测量不确定度管理程序

目的和适用范围为了使每个测量过程都经过测量不确定度评价，并被测参数所要求的测量能力相一致，指导测量不确定度分析工作，特制定本程序。本程序适用于在进行测量过程策划或实施测量过程，及在说明和使用测量结果时对不确定度进行分析。有关人员在选用测量设备和测量方法进也可参照本程序。职责技术中心对不确定度的分析方法进行指导。计量确认、检测和试验部门以及测量设备配备的策划部门进行测量不确定度分析。定义测量不确定度评价过程要求过程的输入是：计量确认、测量过程策划和测量过程实现及对测量不确定度评价的要求。过程的输了是：测量不确定度评价的结果/报告。过程的活动有：识别被测量和输入量；建立数学模型；对各分量标准不确定度分析；计算合成标准不确定度；评定扩展不确定度；判断测量不确定度是否满足测量要求；找出影响测量不确定度的主要因素；采取纠正措施改进检测方案；给出检测报告和测量不确定度报告。测量不确定度评价过程的实施需要进行不确定度分析的场合所有测量过程都应进行测量不确定度评价。因为常规的测量过程，国家相关的标准和规范已作出规定，或本行业已形成惯例，可以直接采用结论。本公司只对以下过程测量不确定度评价：公司建立最高计量标准，必须进行不确定度分析并写出建立标准的技术报告。新产品投产前，必须编制测量设备配备表，对产品的关键部件、关键参数的、质量检验进行不确定度分析，相同参数的可以只分析其中精度要求最高的、能源管理、经营管理、安全环保的有关参数的检测按国家标准、规范进行测量，一般不再进行测量不确定度评价。如果所配备的测量设备明显偏离有关技术标准的要求或上级部门指明要求进行不确定度评价时，应进行评价。顾客要求所出具的检测数据给出不确定度分析时，应进行测量不确定度评价。测量不确定开放式不足时的补救措施当总不确定度明显危及在误差极限内进行测量的能力时，应找出影响不确定度的主要因素并采取补救措施，补救措施应写成书面文件并可以采用下列方法进行补救。5.2.1改变检测方法。如：用比较测量方法代替绝对测量方法。利用最佳自然环境。例如，无法在恒温条件下进行检测时，可利用春秋季接近20°C的气温下进行，为避免振动的影响可在深夜进行检测等等。缩短溯源链，提高测量标准器的等级。用级满足检测能力要求的外来服务或外借测量设备进行检测。与需方协商，探讨让步的可能性，争求需方让步。测量不确定度评价方法测量不确定度评价方法按JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》进行。本公司推荐的测量不确定度评价过程图见附录1.简要说明如下：a） 给出被测对象及其主要性能，识别出被测量（被测参数），必要时给也测量定义。b） 给出测量依据，例如检定规程、校准规范、检验、试验或化验标准，内部技术文件等的名称和文件编号。c） 设定测量环境条件的控制要求，该要求来自于上述测量依据的文件，或者测量设备使用说明书，组织内部的设备操作规程等。d） 实施测量所使用的测量设备（包括辅助测量设备）及其主要计量特性。当测量工作为检定或校准工作时，使用的测量设备为标准装置。e） 对测量方法的简明描述。f） 其他有关说明。例如评定结果的适用范围等。5.3.2建立数学模型a） 依据5.3.1e）建立数学模型，即确定被测量y（输出量）与其他量Xi（输入量）之间的函数关系：y=f（Xi）=f（Xi，X2,……Xn）数学模型应是最终的，评定过程中不再推导或变换，必要时可以用附录的形式将推导过程附测量确定度评定报告之后。建立数学模型时，应说明各个输入量的含义。b） 输入量通常本身就是直接可测量的量，或者也可取决于其他的量，包括具有系统效应的修正值，从而可能列出一个十分复杂的函数式。同一被测量在不现的测量准确度要求下，其数学模型可完全不现。准确度要求不高，测量过程较简单，则考虑的输入量较少，数学模型也较简单。例如：在工件与量块比较测量中，数学模型为：L=L+d-L(At6+a6)s s ast式中L被测工件长度，L量块在20°C时的长度，d比较仪上读出的被测工件与s量块长度差，L(At6+a6)因温度和线膨胀系数带来的长度偏差值，6被s ast a测件与量块的线膨胀系数之差，6t被测件与量块温度之差，At实验室的温度与标准温度20C之差，a量块的线膨胀系数。S当测量准确度的要求不高，而室内温度控制较好，经过充足的平衡温度时间(等温)后，数学模型可写为L=L+d；而当用绝对测量法在仪器上直接读取数据测量工件时，若各种影响s不确定度的因素，均可忽略不计时，数学模型可简化为L=d。测量设备的示值误差数学模型若分析测量设备校准过程不确定度则：测量设备的示值压差为△，相对示值误差为6，引用误差为r，则根据定义，数学模型分别为：△=X-X; 6=A/X=(X-X)/X; r=A/X;0000m式中：X—被检测量设备示值X0——参考标准的复现值Xm――引用值，一般采用测量设备的量程上限识别测量不确定度的来源(又称分量或输入量)根据数学模型，更出对被测量有明显影响的测量不确定度来源，做到不遗漏，也不重复。如果给出结果是修正后的，也应考虑由修正值所引入的不确定度分量。在测量中可能导致不确定度的来源一般有：a） 被测量本身带来的分量被测量的定义不完整被测量不稳定，在相同条件下，重复测量中的变化被测样品在测量前的制备不理想，例如取样代表性不足b） 由测量设备带来的分量测量设备（检定时为标准器）的计量性能（例如示值误差、灵敏度、分辨力、稳定性等）。使用的测量标准或标准物质（检定时为上一级标准器）计量特性。测量辅助设备的性能由测量方法带来的分量测量原理的假设测量方法不理想（例如间接测量、绝对测量不如直接测量、相对测量）计算中的近似修约修正值的引入c） 由环境条件引入的分量对测量过程受环境影响的认识不恰如其分。认识到环境的影响，但对环境的测量和控制不完善d） 由测量人员带来的分量对模拟式仪器的读数存在的人为偏移测量过程的操作和经验精力、体质、心理等因素上述不确定度的来源可能相关。同时，原则上各分量若其大小对合成不确定度的影响不大时均可忽略。输入量的标准不确定度评定534.1对于数学模型y=f(Xi)=f(X],X2,......X」输出星y的不确定度取决于输入量Xi的不确定度u(xi),所以评定y的不确定度前，首先应分别评定u(xi)u(x.)评定一般应按XX X依次逐个评定。对每个输入量X.的u(x.)的i 1 2 n i i分项u(x.j),然后进行合成求出u(x.)。输入量X.的u(x.)及其分项u(x.j)的评定访求可以归纳为A,B两类。5.3.4.2A类不确定评定对一个输入量x进行多次重复测量得到测量列xi(i=1,2,...n)采用统计分析方法计算标准不确定度。求算术平均值求单次(一次)实验标准差计算A类不确定度u(x)单次实验的测量不确定度u(x)=s平均值的测量不确定度u(x)=s(x)=s/Vn在重复性条件或复现性条件下进行m组上述实验，则合并样本的标准差spp为测量不确定度u(x)的自由度只作一级测量时，v=n-1作m组测量时，每组测量数均为n时，v=m(n-1).5.3.4.3B类不确定度评定方法a)信息来源检定证书、校准证书、测试报告及其他文件提供的数据，准确度等级等。检定规程、校准规范、检验规范、产品标准等技术标准提供的数据和准确度等级等。产品说明书有关资料给出的数据及不确定度。以前的或外单位，特别是权威机构测量的数据和经验。对有关测量设备性能或材料特性掌握的知识。b)基本方法根据以上信息，确定输入量x的不确定度区间［-a,a］,或误差范围，其中a为区间的半宽度。根据x在［-a,a］内概率分布情况确定包含因子k或包含因子k。pX在［-a,a］,服从正态分布时，则置信概率p与包含因为kp关系如下：P(%)5068.27909595.459999.73kp0.6711.6451.96022.5763x在［-a,a］服从其他分布时，包含因子k按本资料附录2确定。 x在［-a,a］不能确定分布情况时，按服从均匀分布假设，取k=V3计算B类不确定度一般情况下，u(x)=a/kp输入量由完善的校准或检定证书给出，同时给出U(x)或Up(x)和k或kp,则U即为半宽a，此时U(x)=U(x)/k或U(x)=Up(x)/kp。输入量x相对其最佳估计值xi在［-a,a］区间不对称时,则按均匀分布处理，此时，u(x)=(a-a)/(2V3).并对输入量的估计值x.进行修正使其处于(a-a)/2处,+-i－+修正值为(a-a)/2-x－+.在A类评定中包含了“分辨力”的贡献，B类评定不再单独考虑。若仪器分辨力很低，A类评定反映不了其贡献，则应评定分辨力(包括读数误差)引入的B类不确定度。5.3.5估算各输入量xi的标准不确定度的自由度v(Xj)自由度是，在方差计算中，和的项数减去对和的限制数。在重复性条件下，应进行A类不确定度评定，对被测量作n次独立测量所得的样本方差为(UF+U/+...+U2)/(n-1)其中u=x.-x，因此和的项数即为残差u.的1 2 n ii i个数n，而工u=0是一个约束条件，限制数为1，由此自由度u=n-1。.如果进行了m组上述n次独立测量，则自由度u=m(n-1)。当测量所得n组数据用t个未知数按最小二乘法确定经验模型时，自由度u=n-t.由于自由度是评定标准不确定度可靠性的，越可靠，自由度越大，因此在估计B类不确定度自由度时用u=1/2[Au(Xj)/u(x.)]-2来计算。其中△u(x.)可以理解为u(x.)的不确定度，或标准偏差的标准偏差，△u(x.)的大小可以根据经验，按所依据的信息来源的可信程序来判断，当校准证书上给校准结果的扩展不确定度U或UP，或按测量设备最大允许误差、级别、等别、引用误差评定出标准不确定度时，一般可估计△u(x.)/u(x.)的值为W0.10，则自由度u(x.)^50。只有测量设备稳定性极好，校准间隔时间并不长，保存条件也较理想，才可估计为△u/u=0,U(Xj)=8。5.3.6测量不确定度的报告与表示测量不确定度用什么方法来表示，应参照有关标准和技术规范，当给出完整的测量结果，特别是给出校准结果或修正值时应给出测量不确定度。报告测量不确定度时应尽可能详细，以便使用者可以正确使用测量结果。5.4测量设备的选择根据被测参数精度要求和测量能力指数M，选用测量设备,cp是一种近似的，但又是简单而有效的不确定度评价方法。步骤如下：5.4.1仔细查看被检测产品和被检测参数的有关图纸、工艺、技术文件，确定其检测范围和允许的误差范围。5.4.2根据本唾弃表1推荐的数据选择测量设备，使测量能力指数M值达到要cp求。M=Y/(66)=T/(2U)=T/(3U)cp1式中：U=VU12+U22为总(合成)不确定度，T—被测参数允许的变化范围(公差)；5—测量过程或校准过程的标准不确定度(标准偏差)；q—测量设备造成的不确定度；u2—非测量设备造成的不确定度。5.4.3查看被选用的测量设备合格标志是否有效，并根据条件检查被选用的测量设备外观质量及使用情况。M 能