試驗(yàn)測(cè)量不確定度課件

1、試驗(yàn)測(cè)量不確定度課件試驗(yàn)測(cè)量不確定度課件測(cè)量不確定度的表示例如：測(cè)得值為100.02147g，合成不確定度為uc(y)=035mg （a）m=(10002147000035)g （b）m=(10002147000070)g ,（K=2）（d）m=(10002147000070)g；（Veff=9表示具有約95概率的置信區(qū)間） 牛牛文庫文檔分享測(cè)量不確定度的表示例如：測(cè)得值為100.02147g，合成不測(cè)量不確定度的定義測(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)果相聯(lián)系的參數(shù)，稱為測(cè)量不確定度對(duì)測(cè)量結(jié)果有效性的可疑程度或不肯定程度被測(cè)量真值所處范圍的估計(jì)值 測(cè)量結(jié)果離散變化的估計(jì)

2、牛牛文庫文檔分享測(cè)量不確定度的定義測(cè)量不確定度:表征合理地賦予被測(cè)量之值的分測(cè)量不確定度的意義是評(píng)定測(cè)量水平的指標(biāo)是判定測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的依據(jù) 提高的測(cè)量結(jié)果應(yīng)用的可靠性 牛牛文庫文檔分享測(cè)量不確定度的意義是評(píng)定測(cè)量水平的指標(biāo)www.niuwk.c測(cè)量不確定度可能來源 在實(shí)踐中，測(cè)量不確定度可能來源于以下十個(gè)方面： 對(duì)被測(cè)量的定義不完整或不完善； 實(shí)現(xiàn)被測(cè)量的定義的方法不理想； 取樣的代表性不夠，即被測(cè)量的樣本不能代表所定義的被測(cè)量； 對(duì)測(cè)量過程受環(huán)境影響的認(rèn)識(shí)不周全，或?qū)Νh(huán)境條件的測(cè)量與控制不完善； 對(duì)模擬儀器的讀數(shù)存在人為偏移； 牛牛文庫文檔分享測(cè)量不確定度可能來源 在實(shí)踐中，測(cè)量不確定度可能

3、來源于以下十測(cè)量不確定度可能來源測(cè)量?jī)x器的分辨力或鑒別力不夠； 賦予計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的值或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的值不準(zhǔn)； 引用于數(shù)據(jù)計(jì)算的常量和其他參量不準(zhǔn)； 測(cè)量方法和測(cè)量程序的近似性和假定性；在表面上看來完全相同的條件下，被測(cè)量重復(fù)觀測(cè)值的變化。 牛牛文庫文檔分享測(cè)量不確定度可能來源測(cè)量?jī)x器的分辨力或鑒別力不夠；www.測(cè)量不確定度應(yīng)用范圍建立國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及其國際比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)測(cè)量方法、檢定規(guī)程、檢定系統(tǒng)、校準(zhǔn)規(guī)范科學(xué)研究及工程領(lǐng)域的測(cè)量計(jì)量認(rèn)證、計(jì)量確認(rèn)、質(zhì)量認(rèn)證及實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可測(cè)量?jī)x器的檢定和校準(zhǔn)生產(chǎn)過程的質(zhì)量保證及產(chǎn)品的檢驗(yàn)和測(cè)試貿(mào)易結(jié)算一、醫(yī)療衛(wèi)生、安全防護(hù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)及資源測(cè)量 牛牛

4、文庫文檔分享測(cè)量不確定度應(yīng)用范圍建立國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及其國際比對(duì)w測(cè)量不確定度的評(píng)價(jià)與表征 測(cè)量不確定度一般由許多分量組成，其中一些分量可以用測(cè)量列結(jié)果(觀測(cè)值)的統(tǒng)計(jì)分布來進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且以實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表征；而另一些分量可以用其他方法(根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或其他信息的假定概率分布)來進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且也以標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。所有這些分量，應(yīng)理解為都貢獻(xiàn)給了分散性 牛牛文庫文檔分享測(cè)量不確定度的評(píng)價(jià)與表征 測(cè)量不確定度一般由許多分量組成，其相對(duì)不確定度 當(dāng)不確定度除以測(cè)量結(jié)果時(shí)，稱之為相對(duì)不確定度，這是個(gè)無量綱量，通常以百分?jǐn)?shù)或10的負(fù)數(shù)冪表示。例:ucr=0.00035/100.02147=3.5x10-6

5、牛牛文庫文檔分享相對(duì)不確定度 牛牛文庫文檔分享標(biāo)準(zhǔn)不確定度和標(biāo)準(zhǔn)偏差 牛牛文庫文檔分享標(biāo)準(zhǔn)不確定度和標(biāo)準(zhǔn)偏差 牛牛文標(biāo)準(zhǔn)不確定度和標(biāo)準(zhǔn)偏差 牛牛文庫文檔分享標(biāo)準(zhǔn)不確定度和標(biāo)準(zhǔn)偏差 牛牛文總體標(biāo)準(zhǔn)偏差與樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差 牛牛文庫文檔分享總體標(biāo)準(zhǔn)偏差與樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差 www.niuwk.co總體標(biāo)準(zhǔn)偏差與樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差 方差的正平方根，通常被稱為標(biāo)準(zhǔn)偏差，又稱為總體標(biāo)準(zhǔn)偏差或理論標(biāo)準(zhǔn)偏差；而通過有限次測(cè)量算得的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s，又稱為樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差。這個(gè)計(jì)算公式即為貝塞爾公式，算得的S是的估計(jì)值。 牛牛文庫文檔分享總體標(biāo)準(zhǔn)偏差與樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差 方差的正平方根，通常被單次觀測(cè)值xi的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差與算術(shù)平均值的實(shí)驗(yàn)

6、標(biāo)準(zhǔn)偏差 牛牛文庫文檔分享單次觀測(cè)值xi的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差與算術(shù)平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 由于測(cè)量結(jié)果的不確定度往往由許多原因引起，對(duì)每個(gè)不確定度來源評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，用符號(hào)“ui”表示。對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量有兩類評(píng)定方法，即A類評(píng)定和B類評(píng)定。 牛牛文庫文檔分享標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 由于測(cè)量結(jié)果的不確定度往往由許多原因引起，不確定度的A類評(píng)定用對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度，稱為不確定度的A類評(píng)定，有時(shí)也稱A類不確定度評(píng)定。 通過統(tǒng)計(jì)分析觀測(cè)列的方法，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行的評(píng)定，所得到的相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度稱為A類不確定度分量，用符號(hào)“uA”表示。 牛牛文庫

7、文檔分享不確定度的A類評(píng)定用對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確不確定度的A類評(píng)定 舉例例如:有一組混凝土檢查試件數(shù)據(jù)為:42.1,44.6,47.3,43.9,45.2,46.6(MPa),如果不考慮系統(tǒng)誤差等因素的影響，試計(jì)算混凝土的A類不確定度。 牛牛文庫文檔分享不確定度的A類評(píng)定 舉例 牛牛文庫不確定度的A類評(píng)定 舉例 牛牛文庫文檔分享不確定度的A類評(píng)定 舉例 牛牛文庫不確定度的B類評(píng)定 用不同于對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度，稱為不確定度的B類評(píng)定，有時(shí)也稱B類不確定度評(píng)定。這是用不同于對(duì)測(cè)量樣本統(tǒng)計(jì)分析的其他方法，進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定，所得到的相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定

8、度稱為B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，用符號(hào)“uB“表示。它用根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或資料及假設(shè)的概率分布估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)偏差表征，也就是說其原始數(shù)據(jù)并非來自觀測(cè)列的數(shù)據(jù)處理。而是基于實(shí)驗(yàn)或其他信息來估計(jì)，含有主觀鑒別的成分。（舉例說明） 牛牛文庫文檔分享不確定度的B類評(píng)定 用不同于對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來評(píng)定不確定度的B類評(píng)定 舉例例如：上例混凝土檢查試件的抗壓強(qiáng)度考慮到壓力試驗(yàn)機(jī)示值允差的影響，示值誤差的最大允差為1%作為不確定度的分量，則可按不確定度B類評(píng)定求得。a、一般采用均勻分布，得到是指允差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(x)=A/3 b、壓力試驗(yàn)機(jī)示值允差引起的相對(duì)不確定度 uBr=0.01/3=5.8x10-3

9、c、將相對(duì)不確定度換算成不確定度 uB=45.0 x5.8x10-3 =0.3(MPa) 牛牛文庫文檔分享不確定度的B類評(píng)定 舉例例如：上例混凝土檢查試件的抗壓強(qiáng)度考用于不確定度B類評(píng)定的信息來源以前的觀測(cè)數(shù)據(jù)； 對(duì)有關(guān)技術(shù)資料和測(cè)量?jī)x器特性的了解和經(jīng)驗(yàn)； 生產(chǎn)部門提供的技術(shù)說明文件； 校準(zhǔn)證書、檢定證書或其他文件提供的數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確度的等別或級(jí)別，包括目前仍在使用的極限誤差、最大允許誤差等； 手冊(cè)或某些資料給出的參考數(shù)據(jù)及其不確定度； 規(guī)定實(shí)驗(yàn)方法的國家標(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)性限R。 牛牛文庫文檔分享用于不確定度B類評(píng)定的信息來源以前的觀測(cè)數(shù)據(jù)；www.ni不確定度A類、B類

10、評(píng)定的差異 這兩類標(biāo)準(zhǔn)不確定度僅是估算方法不同，不存在本質(zhì)差異，它們都是基于統(tǒng)計(jì)規(guī)律的概率分布，都可用標(biāo)準(zhǔn)偏差來定量表達(dá)，合成時(shí)同等對(duì)待。只不過A類是通過一組與觀測(cè)得到的頻率分布近似的概率密度函數(shù)求得，而B類是由基于事件發(fā)生的信任度(主觀概率或稱為先驗(yàn)概率)的假定概率密度函數(shù)求得。對(duì)某一項(xiàng)不確定度分量究竟用A類方法評(píng)定，還是用B類方法評(píng)定，應(yīng)由測(cè)量人員根據(jù)具體情況選擇。特別應(yīng)當(dāng)指出：A類、B類與隨機(jī)、系統(tǒng)在性質(zhì)上并無對(duì)應(yīng)關(guān)系，為避免混淆，不應(yīng)再使用隨機(jī)不確定度和系統(tǒng)不確定度。 牛牛文庫文檔分享不確定度A類、B類評(píng)定的差異 這兩類標(biāo)準(zhǔn)不確定度僅是估算方法合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 當(dāng)測(cè)量結(jié)果是由若干個(gè)其他

11、量的值求得時(shí)，按其他各量的方差和協(xié)方差算得的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，稱為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。在測(cè)量結(jié)果是由若干個(gè)其他量求得的情形下，測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，等于這些其他量的方差和協(xié)方差適當(dāng)和的正平方根，它被稱為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度是測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值，用符號(hào)“uc”表示。 牛牛文庫文檔分享合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 當(dāng)測(cè)量結(jié)果是由若干個(gè)其他量的值求得時(shí)，按其相關(guān)性與協(xié)方差 方差是標(biāo)準(zhǔn)偏差的平方，協(xié)方差是相關(guān)性導(dǎo)致的方差。當(dāng)兩個(gè)被測(cè)量的估計(jì)值具有相同的不確定度來源，特別是受到相同的系統(tǒng)效應(yīng)的影響(例如：使用了同一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)器)時(shí)，它們之間即存在著相關(guān)性。如果兩個(gè)都偏大或都偏小，稱為正相關(guān)；如果一個(gè)偏大

12、而另一個(gè)偏小，則稱為負(fù)相關(guān)。由這種相關(guān)性所導(dǎo)致的方差，即為協(xié)方差。顯然，計(jì)人協(xié)方差會(huì)擴(kuò)大合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，協(xié)方差的計(jì)算既有屬于A類評(píng)定的、也有屬于B類評(píng)定的。人們往往通過改變測(cè)量程序來避免發(fā)生相關(guān)性，或者使協(xié)方差減小到可以略計(jì)的程度，例如：通過改變所使用的同一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)等。如果兩個(gè)隨機(jī)變量是獨(dú)立的，則它們的協(xié)方差和相關(guān)系數(shù)等于零，但反之不一定成立。 牛牛文庫文檔分享相關(guān)性與協(xié)方差 方差是標(biāo)準(zhǔn)偏差的平方，協(xié)方差是相關(guān)性導(dǎo)致輸入量彼此獨(dú)立不相關(guān)的合成不確定度 牛牛文庫文檔分享輸入量彼此獨(dú)立不相關(guān)的合成不確定度 www.niuwk.co靈敏系數(shù) 牛牛文庫文檔分享靈敏系數(shù) 牛牛文庫文檔分享靈敏系數(shù) 牛牛文

13、庫文檔分享靈敏系數(shù) 牛牛文庫文檔分享靈敏系數(shù) 牛牛文庫文檔分享靈敏系數(shù) 牛牛文庫文檔分享合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的自由度稱 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度仍然是標(biāo)準(zhǔn)偏差，它表征了測(cè)量結(jié)果的分散性。所用的合成的方法，常被稱為不確定度傳播律，而傳播系數(shù)又被稱為靈敏系數(shù)，用Ci表示。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的自由度稱為有效自由度，用veff表示，它表明所評(píng)定的的可靠程度。通常在報(bào)告以下測(cè)量結(jié)果時(shí)，可直接使用合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(y)，同時(shí)給出自由度Veff： Veff=uc(y)4/(u1(y)4/v1+ui(y)4/vi+un(y)4/vn) 牛牛文庫文檔分享合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的自由度稱 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度仍然是標(biāo)準(zhǔn)偏擴(kuò)展不確定度

14、 擴(kuò)展不確定度是確定測(cè)量結(jié)果區(qū)間的量，合理賦予被測(cè)量之值分布的大部分可望含于此區(qū)間。它有時(shí)也被稱為展伸不確定度或范圍不確定度。實(shí)際上擴(kuò)展不確定度是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的倍數(shù)表示的測(cè)量不確定度，通常用符號(hào) U表示。它是將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度擴(kuò)展了k倍得到的，即U=kuc，這里k值一般為2，有時(shí)為3，取決于被測(cè)量的重要性、效益和風(fēng)險(xiǎn)。例如：上例中 uc=0.9MPa 如選擇k=2 則U=1.8MPa 牛牛文庫文檔分享擴(kuò)展不確定度 擴(kuò)展不確定度是確定測(cè)量結(jié)果區(qū)間的量，合理賦予被擴(kuò)展不確定度擴(kuò)展不確定度是測(cè)量結(jié)果的取值區(qū)間的半寬度，可期望該區(qū)間包含了被測(cè)量之值分布的大部分。而測(cè)量結(jié)果的取值區(qū)間在被測(cè)量值概率

15、分布中所包含的百分?jǐn)?shù)，被稱為該區(qū)間的置信概率、置信水準(zhǔn)或置信水平，用符號(hào)P表示。這時(shí)擴(kuò)展不確定度用符號(hào)up表示，它給出的區(qū)間能包含被測(cè)量可能值的大部分(比如95或99等)。例如：上例中 uc=0.9MPa用置信水平表示 UP=1.8MPa P=95% 牛牛文庫文檔分享擴(kuò)展不確定度擴(kuò)展不確定度是測(cè)量結(jié)果的取值區(qū)間的半寬度，可期望測(cè)量不確定度的分類 牛牛文庫文檔分享測(cè)量不確定度的分類 牛牛文庫文檔自由度 自由度一詞，在不同領(lǐng)域有不同的含義。這里對(duì)被測(cè)量若只觀測(cè)一次，有一個(gè)觀測(cè)值，則不存在選擇的余地，即自由度為0。若有兩個(gè)觀測(cè)值，顯然就多了一個(gè)選擇。換言之，本來觀測(cè)一次即可獲得被測(cè)量值，但人們?yōu)榱颂?/p>

16、高測(cè)量的質(zhì)量(品質(zhì))或可信度而觀測(cè)n次，其中多測(cè)的(n-1)次實(shí)際上是由測(cè)量人員根據(jù)需要自由選定的，故稱之為“自由度”。 牛牛文庫文檔分享自由度 自由度一詞，在不同領(lǐng)域有不同的含義。這里對(duì)被測(cè)量若只擴(kuò)展不確定度用U表示 U=kuc(y) 式中：k為包含因子。k值一般取23，在大多數(shù)情況下，取k=2，當(dāng)取其他值時(shí)，應(yīng)說明其來源。用U表示時(shí)，可以期望在Y-U至Y+U的區(qū)間內(nèi)，包含了測(cè)量結(jié)果可能值的大部分。 牛牛文庫文檔分享擴(kuò)展不確定度用U表示 U=kuc(y)www.niuwk.c擴(kuò)展不確定度用U表示當(dāng)以U報(bào)告最終測(cè)量結(jié)果時(shí)，可采用以下兩種形式之一，但均須指明k值。 例如：測(cè)得值為100.0214

17、7g，合成不確定度為uc(y)=035mg，取包含因子k=2，U=2035mg=070rmg，則 (a)m=10002147g，U=070mg；k=2 (b)m=(10002147000070)g；k=2 牛牛文庫文檔分享擴(kuò)展不確定度用U表示當(dāng)以U報(bào)告最終測(cè)量結(jié)果時(shí)，可采用以下兩種擴(kuò)展不確定度用UP表示 UP=KPUC(Y)=TP(Veff) Uc(y) 式中：kp為包含因子，它與Y的分布有關(guān)。當(dāng)可以按中心極限定理估計(jì)接近正態(tài)分布時(shí)，k。采用t分布I臨界值(或簡(jiǎn)稱t值，可由JJFl0591999測(cè)量不確定度評(píng)定與表示的附錄A表格中查得)。kp=tp(Veff)，一般采用的P為99和95。在大多

18、數(shù)情況下，采用P=95。對(duì)某些測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的檢定或校準(zhǔn)，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，可采用P=99。當(dāng)Veff充分大時(shí)，可以近似認(rèn)為k95=2，k99=3，從而分別得出U95=2u。(Y)、U99。3u。(Y) 牛牛文庫文檔分享擴(kuò)展不確定度用UP表示 UP=KPUC(Y)=TP(Vef擴(kuò)展不確定度用UP表示 當(dāng)以Up報(bào)告最終測(cè)量結(jié)果時(shí)，可采用以下四種形式之一，但均須指明有效自由度veff。 例如：uc(y)=035mg，Veff=9，按P=95，查JJFl0591999測(cè)量不確定度評(píng)定與表示的附錄A表得志U=t95(9)=226；U95=226035mg=079mg，則 (a)m=10002147g；U95=079mg，Veff=9。 (b)m=10002147(79)g；Veff =9，括號(hào)內(nèi)為U95之值，其末位與前面結(jié)果內(nèi)末位數(shù)對(duì)齊。 (C)m=10002147(000079)g；Veff=9，括號(hào)內(nèi)為U95之值，與前面結(jié)果有相同計(jì)量單位。 (d)m=(10002147000079)g；Veff=9，括號(hào)內(nèi)第二項(xiàng)為U95之值。 牛牛文庫文檔分享擴(kuò)展不確定度用UP表示 當(dāng)以Up報(bào)告最終測(cè)量結(jié)果時(shí)，可采用以測(cè)量不確定度評(píng)定的總流程 牛牛文庫文檔分享測(cè)量不確定度評(píng)定的總流程 牛牛文測(cè)量不確定度評(píng)定的總流程 牛牛文庫文檔分享測(cè)量不確定度評(píng)定的總流程 牛牛文庫測(cè)量不確定度評(píng)定