測(cè)量能力指數(shù)評(píng)定講義

1、測(cè)量能力指數(shù)評(píng)定講義一、計(jì)量要求的導(dǎo)出：根據(jù)被檢測(cè)的量?jī)x（或被校準(zhǔn)設(shè)備）的測(cè)量范圍和精度要求，導(dǎo)出計(jì) 量參數(shù)的要求，再選擇符合計(jì)量要求的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備計(jì)量要求導(dǎo)出表測(cè)量要求檢定1.52.5級(jí)的電壓表和電流表。 電壓范圍：01kV，電流范圍010A。導(dǎo)出過(guò)程根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選取原則，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的精度為被檢量?jī)x精度的1/31/10倍，由此，選用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的精度必須高于0.5%，由于電子儀器影響精度的因素較多，如標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的穩(wěn)定性、負(fù)載能力和電源的波動(dòng)性等因素的影響，因此選用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的精度要更高一 個(gè)等級(jí)，選用0.2%以上的精度。導(dǎo)出的計(jì)量要求由此選用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量設(shè)備其精度為0.2%以上級(jí)，電壓范圍01kV

2、 ,電流范圍010A?，F(xiàn)在選用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量設(shè)備是DO30-2B型的多功能校準(zhǔn)儀電壓范圍：01kV精度：DC 土（讀數(shù)X 0.03 % +滿量程X 0.02%） 0.02mV AC 土（讀數(shù)X 0.07% +滿量程 X 0.03%） 0.04mV電流范圍：2mA20A精度：DC 土（讀數(shù)X 0.05 % +滿量程X 0.02%）AC 土（讀數(shù)X 0.07% +滿量程 X 0.03%）注意：功耗 V 180 VA同樣，測(cè)量設(shè)備的選擇是根據(jù)被測(cè)量參數(shù)的范圍和精度要求來(lái)確定， 同時(shí)，還要考慮其經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)的可行性。例如：在超聲探傷設(shè)備中，目前國(guó)內(nèi)高檔超聲探傷儀是歐寧公司生產(chǎn) 的超聲波相控陣探傷儀，特點(diǎn)是

3、利用相控陣探頭對(duì)缺陷進(jìn)行掃描， 優(yōu) 點(diǎn)是有成像功能，價(jià)值40萬(wàn)元；模擬式超聲探傷儀現(xiàn)在價(jià)格為 2萬(wàn) 左右，數(shù)字式超聲探傷儀價(jià)格為 4萬(wàn)6萬(wàn)，公司目前使用的超聲探 傷儀都為數(shù)字式超聲探傷儀。二、不確定度評(píng)定 測(cè)量的目的是為了確定被測(cè)量的量值。測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量（品質(zhì)） 是量度測(cè)量結(jié)果可信程度的最重要的依據(jù)。測(cè)量不確定度就是對(duì)測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的定量表征， 測(cè)量結(jié)果的可能 性很大程度上取決于其不確定度的大小。 所以，測(cè)量結(jié)果的表述必須 同時(shí)包含賦予被測(cè)量的值以及與該值相關(guān)的測(cè)量不確定度， 才是完整 并有意義的。1、測(cè)量不確定度： 表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性、與測(cè)量結(jié) 果相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。注：根據(jù) JJF1

4、059 1999測(cè)量不確定度評(píng)定表示此參數(shù)可以是用 標(biāo)準(zhǔn)差或其倍數(shù)， 也可以是給定概率下置信區(qū)間的半寬。 不確定度恒 為正值，由方差得出時(shí)取其正平方根。廣義上說(shuō)： 測(cè)量不確定度意味著對(duì)測(cè)量結(jié)果的可信性、 有效性的懷疑 程度和不肯定程度。標(biāo)準(zhǔn)不確定度： 用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示的測(cè)量結(jié)果的不確定度。（不確定度的） A 類評(píng)定： 對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以評(píng)定不確定度 的方法。（不確定度的） B 類評(píng)定： 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度的非統(tǒng)計(jì)分析方法。 影響量： 不是被測(cè)量但對(duì)測(cè)量有影響的量。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度： 當(dāng)結(jié)果由若干其它量得來(lái)時(shí)，該測(cè)量結(jié)果的標(biāo) 準(zhǔn)不確定度等于這些量的方差和協(xié)方差加權(quán)的正平方根， 權(quán)的大小取決于這些

5、量的變化及測(cè)量結(jié)果影響的程度擴(kuò)展不確定度：確定測(cè)量結(jié)果區(qū)間的量，期望測(cè)量結(jié)果以合理地賦予的較高置信水平包含在此區(qū)間內(nèi)包含因子：為獲得擴(kuò)展不確定度，作為合成不確定度乘數(shù)的數(shù)字因子。測(cè)量不確定度的結(jié)構(gòu)A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度廣標(biāo)準(zhǔn)不確定度屮合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度!測(cè)量不確定度I B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度r U （當(dāng)無(wú)需給出UP時(shí)k 23）擴(kuò)展不確定度 vUp （p為置信概率） A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度：（由于隨機(jī)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度）實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（偏）差n 2i（Xi X）n 1s是單次觀測(cè)值Xi的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（偏）差，sm才是m次測(cè)量所 得算術(shù)平均值X的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（偏）差，它是X分布的標(biāo)準(zhǔn)（偏）差的 估計(jì)值。為易于區(qū)別前者用s（x）表示

6、，后者用s（x）表示，故：s（x） s（x）/【m注：均值是用來(lái)表示測(cè)量值分布的中心位置。方差是用來(lái)表示分布的散布大小，即分散性，方差大意味著分布的散布較寬較分散，方差小意味著分布的散布較窄較集中。方差的開方稱為標(biāo)準(zhǔn)差，常使用標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示分布散布的大小。 B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度：（由于系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度）不同于 A 類對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來(lái)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度，稱為不確定度B類的評(píng)定，有時(shí)也稱B類不確定度評(píng)定。B類不 確定度評(píng)定是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和資料及假設(shè)的概率分布估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn) （偏）差 表征，也就是說(shuō)其原始數(shù)據(jù)并非來(lái)自觀測(cè)列的數(shù)據(jù)處理， 而是基于實(shí) 驗(yàn)或其他信息來(lái)估計(jì)，含有主觀鑒別的成分。 B類不確

7、定度的信息來(lái) 源一般有：1. 以前的觀測(cè)數(shù)據(jù)；2. 對(duì)有關(guān)技術(shù)資料的測(cè)量?jī)x器特性的了解和經(jīng)驗(yàn)；3. 生產(chǎn)企業(yè)提供的技術(shù)說(shuō)明文件；4. 校準(zhǔn)證書（檢定證書）或其他文件提供的數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確度的等級(jí) 或級(jí)別，包括目前仍在使用的極限誤差、最大允許誤差等；5. 手冊(cè)或某些資料給出的參考數(shù)據(jù)及其不確定度；6. 規(guī)定試驗(yàn)方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或類似技術(shù)文件中給出的重復(fù)性限r(nóng)或復(fù)現(xiàn)性 R；7. 測(cè)量?jī)x器的示值不夠準(zhǔn)確；8. 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值不夠準(zhǔn)確；9. 引用的數(shù)據(jù)或其它參量的不夠準(zhǔn)確；10. 取樣的代表性不夠，即被測(cè)樣本不能完全代表所定義的被測(cè)量；11. 化學(xué)分析中的基體效應(yīng)，分析空白，干擾影響，回收率及反映效率等系統(tǒng)

8、影響；12. 測(cè)量方法和測(cè)量程序的近似和假設(shè);13. 其他因素B類不確定度的評(píng)定方法:B類評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以用下述四種方法得到:（I）若有關(guān)資料（如:計(jì)量校準(zhǔn)/檢定證書，儀器說(shuō)明書等）給出估計(jì)值 Xi的擴(kuò)展不確定度U（X）為其估計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)不確定 度u（Xi）的ki倍，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度：u（Xi）U(Xi)ki（）如估計(jì)值x i的擴(kuò)展不確定度U （Xi）不是按標(biāo)準(zhǔn)不確 定度u（Xi）的k倍給出，而是給出了置信概率 p為90% 95% 99%勺置信區(qū)間的半寬u90、U 95、U 99，除非另有說(shuō)明，一般按 照正態(tài)分布考慮評(píng)定其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Xi）。對(duì)應(yīng)于上述三種置信概率的包含因子kP分別為1.6

9、4、1.96或2.58，即：標(biāo)準(zhǔn)不確 定度為u(Xi)U（Xi）kp表-1：正態(tài)分布情況下置信概率p與包含因子kP之間的關(guān)系P(%)5068.27909595.459999.73kp0.6711.6451.96022.5763（山）如已知信息表明 x i之值接近正態(tài)分布，并以 0.68的概率落于（a a ）/2 a的對(duì)稱范圍之內(nèi)，按表-1, kp 1，則u（Xi）a。(w)若已知Xi估計(jì)值 x分散區(qū)間的半寬為a,且x落在 a至a范圍內(nèi)的概率p為loo%通過(guò)對(duì)分布的估計(jì)，可以得出 x標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：/ 、 au(Xi)k式中：a為測(cè)量值概率分布區(qū)間半寬度 因?yàn)閗與分布狀態(tài)有關(guān)，見下表：三、測(cè)量能

10、力指數(shù)評(píng)定：電壓表檢定測(cè)量能力指數(shù)評(píng)定方法1、測(cè)量對(duì)象D2-V型0.2級(jí)指針式電壓表，分辨率為 40mV，滿刻度為150V。2、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量器具選用DO30-2B型三表檢定儀作為標(biāo)準(zhǔn)儀，三表檢定儀在150V 時(shí)的示值誤差為： ( 150V X 0.03%+ 200 V X 0.02%) V =85 mV3、測(cè)量不確定度評(píng)定(1) A類測(cè)量不確定度評(píng)定在被檢表的指示值為150V時(shí)，讀取10次三表檢定儀的輸出值 如下表：序號(hào)12345678910讀數(shù)(V)150.107150.114150.109150.069150.117150.080150.108，150.097150.109150.046平均值

11、為 X 150.0956V按照貝塞爾公式計(jì)算測(cè)量值 Xi標(biāo)準(zhǔn)(偏)差:n(Xi x)2k 10.02322 V 23.22 mV(n 1)計(jì)算平均值(X )的標(biāo)準(zhǔn)偏差(即測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度)為:S(X)S2 ( x )0.00734 V 7.34mV n注意：當(dāng)重復(fù)測(cè)量次數(shù)n 10時(shí)，上式表述的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定的可靠性就有所降低。(2) B類測(cè)量不確定度分量a.由被檢表分辨力引入的不確定度分量ui被檢表在示值為150V時(shí)的分辨力為40mV，其在區(qū)間以均勻分布計(jì)算。故: U14023.09 mVb.由DO30-2B型三表檢定儀引入的不確定度分量U2由DO30-2B型三表檢定儀技術(shù)說(shuō)明書得，

12、被檢表在示值為150V時(shí)，三表檢定儀的示值誤差為: (150VX 0.03%+ 200 V X 0.02%)= 35 mV，其在半?yún)^(qū)間內(nèi)以均勻分布計(jì)算。故：U28549.07mVC.由電壓源穩(wěn)定性引入的測(cè)量不確定分量U3在測(cè)量時(shí)，DO30-2B型三表檢定儀作為標(biāo)準(zhǔn)源，根據(jù)說(shuō)明書得穩(wěn)定性為滿量程的0.01%，測(cè)量150V直流電壓時(shí)的滿量程為200V，引入的誤差為 i200VX 0.01%= i20.0mV，其在半?yún)^(qū) 間內(nèi)以均勻分布計(jì)算。故: U320.011 .55mVd.由人的讀數(shù)引入的測(cè)量不確定度分量U4根據(jù)讀數(shù)經(jīng)驗(yàn)，人的讀數(shù)誤差為坐0.0mV，按均勻分布，引入的分量計(jì)算。故: U420.011 .55 mV(3) 合成測(cè)量不確定度 UcU2 U12 U； uf U：57.1