测量不确定度评定报告1、评定目的识别实验室定量项目检测结果不确定度的来源，明确评定方法，给临床检测结果提供不确定度依据。 、评定依据2CNAS-GL05《测量不确定度要求的实施指南》 JJF 1059-1999《测量不确定度评定和表示》 CNAS— CL01《检测和校准实验室能力认可准则》 、测量不确定度评定流程3 测量不确定度评定总流程见图一。
概述 建立数学模型，确定被测量Y与输入量 测量不确定度来源 标准不确定度分量评 B类评定评类A 计算合成标准不确定 评定扩展不确定 编制不确定度报告 图一测量不确定度评定总流程 测量不确定度评定方法、4建立数学模型 4.1.1 数学模型根据检验工作原理和程序建立，即确定被测量Y（输出量）与影响量（输入量）X，X，…，X间的函数关系f来确定，即：N21 Y=f（X，X，…，X）N12建立数学模型时应说明数学模型中各个量的含义和计量单位。必须注意, 数学模型中不能进入带有正负号(±)的项。另外，数学模型不是唯一的，若采用不同测量方法和不同测量程序，就可能有不同的数学模型。 4.1.2计算灵敏系数 偏导数Y/x=c称为灵敏系数。有时灵敏系数c可由实验测定，iii即通过变化第i个输入量x，而保持其余输入量不变，从而测定Y的变化i量。
不确定度来源分析 测量过程中引起不确定度来源，可能来自于： a、对被测量的定义不完整； b、复现被测量定义的方法不理想； c、取样的代表性不够，即被测量的样本不能完全代表所定义的被测量； d、对测量过程受环境影响的认识不周全或对环境条件的测量和控制不完善； e、对模拟式仪器的读数存在人为偏差（偏移）； 、测量仪器的计量性能（如灵敏度、鉴别力阈、分辨力、死区及稳定性f 等）的局限性； 、赋予计量标准的值或标准物质的值不准确；g 、引入的数据和其它参量的不确定度；h 、与测量方法和测量程序有关的近似性和假定性；i 、在表面上完全相同的条件下被测量在重复观测中的变化。j 标准不确定度分量评定 对观测列进行统计分析所作的评估--4.3.1 A 类评定 ， x进行n次独立的等精度测量，得到的测量结果为：a对输入量XI 1为xx，…x。算术平均值n2 n1 ∑xx = in n i=1 由贝塞尔公式计算：s(x单次测量的实验标准差)i 1 n ∑ i—i 2 ( xx )S(x)= n-1 i=1
100g 砝码校准结果的测量不确定度评定 1 概述 1.1 测量依据：JJG99-2006《砝码检定规程》. 1.2 环境条件：温度（18～26）℃，温度波动不大于0.5℃/h ，相对湿度不大于75%。 1.3 测量标准：F 1级标准砝码。测量范围：100g ，由于JJG99-2006《砝码检定规程》中给出其扩展不确定度不大于0.167mg ，包含因子k =2。 1.4 被测对象： F 2级砝码组，量程100g 。 1.5 测量过程：采用单次替代称量法，将F 2级被测砝码在天平上一对一与F 1级标准砝码显示值直接对比法，得出被测砝码的误差值。 2 模型 △m=m －m s 式中：△m —机械天平示值误差 m —电光天平示值 m s —标准砝码值 3 灵敏系数 灵敏系数 C 1=э△m/эm=1 C 2=э△m s /эm s =-1 4输入量的标准不确定度评定 4.1 输入量m s 的标准不确定度u (m s )的评定: 输入量m s 的标准不确定度u (m s )采用B 类方法进行评定。 根据JJG99-2006《砝码检定规程》中所给出F 1等级标准砝码100g 的扩展不确定度不大于0.167mg ，包含因子k =2。 标准不确定度u (m s )=0.167mg/2=0.084mg 估计 △u (m s )/u (m s )为0.10，则自由度v ms =50。 4.2 输入量m 的标准不确定度u (m)的评定 u (m )由3个标准分量构成： a) 天平测量重复性导致的不确定度分量u (m 1)； b) 天平刻度值估读误差不确定度分量u (m 2)； c) 测量天平分度值添加标准小砝码引起的不确定度分量u (m 3)； 4.2.1天平测量重复性标准不确定度分量u (m 1)的评定： 用同一砝码，通过天平TG328A 连续测量得到测量列，采用A 类方法进行评定。在重复性条件下连续测量10次，得到测量值为：100.00009g ，100.00008g ，100.00008g ，100.00007g ，100.00008g ，100.00006g ，100.00008g ，100.00009g ，100.00009g ，100.00007g ， m = n 1 ∑=n i i m 1 =100.00008(g) 单次实验标准差：S=1) (12-∑-=n m m n i i =0.01mg 自由度：v m1==10-1=9 4.2.2天平刻度值估读误差不确定度分量u (m 2)的评定： TG328A 天平的最小分度值为0.1mg ，示值估读到最小分度值的1/5，所引起的误差区间半宽为0.02/2=0.01mg ，为均匀分布，包含因子k=√3，其标准不确定度为u (m 2)=0.01/√3 =0.008mg, 自由度：v m2=50 4.2.3测量天平分度值添加标准小砝码引起的不确定度分量u (m 3) 的评定：
F 1等级砝码测量不确定度评定 1 概述 1.1 校准依据：JJG99-2006<<砝码检定规程>>。 1.2 环境条件：温度：室温：(18～25)℃ 温度波动：0.5℃/h 湿度：(30～70)% 湿度波动：15%/4h 1.3 测量标准：E 2等级组砝码，测量围1mg ～500g ，编号：0460，4034证书编号：JA16J-AC000035;JA16J-AC000036 配套设备：电子天平，型号：CP225D ，出厂编号：50360126；测量围： (0~220) g/e=1mg ；(0-80)g/e=0.1mg 。 1.4 被测对象：F 1等级砝码三个，标称质量分别为50mg,5g 和100g ，编号：1562:600。 生产厂家：蓬莱市连惠砝码。 材料：不锈钢；密度：接近8.03/g cm ；磁化率小于0.005. 1.5 测量方法： 砝码的量传采用ABBA 循环的双次替代衡量法，方法如下： a ．开启天平预热后，将标准砝码放在天平的称盘上，稳定后读取天平示值A 1； b ．取下标准砝码，换上同标称质量的被检砝码，稳定后读取天平示值B 1； c ．重复步骤b 和a 的操作，得出B 2和A 2； d ．分别计算出A 1和A 2的平均值A 以及B 1和B 2的平均 值B ，得出ci m ?=B-A e ．通过()()0CS ct cr B A a S m m m V V I I ρρ=+--±???公式计算出被检砝码实际质量。 2.测量模型 ()()0CS ct cr B A a S m m m V V I F I ρρ=+--+??+? 式中： m ct ——被测砝码的折算质量； m cr ——标准砝码的折算质量； V B ——被测砝码的体积； V A ——标准砝码的体积；
中级质量专业综合知识分类模拟题测量误差和测量不确定 度 一、单项选择题 1. 测量结果与在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得的结果的平均值之差称为。 A.随机误差 B.环境误差 C.温度误差 D.系统误差 答案：A 2. 可以用适当的修正值来估计并予以补偿。 A.随机误差 B.系统误差 C.总体均值 D.约定真值 答案：B 3. 用标准差的倍数或说明了置信水平的区间的半宽表示的测量不确定度，称为。 A.标准不确定度 B.扩展不确定度 C.系统不确定度 D.随机不确定度 答案：B
4. 测量不确定度是对测量结果的定量表征。 A.可信性 B.有效性 C.分散性 D.准确性 答案：C 测量不确定度是对测量结果分散性的定量表征。 5. 以标准差表示的测量不确定度，称为。 A.标准不确定度 B.扩展不确定度 C.合成不确定度 D.A类不确定度 答案：A 以标准差表示的测量不确定度，称为标准不确定度。 6. 用不同于对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度，称为。 A.A类不确定度 B.扩展不确定度 C.合成不确定度 D.B类不确定度 答案：D 用不同于对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度，称为B类不确定度。 7. 一般来说，最终报告时，扩展不确定度U(y)可取位有效数字。
A.1～2 B.2～3 C.2～4 D.3～5 答案：A 输出估计值y及其标准不确定度u(y)或扩展不确定度U(y)的数值都不应给出过多的有效位数。一般来说，最终报告时，扩展不确定度U(y)至多为两位有效数字，即可取1～2位有效数字。 8. 用一台数字多用表对生产用1MΩ电阻进行测量，评定后uA＝0.082kΩ，uB＝ 0.046kΩ，取包含因子k＝2，那么该数字多用表的扩展不确定度U为。 A.0.188kΩ B.0.192kΩ C.0.19kΩ D.0.18824kΩ 答案：C ＝0.00884，UC＝0.094，k＝2，则：U＝Uc×2＝0.188kΩ，对结果修约，保留2位有效数字，U＝0.19kΩ。 9. 测量结果表述必须同时包含赋予被测量的值及与该值相关的。 A.误差 B.测量准确度 C.测量不确定度 D.测量精密度
测量不确定度 2.2测量结果的评定和不确定度 一、测量结果的评定和不确定度 （1）测量真实值不可知，所以无法实际计算出误差。 （2）多次测量后的平均值并不等于真实值。 测量结果的最终数学表述：u x x ±=（x 测量的平均值，u 不确定度） 物理意义：表示一个范围，测量的真值有一定的概率落在这个范围内! cm x 1.01.10±= cm x 2.100.10或= × 二、不确定度的分类与合成 2 2B A c u u u += A 类：由统计学方法得到的不确定度（随机误差） B 类：用非统计方法得到的不确定度（系统误差） 通常需要同时考虑A 类和B 类不确定度！ 1. A 类不确定度（本质上考量测量数据的离散程度） 在相同条件下、用同样的方法和仪器，对同一物理量进行测量（等精度测量 ），获得一系列测量值。 ),......2,1(n i x i = 算数平均值：∑==n i i x n x 1 1 ①测量残差 x x i i -=）（υ 每个数据与平均值之间差距 ②标准偏差 1 ) ()(1 --= ∑=n x x i s n i i 测量值及其随机误差的离散程度，标准偏差越大，说明数据越分散
举例：有两个5人小组考试，成绩分别为：A 组：82,81,80,79,78 B 组：84,82,80,78,76A 、B 两组考试平均值都是80，但是A 组的标准偏差值为1.58， B 组的标准偏差值为3.16。说明B 组数据的离散程度比较大。 因为测量平均值误差应该比任何一次测量的误差更小些，所以可以用算数平均值的标准 偏差来表示算数平均值的误差大小：) 1()(1 1 2 --==∑=n n x x S n S n i i x 意义：在)](~)[(x x S x S x +-内包含真值得概率为68.3%！ A 类不确定度) 1() (t 1 --? =∑=n n x x u n i i A （t:置信因子为了方便，一般取t=1） ) 1()(1 2 --= ∑=n n x x u n i i A 两种特殊情况： （1）当所有数值都相同时，A 类不确定度为0； （2）n=1时A 类不确定度没有意义。 2. B 类不确定度 用非统计方法求出或评定的不确定度，一般情况下应根据经验 或其他非统计信息估计。 只考虑仪器不确定度：3 a u B = ：a 仪器说明书上所标明的“最大误差”或不确定度限值。如未标明，则取最小分度值。 3. 不确定度的合成 ) 1() (1 2 --= ∑=n n x x u n i i A 3 a u B = 2 2 B A c u u u += u x x ±=
测量不确定度评定报告 1、评定目的 识别实验室定量项目检测结果不确定度的来源，明确评定方法，给临床检测结果提供不确定度依据。 2、评定依据 CNAS-GL05《测量不确定度要求的实施指南》 JJF 1059-1999《测量不确定度评定和表示》 CNAS— CL01《检测和校准实验室能力认可准则》 3 、测量不确定度评定流程 测量不确定度评定总流程见图一。 图一测量不确定度评定总流程 4、测量不确定度评定方法 4.1建立数学模型 4.1.1 数学模型根据检验工作原理和程序建立，即确定被测量Y（输出量）与影
响量（输入量）X 1，X 2 ，…，X N 间的函数关系f来确定，即： Y=f（X 1，X 2 ，…，X N ） 建立数学模型时应说明数学模型中各个量的含义和计量单位。必须注意, 数学模型中不能进入带有正负号(±)的项。另外，数学模型不是唯一的，若采用不同测量方法和不同测量程序，就可能有不同的数学模型。 4.1.2计算灵敏系数 偏导数Y/x i =c i 称为灵敏系数。有时灵敏系数c i 可由实验测定，即通 过变化第i个输入量x i ，而保持其余输入量不变，从而测定Y的变化量。 4.2不确定度来源分析 测量过程中引起不确定度来源，可能来自于： a、对被测量的定义不完整； b、复现被测量定义的方法不理想； c、取样的代表性不够，即被测量的样本不能完全代表所定义的被测量； d、对测量过程受环境影响的认识不周全或对环境条件的测量和控制不完善； e、对模拟式仪器的读数存在人为偏差（偏移）； f、测量仪器的计量性能（如灵敏度、鉴别力阈、分辨力、死区及稳定性等）的 局限性； g、赋予计量标准的值或标准物质的值不准确； h、引入的数据和其它参量的不确定度； i、与测量方法和测量程序有关的近似性和假定性； j、在表面上完全相同的条件下被测量在重复观测中的变化。 4.3标准不确定度分量评定 4.3.1 A 类评定--对观测列进行统计分析所作的评估 a对输入量X I 进行n次独立的等精度测量，得到的测量结果为： x 1，x 2 ， (x) n 。 算术平均值x为 1 n x n= ∑x i n i=1 单次测量的实验标准差s(x i )由贝塞尔公式计算： 1 n S(x i )= ∑ ( x i — x )2 n-1 i=1
M 1 等级公斤组砝码质量测量结果不确定度的评估 1 ．概述 1．1 测量方法：依据 JJG99-2006 《砝码检定规程》 1．2 环境条件温度： 18 ℃～23 ℃ ，温度波动：不大于 5 ℃ /4 h ，湿度 :（30 % ～ 70 %）RH 。 1．3 测量标准：F 2等级1000kg 标准砝码。 1．4 被测对象：M 1 等级1000kg 一组标准砝码。 1．5 测量过程： M 1 等级砝码的检定，可采用一对一直接比较法。用多个 F 2 等级砝码直接一对一传递同标称质量的 M 1等级砝码。 具体操作：采用 ABA 比较方法，在沈阳8403机械天平( 1000kg /10g)测量 1000kg 砝码数据。 1. 6 评定结果的使用 在符合上述条件下的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。 数学模型 ()w s s a r t m I m I V V m ±?? ?±?-=?ρ 式中：?m ——被检砝码和标准砝码的质量差值； V t ——被检砝码的体积； V r ——标准砝码的体积； ρa ——空气密度的实测值； m w ——添加小砝码的真空中质量值； I ?——从天平上读得示值差值；
s m ——测量天平灵敏度时所添加小砝码的折算质量值； s I ?——由于添加灵敏度小砝码而引起的天平示值变化。 对一个1000kg 砝码的质量差，等精度测量 6次， 得到测量列如表1 表1 1.测量过程的标准不确定度w u ()=?m u w () 1 1 2 i -?-?∑=n m m n i =0.8367g 式中：n ——测量次数 n =6 i m ?——衡量过程中的质量差值 m ?——衡量过程中质量差值的平均值 2. 标准砝码的不确定度分量()r c m u ()()r inst r m u k U m u 2 2 +?? ? ??= =2.5g 式中：U =5g k =2 ()r inst m u ——标准砝码质量的不稳定性引起的不确定度。经过计 算()r inst m u 为0。 参考砝码质量的不稳定性引起的不确定度()r inst m u 可以从对参考砝码多次检定之后的质量变化中估计出来。 3.衡量仪器的不确定度ab u
一 是非题（每题2分，共20分） 1 测量不确定度的A 类评定对应于随机误差，B 类评定对应于系统误差。 ( ) 2 系统效应引起的测量不确定度称为系统不确定度。 ( ) 3 用最小二乘法进行直线拟合时，若测量10次，则自由度等于8。 ( ) 4 按贝塞尔公式计算得到的实验标准差随测量次数的增大而变小。 ( ) 5 按A 类评定和B 类评定得到的不确定度，两者之间没有本质上的差别。 ( ) 6 测量不确定度是被测量最佳估计值可能误差的度量。 ( ) 7 用一稳定的1 V 电压源校准电压表，从电压表上得到的示值为1.01 V ， 则其示值不确定度为+0.01 V 。 ( ) 8 误差可以有不确定度，不确定度也可以有误差。 ( ) 9 两个矩形分布的合成为梯形分布。 ( ) 10 在检测实验室认可工作中规定，对于某些条件不成熟的检测项目可以暂时不进行测量不确定度的评定。 ( ) 二 单项选择题（每题2分，共20分） 1 取包含因子k =2所得到的扩展不确定度U ，其置信概率为： 。 A ：99% B ：95% C ：95.45% D ：不能确定 2 随机变量x 服从正态分布，其出现在区间 [-σ，2σ ]内的概率为： 。 A ：68.27% B ：81.86% C ：95.45% D ：不能确定 3 两个不确定度分量分别为：u 1和u 2，则两者的合成标准不确定度为： 。 A ：u 1+u 2 B ：21u u - C ：2221u u + D ：不能确定 4 测量不确定度的A 类评定可以采用贝塞尔法和极差法，两种方法所得到的标准不确定度的自由度 。 A ：相等 B ：贝塞尔法得到的自由度大 C ：极差法得到的自由度大 D ：当测量次数较少时，极差法得到的自由度大 5 测得某物体的质量为m =12345 g ，其扩展不确定度为U 95=120 g ，则测量结果的最正确表示方法是 。 A ：m =(12345 ±120) g B ：m =(1235 ±12)?10 g C ：m =(1234 ±12)?10 g
测量结果及其不确定度的有效位数 张春滨 （航天科技集团公司第一计量测试研究所，北京，100076） 摘要校准证书及检测报告上的校准结果或检测结果均给出了测量结果的不确定度，并通过大量的实例，介绍了测量结果及其不确定度的有效位数，对不同情况下，与此相关的一些问题进行了讨论。 关键词测量误差，有效数字，修约。 The Significant Figure of the Measurement Result and Its Uncertainty Zhang Chunbin (The First Research Institute for Measurement and Test of CASA,Beijing,100076) Abstract The uncertainty of the result of a calibration or a testing is given in the certificate of calibration and calibration result or test result in the testing report. With many examples, this paper introduces the significant figures in the result of a measurement and its uncertainty. Some problems correlated with the significant figure are also discussed in different conditions. Key Words Measurement error, Significant figure, Round off. 1 引言 校准证书及检测报告上的校准结果或检测结果均给出了测量结果的不确定度，测量结果的报告应尽量详细，以便使用者可以正确地利用测量结果。完整的测量结果至少含有两个基本量：一是被测量的最佳估计值，在很多情况下，测量结果是在重复观测的条件下确定的。二是描述该测量结果分散性的量，即测量结果不确定度。报告测量结果的不确定度有合成标准不确定度和扩展不确定度两种方式。在报告与表示测量结果及其不确定度时，对两者数值的位数，技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》做出了相应的规定。 2 测量结果不确定度的有效位数 2.1 技术规范的规定 根据技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》的规定，估计值y的数值和它的标准不确定度u c(y)或扩展不确定度U的数值都不应该给出过多的位数。通常u c(y)和U 以及输入估计值x i的标准不确定度u(x i)最多为两位有效数字。虽然在计算测量结果不确定度的过程中，中间结果的有效位数可保留多位，即在报告最终测量结果时，u c(y)和U取一位或两位均可，两位以上是不允许的。 2.2 测量结果不确定度的修约 测量结果不确定度应按国家标准GB3101-1993《有关量、单位和符号的一般原则》的规定进行修约，使测量结果不确定度有效数字的位数为一位或两位。 例如：一频率测量结果的标准不确定度为u (x i)= 28.05 kHz，要求保留两位有效数字，经修约后为28 kHz。 测量结果的不确定度不允许进行连续修约。即测量结果的不确定度应经一次修约后得到，而不应该经多次修约后得到。 例如：U = 0.145 5℃，要求保留一位有效数字时，应为：U = 0.145 5℃= 0.1℃，而不应为：U = 0.145 5℃= 0.146 ℃= 0.15℃= 0.2℃。可见，在本例中，由于连续修约造成最终结果的误
测量不确定度评定培训试题 姓名： 分数： 一. 单项选择题（每题5分，共计30分） 1. 对被测量Y 进行n 次重复测量，测量结果分别为y y y n ,........,21，则其n 次测量平均值y 的实验标准差为 B 。 A:1)(12 )(-=∑-=n i y s n i y y B:)1()(12 )(-=∑-=n n i y s n i y y C:n i y s n i y y ∑-==12 )()( 2. 在不确定度的评定中，常常需要对输入量的概率分布做出估计。在缺乏可供判断的信息情况下,一般估计为 A 是较为合理的。 A:正态分布 B:矩形分布 C:三角分布 D ：两点分布 3. 随机变量x 服从正态分布，其出现在区间 [-2σ ，2σ ]内的概率为： C 。 A ：68.27%； B ：81.86%； C ：95.45%； D ：不能确定。 4. 两个不确定度分量分别为：u 1和u 2，则两者的合成标准不确定度为： C 。 A ：u 1+u 2； B ：21u u -； C ：2221u u +； D ：不能确定。 5. 某长度测量的两个不确定度分量分别为：u 1= 3mm ，u 2=4mm ，若此两项不确定度分量均独立无关，则其合成标准不确定度u c 应为 D 。A ：7mm ； B ：12mm ； C ：3.5mm ； D ：5mm 6. 若某被测量受许多因素的影响，并且这些影响的大小相互接近且相互独立，则该被测量接近于满足 A 。 A:正态分布 B:矩形分布 C:三角分布 D ：反正弦分布 二.填空题（每空4分，共计40分） 1. 测量不确定度是指：根据所用到的信息，表征赋予了被测量值分散性的 非负参数。 2. 若测量结果为l =10.001mm ，其合成标准不确定度u =0.0015mm ；取k =2，则测量结果报告可以表示为：l =（10.001mm±0.0015mm ）mm ；k =2。 3. 按级使用的数字式仪表，其测量仪器最大允许误差导致的不确定度通常服从均匀 分布。 4. 在相同条件下进行测量，不同测量结果的扩展不确定度是相同的。 5. 有限次的重复测量结果通常服从正态分布，t 分布的极限情况（即n →∞）为 正态 分布。 6. 用千分尺测量某尺寸，若读数为20.005mm ，已知其20 mm 的示值误差为0.002mm ，则其修正值为0.002mm ，修正后的测量结果为20.007。 三. 判断题（每题2分，共计10分） 1. 计量标准（测量参考标准）的不确定度就是标准不确定度。（ × ） 2. 标准偏差反应数据的分散性，数据分散性越小，标准偏差就越小。( × ) 3. 单次测量的标准偏差是通过一次测量得到的。（ × ） 4. 相对不确定度的量纲与被测量的量纲相同。( √ ) 5. 在测量条件完全相同的情况下，对某个被测量重复测量20次得到的标准偏差一定小于重复测量10次得到的标准偏差。 ( × ) 四. 1. 求10次测量结果的平均值及单次测量标准偏差x u ；平均值：10.010 x u =0.0012 2. 若所用量具的示值误差为0.005mm ，计算其B 类分量；()B u =0.0029 3. 求出本测量过程的合成标准不确定度及扩展不确定度。()c u =0.0031 U=0.0093
1.2 不确定度与测量结果不确定的表达 由于误差的存在，使得测量结果具有一定程度的不确定性。为了加强国际间的交流与合作，1996年，中国计量科学研究院在国际权威文件《测量不确定度表达指南》的基础上，制定了我国的《测量不确定度规范》。从此，物理实验的不确定度评定有了国际公认的准则。下面将结合对测量结果的评定对不确定度的概念、分类、合成等问题进行讨论。 1.2.1 不确定度的概念 不确定度是评价测量质量的一个新概念，是表达测量结果具有分散性的一个参数，它是被测量的真值在某个量值范围内的一个评定。不确定度反映了可能存在的误差分布范围，是误差的数字指标。不确定度愈小，测量结果可信赖程度愈高；不确定度愈大，测量结果可信赖程度愈低。在实验和测量工作中，不确定度是作为估计而言的，因为误差是未知的，不可能用指出误差的方法去说明可信赖程度，而只能用误差的某种可能的数值去说明可信赖程度，所以不确定度更能表示测量结果的性质和测量的质量。用不确定度评定实验结果的误差，其中包含了各种来源不同的误差对结果的影响，而它们的计算又反映了这些误差所服从的分布规律，这是更准确地表述了测量结果的可靠程度，因而有必要采用不确定度的概念。 1.2.2 测量结果的表示和合成不确定度 在做物理实验时，要求表示出测量的最终结果。在这个结果中既要包含待测量的近似真实值x，又要包含测量结果的不确定度σ，还要反映出物理量的单位。因此，要写成物理含意深刻的标准表达形式，即 σ± =x x（单位）（1—4）式中x为待测量；x是测量的近似真实值,σ是合成不确定度，一般保留一位有效数字,若首数是1或2时可取2位。这种表达形式反应了三个基本要素：测量值、合成不确定度和单位。 在物理实验中，直接测量时若不需要对被测量进行系统误差的修正，一般就取多次测量的算术平均值x作为近似真实值；若在实验中有时只需测一次或只能测一次，该次测量值就为被测量的近似真实值。如果要求对被测量进行一定系统误差的修正，通常是将一定系统误差（即绝对值和符号都确定的可估计出的误差分量）从算术平均值x或一次测量值中减去，从而求得被修正后的直接测量结果的近似真实值。 在上述的标准式中，近似真实值、合成不确定度、单位三个要素缺一不可，否则就不能全面表达测量结果。同时，近似真实值x的末尾数应该与不确定度的所在位数对齐，近似真实值x与不确定度σ的数量级、单位要相同。在开始实验中，测量结果的正确表示是一个难点，要引起重视，从开始就注意纠正，培养良好的实验习惯，才能逐步克服难点，正确书写测量结果的标准形式。 由于误差的来源很多，测量结果的不确定度一般包含几个分量。在修正了可定系统误差之后，把余下的全部误差归为A、B两类不确定度分量。 ①A类分量（A类不确定度）： S—在同一条件下，多次重复测量时，用统计分析 A
1. 测试方法 按照JJF1101-2019 环境试验设备温度、湿度参数校准规范要求，被测温设备设置温度20℃，开启运行，被测设备达到设定值并稳定后开始记录设备温度及各布点温度，记录时间间隔为2min ，30min 内共记录16组数据。计算各温度测试点30min 内测量的最高温度与设定温度的差值，即为温度上偏差，各测点30min 内测量的最低温度与设定温度的差值，即为温度下偏差。 2. 测量模型 2.1. 温度上偏差公式 s t t t -=?max max 式中， max t ?—— 温度上偏差，℃； max t —— 各测点规定时间内测量的最高温度，℃； s t —— 设备设定温度，℃。 由于上偏差与下偏差不确定度来源和数值相同，本文仅以温度上偏差为例进行不确定度评定。 3. 标准不确定度分量 不确定度来源：被校对象测量重复性引入的标准不确定度，标准器分辨力引入的标准不确定度分量，标准器修正值引入的标准不确定度分量，标准器的稳定性引入的标准不确定度分量。 3.1. 测量重复性引入的标准不确定度分量1u 使用温度巡检仪对被测对象20℃温度点重复测定10次，测量结果如下： 3.2. 标准器分辨力引入的标准不确定度分量2u 标准器的温度分辨力为0.01℃，区间半宽度为0.005℃，服从均匀分布，取包含因子
3=k ，则℃003.03005 .02==u 3.3. 标准器修正值引入的标准不确定度分量3u 标准器温度修正值的标准不确定度204.0==k U ℃，，则℃02.03== k U u 3.4. 标准器稳定性引入的标准不确定度4u 本标准器相邻两次校准温度修正值最大变化±0.10℃，按均匀分布，取包含因子3=k ，则℃06.0310 .04==u 4. 标准不确定度汇总表 标准不确定度分量汇总表 5. 合成标准不确定度 由于12u u <，则分辨力引入的不确定度包含于测量重复性引入的标准不确定度，不计入合成标准不确定度分量中，1u 、3u 、4u 相互独立，则 ℃08.0242321=++=u u u u c 6. 扩展不确定度 取包含因子3=k ，则 温度上偏差校准不确定度：℃16.0==c ku U ； 7. 不确定度报告 校准温度℃20=t 时，温度上偏差校准不确定度：）℃（216.0==k U
1kg 砝码折算质量的测量结果 不确定度评定 1 测量方法 测量依据：JJG99-2006《砝码检定规程》 测量过程：采用替代衡量法。首先将配衡砝码T 放到天平左盘中心，然后将标准砝码放在右盘中心测量，读取数值,再加上测分度值的小砝码,读取数值,然后把标准砝码取下，放上被检砝码，读取数值，计算标准砝码与被测砝码之间差值。根据规程提供的公式算出被检砝码的折算质量。 现以F 1等级砝码为标准，在电子天平XT-1220M(Max1200g ；d ：1mg)上校准1kg 等级砝码。 2 数学模型 )/()())((2.1B Br r B A K B A B A L L m L L V V m m --+--+=ρρ 式中：A m —被检砝码的折算质量，mg B m —标准砝码的折算质量，mg A V —被检砝码的体积，cm 3 B V —标准砝码的体积，cm 3 A L —被检砝码的平衡位置； B L —被检砝码的平衡位置； r m —测天平分度值的标准小砝码的折算质量，mg Br L —测天平分度值加放r M 后的平衡位置； K ρ—校准时实验室的实际空气密度，mg/cm 3； =2.1ρ mg/cm 3 3 计算分量标准不确定度 测量过程的标准不确定度() m u w ? 指在相同环境条件下用相同方法，相同仪器进行多次测量的重复性，一般测量次数多时，
采用统计方法确定，该项不确定度往往归类于A 类不确定度。该类不确定度来源主要表现在空气扰动，振动波动、温度、湿度变化，静电，磁场吸附衡量仪器等的重复性方面。 现独立测量1kg 级砝码10次,测量数据如表1 表1 单次测量值 () 2.07mg 1 ) (1000.009g 12 1=-?-?= ?==?∑∑=n m m s h n m i n i i 与标准砝码有关的不确定度()cr m u 标准砝码质量的标准不确定度)(cr m u 应当由检定证书上给出的扩展不确定度U 和覆盖因子k (通常k =2)的商；结合标准砝码质量的不稳定性引起的不确定度)(cr inst m u 得到。 )(cr m u =)(2 2 cr inst m u k U +?? ? ?? 标准砝码引入的不确定度： 查检定证书得1kg F 1等级标准砝码的扩展不确定度U = k =2 标准砝码质量的不稳定性引起的不确定度)(cr inst m u 可以从对标准砝码多次检定之后的质量 变化中估计出来, 857砝码为F 1等级砝码，该砝码2007年首次检定，100 mg 砝码修正值为1 mg ，2008年修正值为 mg ， 2012 年为 mg 五年期间变化量为 mg ，所以)(cr inst m u = 测天平分度值标准小砝码引起的不确定度： 测1 kg 砝码时，测天平分度值小砝码为100 mg ，证书中给出其扩展不确定度为U = ，k =2标准不确定度=d u mg 则，标准砝码有关的不确定度)(cr m u 的计算如下
测量不确定度初学者指南如何表述测量答案举例说明不确定度的基本算法（六） 8．如何表述测量答案 表述测量答案是重要的，以便阅读者可以使用这个信息。要注意的主要事项有： ●测量结果要与不确定度值一起表述，例如"棍子长度为20cm±1cm"。 ●对包含因子和置信概率作说明。推荐的说法为："报告的不确定度是根据标准不确定度乘以包含因子k=2，提供的置信概率约为95%"。 ●不确定度是如何估计的（你可以参考有阐述此法的出版物，如UKAS出版物M3003）。9．举例--不确定度的基本算法 以下举的是一个简单的不确定度分析例子。例子太详细并不显示，不过这意思是说简单有清晰的例子足以说明方法了。首先是阐述测量和不确定度分析。其次吧不确定度分析表示在一张表格上（"填表模省?"或"不确定度汇总表"） 9．1测量--一根绳子有多长？ 假定你要仔细估计一根绳子的长度，按照6.2节所列步骤，过程如下。 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 例3计算一根绳子长度的不确定度 步骤一：确定你从你的测量中需要得到的是什么，为产生最终结果，要决定需要什么样 的实际测量和计算。你要测量长度而使卷尺。除了在卷尺上的实际长度读数外，你也许有必要考虑： ● 卷尺的可能误差 ◇卷尺是否需要修正或者是否有了表明其正确读数的校准 ◇那么校准的不确定度是多少？
◇卷尺易于拉长吗？ ◇可能因弯曲而使其缩短吗？从它校准以来，它会改变多少？ ◇分辨力是多少？即卷尺上得分度值是多少？（如mm） ● 由于被测对象的可能误差 ◇绳子伸直了吗？欠直还是过直？ ◇通常的温度或湿度（或任何其它因素）会影响其实际长度吗？ ◇绳的两端是界限清晰的，还是两端是破损的？ ● 由于测量过程和测量人员的可能误差 ◇绳的起始端玉娟尺的起始端你能对的有多齐？ ◇卷尺能放的与绳子完全平行吗？ ◇测量如何能重复？ ◇你还能想到其它问题吗？ 步骤2：实施所需要的测量。你实施并纪录你的长度测量。为了格外充分，你进行重复测量总计10次，每一次都重新对准卷尺（实际上也许并不十分合理）。让我们假设你计算的平均值为5.017米，估计的标准不确定度为0.0021m（即2.1mm）。 对于仔细测量你还可以记录： ◇你在什么时间测量的 ◇你是如何测的，如沿着地面还是竖直的，卷尺反向测量与否，以及你如何使卷尺对准绳子的其它详细情况 ◇你使用的是哪一个卷尺 ◇环境条件（如果你认为会影响你测量结果的那些条件） ◇其它可能相关的事项
测量结果不确定度及精确度分析 刘智敏 国际不确定度工作组成员 中国计量科学研究院研究员 一、术语概念 1.真值true value 与所给特定量定义一致的值。 2.约定真值conventional true value 取作有时是约定作的特定量的值，对所给目的，它有一个合适的不确定度。3.接受参考值accepted reference value 用做比较的同意的参考值。 4.不确定度uncertainty 用以表征合理赋予被测量的值的分散性，它是测量结果含有的一个参数。结果带着的估计值，它表征真值的范围，而真值被认定在其中。 5.精密度precision 在规定条件下，独立测得结果间的一致程度。 6.重复性repeatability 在重复性条件下，对相同被测量进行接连测量所得结果间的一致程度。 注：重复性条件含：同测量程序、同观测者、同仪器、同地点、短期内重复。 7.再现性reproducibility 在改变了的测量条件下，对相同被测量测量结果之间的一致程度。 注：改变条件可含：原理、方法、观测者、仪器、标准、地点、条件、时间，改变条件应列出。 8.正确度，真实度trueness 由很大一系列测得结果平均值与接受参考值之间的一致程度。 9.偏倚bias 测得结果的期望与接受参考值之差。正确度测度常用偏倚。 10.精确度，准确度accuracy 测量结果与被测量真值间的一致程度。 注：精确度定量表示用不确定度，精确度简称精度。 11.误差error 测量结果减被测量真值。
12. 随机误差 random error 以不可预知方式变化的误差。 13. 系统误差 systematic error 保持不变或按预期规律变化的误差。 14. 概率 probability 随机事件带有的一个实数，范围从0到1。 15. 随机变量（ξ）random variable ()()x F x P =≤ξ 可定 注：离散型：()i i p x P ==ξ 连续型：()()dx x f x F x ?∞?=, ()x f 为分布密度 16. 期望 expectation 离散型：∑=i i x p E ξ 连续型：()dx x xf E ?=ξ 17. 方差 variance ()2 ξξξE E V ?= 18. 标准差，标准偏差 standard deviation ξξσV = 19. 变异系数，变化系数（CV , COV ）coefficient of variation 对非负号 ξ ξ σE =CV
盲样测量不确定度评定报告 1、概述 1.1 测量依据 JJG119－2005《实验室(酸度)计检定规程》 1.2 环境条件: 温度(23±3)℃;相对湿度≤85％ＲＨ 1.3 测量标准: pH 标准缓冲溶液,中国计量测试技术研究院提供;酸度计:型号:pHS-3E ; 编号:600709040019;制造厂:上海精密科学仪器有限公司;量程:(0.00～14.00)pH;分辨率:0.01pH;电极编号:05598709J 1.4 被测对象:盲样(新疆维吾尔自治区计量测试研究院提供) 1.5 测量过程: 选用JJG119－2005《实验室(酸度)计检定规程》附录A 表1中规定的一种(或多种)标准溶液,在规定温度的重复性条件下,对pHS-3E 型酸度计进行校准后,测量盲样溶液,重复校准和测量操作6次,6次测量结果的平均值即为盲样的pH 值。 2、数学模型 y=x 3、输入量引入的标准不确定度 3.1测量重复性引入的标准不确定度分量u 1 按照贝塞尔公式计算单次测量的实验标准差： () 1 1 2 --= ∑=n pH pH s n i i (n=6) 平均值的实验标准差： u 1= 6
盲样检测 3.2酸度计引入的不确定度分量u2 用性能已知的pH(酸度)计，对未知pH值的盲样（酸度计溶液标准物质）进行测量。 选用JJG119－2005《实验室(酸度)计检定规程》参照酸度计使用说明书中校准点对传递的酸度计进行校准，用校准过的酸度计对盲样（酸度计溶液标准物质）进行测定6次，得出测量重复性引入的标准不确定度分量u 1 。结合酸度 计引入的不确定度分量u 2和盲样引入的标准不确定度分量u 3 得到合成标准不确 定度，扩展不确定度。
砝码折算质量的测量结果不确定度评定 1、概述 1.1测量依据：JJG99―2006《砝码检定规程》. 1.2环境条件:温度（20±1）℃，相对湿度不大于70%. 1.3测量标准:E 2等极标准砝码，标称质量50g ；电子天平：（0~220）g ，分度值：0.1mg 1.4被测对象:F 1等级砝码,标称质量50g 。 1.5测量过程:采用比较法.使用本装置直接一对一传递相同标称值的F 1等级砝码,可得到标 准砝码和被测砝码质检的差值，将其差值加上E 2等级标准砝码的折算质量值作为被测F 1等级砝码的折算质量值，采用ABBA 的测量方式。 2、数学模型 ba w b cr ct m m m m m δδδ+++= 式中: cr m -----标准砝码A 的折算质量; ct m -----被检砝码B 的折算质量; b m δ -----空气浮力对测量结果的影响； w m δ-----测量过程对测量结果的影响； ba m δ_______天平对测量结果的影响； 3、合成方差和灵敏系数 2242332222212)()(ba w b c c c u c u c u c m u c m u +++= 式中：11=??=cr ct m m c ，12=??=b ct m m c ，13=??=w ct m m c ，14=??=ba ct m m c 4、输入量的标准不确定度评定 4.1 标准砝码引入的标准不确定度分量()cr m u 标准砝码引入的标准不确定度分量()cr m u 应当由检定证书中扩展不确定度U 和包含因子k 并结合标准砝码质量的不稳定性引入的不确定度得到。 4.1.1标准砝码不确定度引入的标准不确定度分量()cr m u 1。 根据JG99-2006《砝码检定规程》，E2等级标准砝码的最大允许误差为0.10mg ，其折算质量的扩展不确定度不大于最大允许误差MPE 绝对值的1/3，包含因子k ＝2，则 ()cr m u 1=3 2?MPE =0.0.0083mg 4.1.2标准砝码质量的不稳定性引入的标准不确定度分量()cr m u 2 根据JG99-2006《砝码检定规程》，标准砝码相邻两个周期的检定结果之差不得超过该砝码