关联系数测量输出系列和实际测量输出系列。（2）计算加权系数和测量期望函数。（3）基于灰色建模进行测量不确定度评估。对于小样本测量数据,概率信息不足,不适合使用基于统计理论的多元回归分析。灰色关联分析能够用来评价测量的不确定度，客观的评价测量问题。结论GUM法是目前应用最广泛的方法，当应用GUM方法不方便时，可以采用MUM方法代替，MUM方法