测量不确定度评定基本知识

测量不确定度评定基本知识一、评定依据1、GuidetotheExpressionofUncertaintyinMeasurement(GUM)——测量不确定度表示指南BIPM、IEC、ISO、OIML、IUPAP、IUPAC和IFCC七个国际组织联合发布。1993年第一版；1995年修订版。2、国家计量技术规范JJF1059－1999“测量不确定度评定与表示”(原则上等同采用GUM)。

二、不确定度的概念不确定度反映测量结果的质量*实验室的主要工作是“测量”。*对稳定的被测对象(大部分情况如此)，测量的目的是获得被测量的“真值”。*真值是客观存在，只有“一个”值。*但是，由于有“多种”随机或系统因素影响测量过程，即使“重复”测量同一个量，也会得到“多个”不同的、分散的测量值，因此不同的测量值仅仅是、而且都是真值的估计值。从这种意义上讲，真值是“不能确切知道”的。*通常，只要有可能，我们不用单个测量值作为测量结果，而是取多个测量值的“平均值”作为测量结果。*重复该测量过程，可以得到不同的平均值，也就是不同的测量结果。因此平均值也只是真值的一种估计。相对单个测量值而言，它们的分散程度要小。*实验室的“产品”是“测量结果”。*测量结果经过“包装”成为“检测报告/校准证书”。*产品最本质的特性是其质量。*每种产品都有特定的参数表征其质量。*测量结果的“质量”规定用“(测量)不确定度”表征。*通常认为不确定度小，测量结果的质量高；实际上只要不确定度满足要求，即认为质量好。*实验室不仅要在出具的检测报告/校准证书上给出“测量结果”，同时还应给出反映测量结果质量的“不确定度”。三、不确定度的定义与解释*不确定度定义：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。*从定义看，首先不确定度是一个参数；其次它表示的是测量值的分散性；最后说明该参数是与测量结果相联系的。*影响测量值分散性的因素有多个，每个影响因素至少会产生一个不确定度，所以不确定度有“多个”分量。*我们希望用“一个”参数来表示不确定度。如何将若干“分量”合成为“一个”参数，这就是不确定度的合成。*不确定度与测量结果的关系。可以用图形表示：测量结果是一个数值(例如平均值)，不确定度是一个以该数值为中心的(数值)区间(±s，±σ，±u，±U，±a)，区间(全)宽度分别为2s，2σ，2u，2U，2a。测量值之中的大部分可能会落在该区间(指全宽度)；或者说被测量的真值以“一定概率”落在该区间。而s，σ，u，U，a*实际上，不确定度包含两个内容：一个是其所限定的区间宽度[±U，或－U至＋U，或2U](将U换成s、σ、u、a等也一样)；另一个是该区间对应的置信概率，说明真值落在该区间的可能性有多大；或者说明测量值之中有多大部分可能会落在该区间。区间越宽，概率越大。*不确定度评定的目的就是要确定：1)该区间的宽度值±U；2)与该宽度±U对应的置信概率。所以不确定度的“区间宽度”与“置信概率”紧密相关，不可分割。*不确定度恒为正值，没有负值；±U前的正负号表示的仅是区间[－U，＋U]。(误差有正值和负值)。*既然不确定度表征测量分散性，那么有没有一个能够表征测量分散性的现成参数，借用过来表征“不确定度”呢？有，那就是人们熟知的“标准偏差s”这个参数。四、不确定度来源和数学模型*测量中不确定度有许多来源，例如来自定义、方法、取样、环境、人员、仪器、标准、近似、重复性等等(认可准则5.1中的“人、机、料、法、环、测、抽、样”)。*在评定不确定度时，应在被测量(输出量、应变量)Y与影响量(输入量、自变量)X1，X2，…，XN之间的函数关系基础上，再考虑增加的影响量，建立数学模型：Y=f(X1，X2，…，XN)。*在测量所依据的方法标准(GB/T)中，通常会给出待测量的“计算公式”，实际上很多情况下它就是数学模型；但是该公式一般不包括影响因素，因此有时还要在该计算公式的基础上增加若干影响量成为数学模型。*如果用输入量和输出量的估计值xi和y表示则为：y=f(x1，x2，……，xn)。*在考虑输入量Xi时应全面，不遗漏、不重复；注意大项。*每个输入量Xi的不确定度均会导致“测量结果y”的不确定度，因此测量结果y的不确定度有多个分量。*对所有输入量Xi的不确定度进行具体分析，找出它们的数值，然后根据它们在数学模型中与测量结果y的“关系”，分析它们对测量结果y的相对贡献—灵敏系数，最后合成为测量结果y的“一个”不确定度。*因此可以说，数学模型是分析不确定度来源、评定不确定度数值大小的依据。*不确定度评定中，测量结果y应该对已经查明的系统效应(即所谓的系统误差/偏差，例如校准以后得到的校准因子、修正量)进行修正。特别要提醒的是，校准因子、修正量本身有不确定度，即使用它们对测量结果进行修正以后，还要考虑它们的不确定度。对没有查明的系统效应，可以不进行修正。*