计量管理人员及校准检定检测检验人员综合实用技能培训2012

1,二一二年三月,“计量管理人员及校准/检定/检测/检验人员综合实用技能”培训班,第三章测量数据处理,第一节测量误差的处理,4,一、系统误差发现和减小系统误差的方法,（一）系统误差的发现在规定的测量条件下多次测量同一个被测量，从所得的测量结果与计量标准复现的量值之差可以发现并得到恒定的系统误差估计值。在测量条件改变时，例如随时间、温度、频率等条件改变时，测量结果按某一确定的规律变化，可能是线性或非线性地减小或增长，就可能发现测量结果中存在可变的系统误差。,5,一、系统误差发现和减小系统误差的方法,（二）减小系统误差的方法1、采用修正的方法当已知系统误差时，可以采用对测量结果进行修正的方法以减小系统误差。2、在实验中尽可能减小产生系统误差的因素如尽量调整到水平、垂直、平行等理想位置；用数字仪表代替模拟仪表减小读数误差；采用先后加衰减器的方法减小失配等。,6,一、系统误差发现和减小系统误差的方法,3、选择适当测量方法使系统误差相互抵消（2）减小可变系统误差的方法合理地设计测量顺序可以减小测量系统的线性漂移或周期性变化引入的系统误差。用半周期偶数测量法减小周期性系统误差周期性系统误差通常表示为：=asin(2l/T)相隔半个周期的两个测量结果中的误差是大小相等方向相反的，所以凡是相隔半个周期的一对测量值的均值中不再含有此项误差。此方法广泛应用于测角仪上。,7,一、系统误差发现和减小系统误差的方法,（三）修正系统误差的方法1、在测量结果上加修正值已修正的测量结果=未修正测量结果+修正值2、对测量结果乘修正因子已修正的测量结果=未修正测量结果*修正因子3、画修正曲线4、制定修正表,8,二、实验标准偏差的估值方法,实验标准偏差用有限次测量数据得到的标准偏差的估计值称为实验标准偏差，用“s”表示。实验标准偏差的估值方法贝赛尔公式法最大残差法极差法较差法（阿仑方差）,9,二、实验标准偏差的估值方法,(1)贝赛尔公式法（n10）若在重复条件下对被测量X作n次独立重复测量，得到的测量结果为xi，则单次测量结果xi的实验标准偏差：算术平均值的实验标准偏差：,=n-1为自由度；,为残差；,由贝赛尔公式法估算的实验标准偏差是被测量残差的统计平均值；,10,二、实验标准偏差的估值方法,(2)最大残差法从有限次独立重复测量的一系列测量值中找到最大残差，并根据测量次数查残差系数cn值，按下式计算估计的标准偏差：,11,二、实验标准偏差的估值方法,(3)极差法（测量次数49时）若在重复条件下对被测量X作n次独立重复测量，n个测量结果中最大值和最小值之差为R，则单次测量结果xi的实验标准偏差为：A类标准不确定度,12,二、实验标准偏差的估值方法,例：对某量测量9次，测得数据为：1225、1258、1258、1253、1252、1252、1256、1189、1240。贝赛尔公式法极差法,自由度为=8,自由度为=6.8,13,二、实验标准偏差的估值方法,(5)各种估值方法的比较贝赛尔公式法是一种最基本的方法，但是n很小时其估计值的不确定度较大，因此它适合于测量次数较多的情况；极差法和最大残差法较简单，但当测量数据的概率分布偏离正态分布较大时，应当用贝赛尔公式法；较差法更适合随即过程的方差分析，如测量频率稳定度的阿伦方差就属于该方法。,14,三、算术平均值及其实验标准偏差的计算,（一）算术平均值的计算在相同条件下对被测量X进行有限次独立重复测量，测的一系列值x1，x2，xn，其算术平均值为：由大数定理可以证明，算术平均值是期望的最佳估计值。它是期望的无偏估值；算术平均值是有限次测量的均值，所以是由样本构成的统计量，它本身也是随机变量；由于算术平均值是期望的最佳估计值，通常用算术平均值作为测量结果。,15,三、算术平均值及其实验标准偏差的计算,（二）算术平均值实验标准偏差的计算（三）实验标准偏差的标准偏差的计算,16,四、异常值的判定和剔除,异常值（离群值）在对一个被测量重复观测所获得的若干观测结果中，出现了与其它值偏离较远且不符合统计规律的个别值。他们可能属于来自不同的总体，或属于意外的、偶然的测量错误。也称为存在着“粗大误差”。振动、电源变化、电磁干扰等意外条件变化；读数或记录错误等人为因素。,17,四、异常值的判定和剔除,物理判别法在测量过程中确实是因记错、读错数据，仪器的突然故障，或外界条件的突变等异常情况引起的异常值，应随时发现随时剔出。这种从技术上和物理上找出产生异常值的原因，是发现和剔出异常值的首要方法。统计判别法有时在测量完成后也不能确知可疑值是否为粗大误差，就需要采用统计判别法。,18,四、异常值的判定和剔除,1、拉依达准则（3准则）对被测量X进行n次独立重复测量，得到一系列数据：x1,x2,xd，xn(1)计算平均值(2)计算实验标准偏差(3)找出可疑的测量值xd，求可疑值的残差：(4)若vd3s(x)，则xd为异常值，予以剔除。适合测量次数大于50的情况,19,四、异常值的判定和剔除,1、拉依达准则（3准则）由贝赛尔（Bessel）公式知：当n10时，3准则剔除粗大误差注定失效！,20,四、异常值的判定和剔除,2、格拉布斯（Grubbs）准则对被测量X进行n次独立重复测量，得到一系列数据：x1,x2,xd，xn(1)计算平均值(2)计算实验标准偏差(3)找出可疑的测量值xd，求可疑值的残差：(4)若vdGs(x)，则xd为异常值，予以剔除，g值可查表得到。对样本中只混入一个异常值的情况，用该准则检验功效最高。,1950年，Grubbs根据顺序统计量的某种分布规律提出一种判别粗差的准则。,21,四、异常值的判定和剔除,三种判别准则比较大样本情形（n50）用3准则最简单方便；30n50时，用Grubbs准则效果最好；3n30时，用Grubbs准则适于剔除一个异常值，用Dixon准则适于剔除一个以上异常值。实际工作中可选用多种判别方法如果结论一致，可以剔除；如果结论不一致，则应慎重；当无法判断的情形时，一般以不是异常值处理为好。,22,五、测量重复性和测量复现性,（一）测量重复性评定1、测量仪器的重复性（repeatability）在相同条件下，重复测量同一被测量，测量仪器提供相近示值的能力。这些条件称为重复条件；重复条件包括：相同的测量程序、观测者、相同的测量仪器、相同地点、在短时间内重复测量。重复性可用测量结果/示值的分散性定量表示。,23,五、测量重复性和测量复现性,（一）测量重复性评定2、测量结果的重复性评定在相同测量条件下，对同一被测量连续进行多次测量所得结果之间的一致性。重复性可以用测量结果的分散性定量表示，用实验标准偏差表示；重复性条件包括：相同测量程序、相同观测者、相同条件下使用相同测量器具、相同地点和在短期内进行重复测量。,24,五、测量重复性和测量复现性,（二）测量复现性的评定在变化的测量条件下，同一被测量的测量结果之间的一致性。在给出复现性时应说明改变条件的详细情况；变化的测量条件包括：测量原理、方法、观测者、器具、参照标准、测量地、使用条件和测量时间;复现性可以用测量结果的分散性定量表示；,25,七、计量器具误差的表示与评定,（一）示值误差和最大允许误差1、示值误差（errorofindication）定义：测量仪器示值与对应输入量的真值之差测量仪器的示值就是由测量仪器提供的量值由于真值不能确定，实际上用的是约定真值示值误差=示值-校准值绝对示值误差相对示值误差,由显示器读出的值称为直接示值，有时测量仪器的示值是由直接示值乘以仪器常数得到。,对实物量具，其示值就是其标称值。,如：标准电压源输出电压为1.000V，被检数字电压表指示为1.005V。则数字电压表示值误差=1.005V-1.000V=0.005V；相对示值误差=0.005V/1.000V=0.05%。,如：标称值为100的标准电阻器，用高一级标准校准后其值为100.003。则该标准电阻示值误差为：100-100.003=-0.003。,26,七、计量器具误差的表示与评定,1、示值误差示值误差可能是正值，也可能是负值；同一型号的不同仪器，其示值误差一般不同；即使是同一台仪器，其不同测量点的示值误差也可能各不相同；示值误差必须经过校准或检定才能得到。,示值误差的评定：比较法、分步法、组合法,27,七、计量器具误差的表示与评定,2、最大允许误差（maximumpermissibleerror）定义：技术规范、规程中规定的测量器具的允许误差极限值；有时也称测量仪器的允许误差限；它是由规范或仪器生产厂规定的不得超过的误差限，一般有上限和下限，在大多数情况下，为对称限。,28,七、计量器具误差的表示与评定,2、最大允许误差,29,七、计量器具误差的表示与评定,最大允许误差的表示形式(1)以绝对误差形式表示:=a最大允许误差限不随示值而变；注意应有数值和测量单位。例如：精密玻璃水银温度计，测量范围为：0C50C，最大允许误差为0.2C。如果测量30C,则允许范围为29.8C30.2C。,30,七、计量器具误差的表示与评定,最大允许误差的表示形式(2)以相对误差形式表示：=/x100%x为测量仪器的示值或实物量具的标称值。最大允许误差限随示值而变；没有测量单位。例如：标称值为1M的电阻，注明允许误差限为1%，则该电阻的允许误差上限为10k，下限为-10k。,31,七、计量器具误差的表示与评定,最大允许误差的表示形式(3)以引用误差形式表示:=/xN100%xN为引用值（特定值），通常是量程上限，或满刻度值。引用误差不随示值而变，但与量程有关例如:0.25级弹簧式精密压力表的最大允许误差为“0.25%满刻度值”，在仪器任意刻度值上允许误差限不变。,32,七、计量器具误差的表示与评定,最大允许误差的表示形式(4)以绝对误差和相对误差组合的形式表示例如:标准钢卷尺为=(0.04mm+410-5L)脉冲宽度在(0.110)s的最大允许误差为:=（10%+0.025s)(5)以相对误差和引用误差组合的形式表示例如:数字电压表在测量电阻时的最大允许误差为(1010-6读数+0.510-6量程)注意：用最大允许误差表示时，其数值前必须加“”号。,33,七、计量器具误差的表示与评定,（二）测量仪器特性的符合性评定测量仪器的符合性评定（合格评定）就是评定测量仪器的示值误差是否在最大允许误差范围之内，即测量仪器是否符合其技术指标要求；由于标准值具有不确定度，因此由计量标准检定仪器时会在合格评定中带来误判风险；误判风险的大小与标准值的不确定度和被检仪器示值的最大允许误差之比有关。,34,七、计量器具误差的表示与评定,例：对最大允许误差为110-5，标称值为10的标准电阻器进行校准，其校准值为9.9999851，校准的扩展不确定度为20，置信水平为95%，求该标准电阻的示值误差，能否下合格结论?为什么?答：（1）标准电阻的最大允许误差的绝对值为110-5，校准的扩展不确定度U95=20/10=210-6,它与被校标准电阻的最大允许误差的绝对值之比1/5，满足量值传递的要求。（2）标准电阻示值误差=10-9.9999851=0.0000149相对示值误差=0.0000149/9.9999851=1.510-6,，由于相对示值误差的绝对值(1.510-6)小于最大允许误差的绝对值(110-5),所以符合技术指标要求，检定结论为“合格”。,35,八、计量器具其他计量特性的评定,1、测量仪器的准确度等级以最大允许误差评定准确度等级依据有关规程和技术规范，当测量仪器的示值误差不超过某一档次的最大允许误差要求，且其它相关特性也符合规定的要求时，则可判定该测量仪器在该准确度级别合格；使用这种仪器时，可直接用示值，不需要加修正值。如：弹簧式精密压力表，用引用误差的最大允许误差表示的准确度等级分别为：0.05级,0.1级,0.16级,0.25级等等。,36,八、计量器具其他计量特性的评定,1、测量仪器的准确度等级以实际值的测量不确定度评定准确度等级依据计量检定规程对测量仪器进行检定，得出测量仪器实际值，其扩展不确定度满足某一档次的要求，且其它相关特性也符合规定的要求时，则可判定该测量仪器在该准确度等别合格；这表明测量仪器实际值的扩展不确定度不超出某个给定的极限；用这种方法评定的仪器在使用时，必须加修正值，或使用校准曲线。,37,八、计量器具其他计量特性的评定,38,八、计量器具其他计量特性的评定,2、测量仪器的分辨力测量仪器的显示装置能有效辨别的最小示值差对数字仪器而言,分辨力是变化一个最小有效数字时的示值变化.如:某五位半数字电压表，其末位变化一个字表示示值变化1V，则分辨力为1V；频率计数器最低数字显示变化一个字的示值差为1Hz，则分辨力为1Hz；模拟仪表显示装置任意两个相邻标记之间最小分度的一半为其分辨力某一尺子最小分度为1mm，则其分辨力为0.5mm。,39,八、计量器具其他计量特性的评定,3、测量仪器的灵敏度在规定的某激励值上通过一个小的激励x，得到相应变化为y,则S=y/x即为该激励下的灵敏度;测量仪器的响应变化与响应激励变化之比值。如：某记录仪的输入电压改变1V，走纸0.2cm，则其灵敏度为0.2cm/V；如：某热敏电阻的温度变化1C，其阻值变化0.1，则其灵敏度为0.1/C。,40,八、计量器具其他计量特性的评定,4、测量仪器的鉴别力在一定激励和输出响应下，通过缓慢单方向地逐步改变激励输入，观察其输出响应，使测量仪器产生恰能觉察有响应变化时的激励变化。使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化，这种激励变化应是较慢的和单向的。如：检定活塞压力真空计时，当标准压力计和被检活塞压力真空计在上限压力下平衡后，在被检活塞压力真空计上加放的刚能破坏活塞平衡的最小砝码的质量即为被检活塞压力真空计的鉴别力。,41,八、计量器具其他计量特性的评定,6、测量仪器的漂移测量器具计量特性的慢变化。由不受控的影响量的系统影响所引起的，一般用单位时间内的变化或使用一定次数后的变化来表示。实质上，漂移是一种随时间和使用次数而改变的系统误差。,42,八、计量器具其他计量特性的评定,7、测量仪器的响应特性在规定条件下，激励与对应响应之间的关系。频率响应，温度响应等，如热电偶的电动势是温度的函数；可以用表格、曲线、数学方程式等形式表示；当激励按时间的函数变化时，传递函数（响应的拉普拉斯变换除以激励的拉普拉斯变换）是响应特性的一种形式。,第二节测量不确定度的表示与评定,44,第二节测量不确定度的表示与评定,概率统计基本知识数学期望、方差、标准偏差常用概率分布函数相关系数、协方差不确定度的评定方法不确定度来源和数学模型标准不确定度分量的评定不确定度的合成,45,三、测量不确定度的评定方法,(一)分析不确定度来源1、被测量的定义不完全2、复现被测量的测量方法不理想3、被测量的样本可能不完全代表定义的被测量4、对环境条件的影响认识不足5、人员的读数偏差6、测量仪器计量性能的局限性（如分辨力等）,46,三、测量不确定度的评定方法,(一)分析不确定度来源7、测量标准或测量设备不完善8、数据处理时所引用的常数或其他参数不准确9、测量方法、测量系统和测量程序不完善10、相同条件下，被测量重复观测的随机变化11、修正不完善,47,三、测量不确定度的评定方法,（二）建立测量的数学模型测量的数学模型是指测量结果与其直接测量的量、引用的量、影响量等有关量之间的函数关系。当被测量Y由N个其它量X1，X2，XN的函数关系确定时，被测量Y的数学模型为：Y=f(X1，X2，XN)输出量Y的估计值y与各输入量Xi的估计值的函数关系为：y=f(x1,x2,xN),R=I/VI、V为输入量，R为输出量,48,三、测量不确定度的评定方法,数学模型的输入量当前直接测量的量；由以前测量获得的量；由手册或其它资料得来的量；对被测量有明显影响的量。,如数学模型R=R01+(t-t0)中，温度t是当前直接测量的影响量，R0可以是以前测得的，温度系数是从手册中查得的。,49,三、测量不确定度的评定方法,（三）标准不确定度分量的评定分为A类评定方法和B类评定方法标准不确定度A类评定：用对测量样本统计分析进行不确定度评定的方法称为不确定度的A类评定，用A类评定方法得到的标准不确定度称A类标准不确定度。用实验标准偏差表征。标准不确定度B类评定：用不同于测量样本统计分析的其他方法进行不确定度评定的方法称不确定度的B类评定。,50,三、测量不确定度的评定方法,1、标准不确定度分量的A类评定方法贝赛尔公式法极差法较差法（阿仑方差）最小二乘法预期值的实验标准偏差合并样本实验标准偏差（组间标准偏差）,51,三、测量不确定度的评定方法,(1)基本评定流程对被测量X作n次独立重复测量，得到的测量数据x1，x2，xn；计算算术平均值；计算单次测量结果xi的实验标准偏差；计算A类标准不确定度（自由度为n-1）：,52,三、测量不确定度的评定方法,(1)基本评定流程单次测量值作为测量结果n次测量的算术平均值作为测量结果m次测量算术平均值作为测量结果,若测量仪器比较稳定，通过过去测量所得的单次实验标准偏差可以保持相当长时间不变，则在今后一段时间内可以使用该数据。,53,三、测量不确定度的评定方法,(2)测量过程的A类标准不确定度的评定对于一个测量过程，如果采用核查标准的方法使其处于统计控制状态，则该测量过程的实验标准偏差为合并样本标准偏差。自由度为k(n-1)。若每次测量时核查次数n相同，每次核查的样本标准偏差为si，共核查k此，则合并样本标准偏差为：在此测量过程中，测量结果的A类标准不确定度,54,三、测量不确定度的评定方法,2、标准不确定度分量的B类评定方法用非统计方法进行评定，用估计的标准偏差表征。(1)基本评定流程根据有关信息和经验，判断被测量的可能区间(-a,a)；假设被测量的概率分布；根据被测量的概率分布和要求的置信水平P估计置信因子k,则B类标准不确定度为：ub=/k。a为被测量可能值的区间半宽度，k为置信因子。,55,三、测量不确定度的评定方法,B类评定时可能的信息来源以前的观测数据；对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验；制造厂（生产部门）提供的技术说明书；校准证书、检定证书、测试报告或其他文件提供的数据、准确度等别和级别；手册和某些资料给出的参考数据及其不确定度；同行共识的经验。,56,三、测量不确定度的评定方法,B类评定时概率分布的假设和k值的确定信息来源于检定证书或校准证书证书给出U(x)和k：u(x)=U(x)/k；证书仅给出Up(x)：根据规定的置信概率p和被测量x的估计分布求出k值；若证书已给出被测量x的分布，则取该分布对应的k值。若证书未给出分布，则JJF-1059规定可以按正态分布处理。,57,三、测量不确定度的评定方法,B类评定时概率分布的假设和k值的确定信息来源于其他各种资料或手册等通常得到的信息是被测量可能分布的极限范围，即输入量x可能分布的半宽a。此时输入量x的标准不确定度可以表示为：u(x)=a/k；包含因子k的取值与输入量x的分布有关。,因此不确定度的B类评定最关键：如何确定输入量x的分布。,58,三、测量不确定度的评定方法,B类评定时概率分布的假设和k值的确定输入量分布的估计不同情况下输入量分布的估计可以由文件JJF1059的附录B中得到。对于附录中没有提到的情况，或没有任何关于分布情况的信息，通常可以按矩形分布处理。不确定度评定的原则之一是只能高估而不能低估每一个不确定度分量。因此对于比较重要的测量，或比较主要的不确定度分量，应该采用比较保守的分布，即k值比较小的分布。,59,三、测量不确定度的评定方法,B类标准不确定度的自由度u(x)/u(x)为所估计的标准不确定度的相对标准不确定度（即标准差的相对标准差），它可根据经验按信息来源判断。,60,标准不确定度的B类评定举例,例1：校准证书上指出标称值为1kg的砝码质量m=1000.00032g，并说明按包含因子k=3给出的扩展不确定度U=0.24mg。则该砝码的标准不确定度为：u(m)=0.24mg/3=80g例2：校准证书上指出标称值为10的标准电阻器的电阻RS在23C时为：RS=(10.000470.00013)，同时说明置信概率p=99%。由于U0.99=0.13m，查表得kp=2.58，所以其标准不确定度为：u(RS)=0.13m/2.58=50,61,三、测量不确定度的评定方法,（四）合成标准不确定度的计算1、测量不确定度传播率当被测量Y的测量结果y的数学模型为线性模型时，合成标准不确定度可按下式计算：,62,三、测量不确定度的评定方法,（四）合成标准不确定度的计算2、在各输入量之间的相关性可以忽略的情况下（相关系数为0时）3、在所有输入量之间都相关，且相关系数为1时,63,三、测量不确定度的评定方法,（四）合成标准不确定度的计算4、常用的两种线性模型当y=A1x1+A2x2+Anxn，且各输入量之间不相关时：当，且各输入量之间不相关时：,64,三、测量不确定度的评定方法）,（四）合成标准不确定度的计算5、输入量间相关时的处理方法(1)如果测量不确定度评定中所采用的输入量可以选择，尽量采用不相关的输入量。(2)采用合适的测量方法和测量程序，尽可能避免输入量估计值之间的相关性。(3)如果已知两输入量之间存在相关性，但相关性很弱，即相关系数的绝对值较小，忽略其相关性。,65,三、测量不确定度的评定方法,（四）合成标准不确定度的计算5、输入量间相关时的处理方法(4)如果相关的两个输入量本身在合成标准不确定度中不起主要作用，则忽略其相关性。(5)如果相关性不可忽略，则假定相关系数为1。(6)如果两影响量之间为反相关,则也可以利用相关性来减小合成标准不确定度。,66,三、测量不确定度的评定方法,（四）合成标准不确定度的计算5、输入量间相关时的处理方法根据方差合成定理或当x1、x2之间存在相关性时当x1、x2、x3之间存在相关性时,67,三、测量不确定度的评定方法,（四）合成标准不确定度的计算7、合成标准不确定度的有效自由度韦尔奇-萨特斯韦特公式uc(y)：合成标准不确定度；u(xi)：各输入量的标准不确定度ui(y)：各输出量的标准不确定度；i：u(xi)的自由度,eff越大表明评定的合成标准不确定度uc(y)越可靠,68,三、测量不确定度的评定方法,（五）扩展不确定度的确定扩展不确定度U=kuc，因此得到扩展不确定度U的关键是求出包含因子k；得到包含因子k的前提是能估计出被测量y的分布，从而由规定的置信概率p=95%并根据估计得到的分布求出包含因子k；由于被测量受许多因素的影响，被测量的分布与各分量的大小和分布有关。,69,三、测量不确定度的评定方法,（五）扩展不确定度的确定无论用何种方法对被测量分布的进行估计，估计的结论只有三种情况无法判断被测量的分布被测量接近于某种非正态分布被测量接近于正态分布确定包含因子k的方法将与估计得到的被测量分布结论有关,70,三、测量不确定度的评定方法,1、无法判断被测量的分布由于无法根据分布求出包含因子k的数值，因此只能假定一个k值。通常取k=2，于是最后给出的结果是：U=2uc，k=2；由于包含因子不是由被测量y的分布确定的，故此时的扩展不确定度只能用U表示。最后给出的关于测量不确定度的信息为：U和k=2,71,三、测量不确定度的评定方法,2、被测量接近于某种非正态分布当被测量接近矩形分布时，得到k95=1.65,k99=1.71当被测量接近三角分布时，得到k95=1.90,k99=2.20当被测量接近梯形矩形分布时，包含因子k的数值与梯形的角参数b有关最后给出的关于测量不确定度的信息为Up，kp，以及被测量y的分布类型,72,三、测量不确定度的评定方法,3、被测量接近于正态分布当有效自由度eff比较大，例如不小于15时，包含因子的数值与2相差不大。在此情况下可以不必考虑自由度而直接取包含因子k=2，此时U=2uc。最后给出的关于扩展不确定度的信息为：U，k同时还可以进一步说明，由于被测量接近正态分布，且有效自由度足够大，故置信概率约为95%。,73,三、测量不确定度的评定方法,3、被测量接近于正态分布当有效自由度eff不够大时，应该由t分布得到包含因子k的数值。此时kp=tp(eff)，Up=kpuc。最后给出的关于扩展不确定度的信息为：Up，kp，eff（或指出被测量接近正态分布）。,74,三、测量不确定度的评定方法,当国际上相关组织对某一领域的不确定度评定有规定时，也可以按相关组织的规定取包含因子之值。例如，在化学分析领域，可以直接规定取k=2，而不必再对被测量的分布进行判定。对于检测结果的不确定度评定，一般直接取包含因子k=2。,75,第三节测量结果的处理和报告,数字修约有效位数通用的数值修约规则测量结果的报告和表示报告最终测量结果时的有效位数合成标准不确定度和扩展不确定度的选用测量结果的不确定度应报告或说明的内容,76,一、数字修约（测量数据的位数）,测量和运算时涉及的数值有两种：准确数值与有效数值准确数值有效数字位数无限多，即需要几位就是几位；有效数值与测量时的具体情况相关：其最后一位是欠准确数字；在测量记录时只应保留一位是欠准确数字如某物体质量为1.345g，说明该物体的准确度为千分之一，与1.3450g的意义不同,77,一、数字修约（有效数字）,除了在数字前面起定位作用的“0”之外，含有多少个数字，就是几位有效数字；小数点的位置不影响有效数字的位数；如20.0987和200.987及0.00200987有效位数相同以“0”结尾的正整数，其有效数字位数不同，则测量准确度不同；如“345000m”，如测量准确度百分之一，则为3.45105m，有效数字为3位；如测量准确度千分之一，则为3.450105m，有效数字为4位。,78,一、数字修约（数据修约规则）,修约区间、整数倍、修约数已知数为13.342，修约区间为0.1，则修约数为13.3；修约区间为0.01，则修约数为13.34；修约区间为0.1时，整数倍为12.1、12.2、12.3、12.4等；修约区间为0.02时，整数倍为12.12、12.14、12.16、12.18等；原则：四舍六入，逢五取偶0.3580.36，0.3610.36，5.3255.32；5.3755.38，5.325015.33，11.510-51210-5；5.373495.37355.374（不能连续修约），5.373495.373。,79,一、数字修约（测量结果的位数）,测量结果的末位应修约到与其不确定度的末位相对应x=100.003675，uc=0.0032测量结果应修约为：x=100.0037x=6.3250g，uc=0.25g。测量结果应修约为：x=6.32g,80,一、数字修约（测量结果的位数）,测量不确定度的有效位数一般为12位；当保留两位有效数字时，按不为零即进位；当保留一位有效数字时，按三分之一原则修约。0.001001：保留两位有效数字0.0011，保留一位有效数字0.001;0.001335：保留两位有效数字0.0014，保留一位有效数字0.002。,81,一、数字修约（计算过程中的有效位数）,加减运算以小数点后位数最少的那一项为参考10.2838+15.01+8.69572=33.9918.3+1.4546+0.876=20.6乘除运算乘除运算时以有效位数最少的那一项为参考1.1m0.3268m0.10300m=0.037m3517.430.279/4.08=35.4,82,一、数字修约（计算过程中的有效位数）,乘方及开方运算乘方及开方运算结果的有效数字与原数字有效数字位数相同。1.3692=1.874;(45.67)1/2=6.758;1.12=1.2。对数运算对数运算结果的小数点后的位数与原数据有效数字相同。lg(1234)=3.0913;lg(902.4)=2.9548,83,二、测量结果及其不确定度的表示,完整的测量结果的报告内容被测量的最佳估计值通常由多次测量的算术平均值给出或由函数式计算得出。描述测量结果分散性的值测量不确定度在报告测量结果时，应对测量不确定度有充分详细的说明，以便正确利用该结果；测量不确定度可用合成标准不确定度和扩展不确定度，或者它们的相对形式表示。,84,二、测量结果及其不确定度的表示,合成标准不确定度的使用情况基础计量学研究基本物理常量测量复现国际单位制单位的国际比对。扩展不确定度的使用情况除上述情况外，尤其是工业、商业，以及涉及安全和健康等方面的测量时，均使用扩展不确定度；扩展不确定度可以表明测量结果所在的一个区间，以及在该区间的可信程度，它比较符合人们的习惯。,85,二、测量结果及其不确定度的表示,当用合成标准不确定度报告测量结果的不确定度时，应注意：明确说明被测量的定义；给出被测量的估计值及其合成标准不确定度，必要时给出有效自由度；必要时可给出相对合成标准不确定度。,86,二、测量结果及其不确定度的表示,测量结果及其合成标准不确定的报告形式1、ms=100.02147g，uc(ms)=0.35mg；2、ms=100.02147(35)g，括号中的数为合成标准不确定度uc的值，其末位与测量结果的末位相对应；3、ms=100.02147(0.00035)g，括号中的数为合成不确定度uc的值，与说明的测量结果有相同的测量单位；,87,二、测量结果及其不确定度的表示,当用扩展不确定度报告测量结果的不确定度时，应注意：明确说明被测量的定义；给出被测量的估计值及其扩展不确定度；必要时可给出相对扩展不确定度；对于U要给出饱含因子k值，必要时说明扩展不确定度的自由度（即合成标准不确定度的有效自由度）；对于Up要详细说明获得Up的P值、kp值、eff值。,88,二、测量结果及其不确定度的表示,当用U给出时，表述方式为1、ms=100.02147g，U=0.70mg，k=2;2、ms=(100.021470.00070)g，k=2。当用Up给出时，表述方式为1、ms=100.02147g，U0.95=0.79mg，veff=9;2、ms=(100.021470.00079)g，veff=9，括号内第二项为U0.95之值；3、ms=100.02147(79)g，veff=9，括号内为U0.95之值，其末位与测量结果的末位相对齐；4、ms=100.02147(0.00079)g，veff=9，括号内为U0.95之值，与前面测量结果有相同测量单位。,89,二、测量结果及其不确定度的表示,相对扩展不确定度表述方式举例1、ms=100.02147g，U=0.7910-6，k=2;2、ms=100.02147g，U95rel=0.7910-6，veff=9；3、ms=100.02147(10.7910-6)g，P=95%,veff=9，括号内第二项为相对扩展不确定度Urel。,90,二、测量结果及其不确定度的表示,给出测量不确定度时，应按下列术语和符号a.标准不确定度，用符号“u”表示；b.合成标准不确定度，用符号“uc”表示；c.扩展不确定度，用符号“U”表示；d.包含因子，用“k”表示；e.置信水平，用“P”表示。,91,二、测量结果及其不确定度的表示,最终报告测量结果时，应按以下规定a.单独表示测量不确定度时，不能带有“”号;例如，U=25mV；U=2.6%都是错误的。b.测量不确定度取12位有效数字;例如，U=25.6mV是错误的，应为U=26mV。c.不确定度的数字可采用规定的修约规则，必要时也可将后面的数字舍去，末位进1;例如，测量不确定度为26.2m，取二位有效数字时，U=26m；必要时，末位进1，取U=27m.,92,二、测量结果及其不确定度的表示,2.最终报告测量结果时，应按以下规定d.测量不确定度的末位应与其测量结果的末位对齐；M=100.021g，U=0.0226g，是错误的，应为U=0.023g；D=2.63%，U=0.5%，应将测量结果进行修约为D=2.6%。e.测量不确定度的计量单位一般应与其测量结果的计量单位一致；可采用百分数或10的负幂次方表示相对测量不确定度(没有计量单位)，符号Ur或Urel；M=100.021g，U=0.023g；f=10.0000006MHz，Ur=510-8；f=398kHz，Ur=1.5%。,93,例1：电流的测量,例1：测电流I=U/R，间接测量。测得U=20V，R=5且u(R)/R=0.3%，要求测量电流的合成标准不确定度uc(I)0.02A。问所选电压表相对标准不确定度应不大于多少？如果视为均匀分布，选最大允许误差不大于多少的电压表？解：已知V=20V，R=5，故I=U/R=4A所以u(I)/I=0.02A/4A=0.005=0.5%,94,例2：电压的测量的B类分量评定,例2：某测量标准装置测量电压范围为：10mV1100V，技术指标为：(510-5量程+2V)，计算引入的相对B类标准不确定度。解：B类标准不确定度应是一个范围。10mV时：a=510-51010-3V+2V=0.05V+2V=2.05V；uB=a/k=2.05V/1.73=1.2VuBrel=1.2V/10mV=1.210-41100V时：a=510-51100V+2V=0.055V+2V=55mVuB=a/kj=55/1.73=32mV，uBrel=32mV/1100V=2.910-5,95,第四章计量专业实务,第一节计量检定、校准和检测的实施第二节计量检定证书和校准证书、检测报告第三节计量标准的建立、考核及使用第四节计量检定规程和校准规范的编写和使用第五节比对和测量审核的实施第六节期间核查的实施第七节型式评价的实施第八节计量科学技术研究aa,96,第一节计量检定、校准和检测的实施,97,本节讲解内容,1、检定、校准和检测概述2、检定、校准和检测过程3、校准测量能力的评定4、检定周期和校准间隔的确定5、周期检定（校准）计划的编制6、计量标准器具和配套的测量仪器的管理7、仲裁检定的实施,98,一、检定、校准和检测概述,量值传递和量值溯源,检定,校准,型式评价,定量包装商品,99,一、检定、校准和检测概述,（一）检定1、定义检定是指“查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查、加标记和（或）出具检定证书”。2、检定对象、目的、依据和工作内容3、特点（1）检定对象是计量器具；（2）检定目的是确保量值的统一和准确可靠；（3）检定结论是确定计量器具是否合格；（4）检定具有计量监督管理的性质，即具有法制性。,100,一、检定、校准和检测概述,（二）校准1、定义校准是“在规定的条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由计量标准所复现的量值之间关系的一组操作”。2、校准的对象、目的、依据和工作内容,101,一、检定、校准和检测概述,（三）检测1、定义对给定的产品,按照规定的程序确定某一种或多种特性、进行处理或提供服务所组成的技术操作。注1：检测结果和与检测有关的其他信息通常被记录在称之为检测报告的文件中.注2：本教材中所指的检测,主要是指测量仪器(计量器具)的型式评价和定量包装商品。2、检测的对象、目的、依据和工作内容,102,一、检定、校准和检测概述,（四）检定与校准的区别与联系（1）从检定与校准的对象来看（2）从检定与校准目的来看（3）从检定与校准操作的程序来看（4）从检定与校准所依据的技术文件来看（5）从检定与校准的结果处理来看,103,二、计量器具的检定,1、检定的适用范围检定的适用范围就是中华人民共和国依法管理的计量器具目录中所列的计量器具。2、检定工作的原则中华人民共和国计量法11条规定：计量检定工作应当符合经济合理，就地就近的原则，不受行政区划和部门管辖的限制。,104,二、计量器具的检定,3、计量检定的分类（1）按照管理环节分类首次检定后续检定:周期检定/修理后检定/周期检定有效期内的检定进口检定仲裁检定,105,二、计量器具的检定,（2）按照管理性质分类强制检定:定点定期的检定。强制检定的对象包括两类:一类是计量标准器具,另一类是强制工作计量器具.定点定期的检定非强制检定,106,（一）检定、校准、检测依据的文件依据的方法要符合顾客的需求，弄清顾客的需求，并记录下来形成文件。检定、校准、检测应分别依据什么技术文件。什么是非标准方法，对非标准方法文件怎样确认。对依据的文件怎样进行受控管理。如何编制作业指导书。,三、检定、校准和检测过程,107,三、检定、校准和检测过程,1、顾客的需求以顾客为关注焦点顾客会通过合同、标书、协议书、委托书、口头等形式将他们的要求提出来。计量技术人员要仔细了解顾客所提出的要求，通过对要求、标书、合同的评审，弄清具体的检测对象、计量性能要求、采用的方法、是否需要调修等，记录下这些要求以作为下一步工作的依据。检定/校准/检测的需求,108,三、检定、校准和检测过程,2、检定、校准和检测方法文件检定应依据国家计量检定系统表和国家计量检定规程校准应根据顾客的要求选择适当的技术文件计量器具新产品型式评价应使用国家统一型式评价大纲定量包装商品净含量的检验应依据JJF1070定量包装商品净含量计量检验规则举例,109,三、检定、校准和检测过程,3、方法的确认所谓确认，就是通过验证并提供客观证据，以证实某一特定预期用途的特殊要求得到满足。方法的确认的对象：非标准方法。非标准方法的范围：标准方法之外的都是非标准方法，如自编的校准规范、自编的型式评价大纲、知名的技术组织或有关科学书籍和期刊最新公布的方法、设备制造商指定的方法等；对一些标准方法的使用如果超出了原标准方法规定的使用范围，或对标准方法进行了扩充或修改，都与非标准方法一样需经过确认。,110,三、检定、校准和检测过程,3、方法的确认方法的确认需实施验证，提供客观证据，所采用的技术方法包括：（1）使用计量标准或标准物质进行校准；（2）与其他方法所得到的结果进行比较；（3）实验室间比对；（4）对影响结果的因素作系统性评审；（5）根据对方法的理论原理和实践经验的科学理解，对所得结果不确定度进行的评定。,111,三、检定、校准和检测过程,3、方法的确认方法确认程序一般是由相关领域的专家对某一非标准方法进行技术评价、科学论证，确定其是否科学合理，是否满足对某种计量器具校准或型式评价，或某种定量包装商品净含量检验的要求。经过使用上述方法或其组合，确认符合要求的方法文件需经过正式的审批手续，由对技术问题负责人员签名批准后方可使用。检定不能采用非标准方法.,112,三、检定、校准和检测过程,4、方法文件有效版本的控制使用现行有效的版本。因为各类技术文件经常会发生修订的情况，经过修订作废的，被替代的，或未经确认的非标准的或自编的文件都不允许使用。现行有效的文件上都有明显的受控文件标识。,113,三、检定、校准和检测过程,5、编制作业指导书为了正确地执行所依据的规程、规范、大纲、规则等，一般都需要编写作业指导书，除非规程、规范等已足够详细具体。作业指导书也是一种受控管理的技术文件，需要经过审核、批准、加受控文件标识等。,114,三、检定、校准和检测过程,（二）人员1资质要求每个检定、校准、检测项目至少应有2名符合资质要求的计量技术人员。2008年新的计量检定人员管理办法规定，应当取得计量检定员证或者取得注册计量师资格证书和质量技术监督部门颁发的相应项目的注册计量师注册证。,115,三、检定、校准和检测过程,2人员管理从事检定、校准、检测的人员必须经过培训。培训内容包括计量法律法规、计量基础知识、相关专业知识、相关检定、校准的规程、规范，和检定、校准实际操作能力。人员培训后应按规定经过考核合格，取得相应资格后持证上岗。继续教育监督人员各单位应建立人员技术档案,116,三、检定、校准和检测过程,（三）计量标准的选择和仪器设备的配备1、计量标准的选择原则在国家计量检定规程和国家计量校准规范中都明确规定了应使用的计量基准或计量标准，应按规定执行。如果依据的是其他文件，应根据被检或被校计量器具的量值、测量范围、最大允许误差或准确度等级或量值的不确定度等技术指标，在相关量值的国家计量检定系统表中找到相应的部分，系统表中显示的上一级计量标准或基准，就是所要选择的计量标准或基准。使用社会公用、部门和企事业最高计量标准开行检定或校准时，应使用经过计量标准考核并取得有效的计量标准考核证书的计量标准。,117,三、检定、校准和检测过程,2、仪器设备的配置要求检定时要按照检定规程中检定条件对计量基准、计量标准和配套设备的规定；校准时要按照校准规范中校准条件对计量基准、计量标准和配套设备的规定；型式评价时要按照型式评价大纲对仪器设备的规定；定量包装商品净含量检验时要按照检验规则中不同种类商品净含量检验设备的规定，配备仪器设备。所配备的仪器设备应满足规程、规范、大纲、检验规则的准确度要求和其他功能要求，并经过检定、校准，有有效期内的检定、校准证书，贴有表明检定、校准状态的标识。,118,三、检定、校准和检测过程,（四）检定、校准、检测环境条件的控制实验室的照明、电源、温度、湿度、气压、灰尘、电磁干扰、噪声、振动等环境条件为了达到环境条件要求，就要配备监视和控制环境的设备。互不相容的项目不能在一起工作，必须采取措施使之有效隔离。特别环境要采用特别措施。,119,三、检定、校准和检测过程,（五）原始记录一是真实性要求。原始记录必须是当时记录的，不能事后追记或补记，也不能以重新抄过的记录代替原始记录。必须记录客观事实，直接观察到的现象，读取的数据，不得虚构记录，伪造数据。二是信息量要求。,120,三、检定、校准和检测过程,（六）检定、校准或检测数据和结果1、数据处理在检定、校准或检测实验中所获得的数据，应遵循所依据的规程、规范、大纲或规则等方法文件中的要求和方法进行处理，包括数值的计算、换算和计算结果的修约等。具体做法详见“测量数据处理”。,121,三、检定、校准和检测过程,2、检定结果的评定按照所依据的检定规程的程序经过对各项法定要求的检查，包括对示值误差的检查和其他计量性能的检查，判断所得到的结果与法定要求是否符合，全部符合要求的结论为：“合格”，且根据其达到的准确度水平给以符合等或级的结论。判断合格与否的原则见JJF1094-2002测量仪器特性评定。,122,三、检定、校准和检测过程,3、校准结果的评定校准得到的结果是测量仪器或测量系统的的修正值或校准值，以及这些数据的不确定度信息。校准结果也可以是反映其他计量特性的数据，如影响量的作用及其不确定度信息。对于计量标准器具的溯源性校准，可根据国家计量检定系统表的规定作出符合其中哪一级别计量标准的结论。对一般校准服务，只要提供结果数据及其