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不确定度基本教程

测量不确定度基础知识

中国电子产品可靠性与环境试验研究所

二零零零年

中国广州

目录------------------------------------------------------------------------------ 1

第一章引言-------------------------------------------------------------------------- 1

一

的由来----------------------------------------------------------------- 1

第二章测量不确定度的基本概念----------------------------------------------- 2

一

　测量不确定度的基本概念----------------------------------------------------- 5 三

　测量不确定度的分类----------------------------------------------------------- 8 第三章测量不确定度的评定方法------------------------------------------------9一

　合成标准不确定度的确定-------------------------------------- ------------11 三

　何时用合成标准不确定度-------------------------------------- ------------14 二

　结果的表达方法-------------------------------------------------------------- 14 四

第一章引言

一

工农业生产工程项目以至日常生活的各个领域中不可缺少的工作测量的质量会直接影响到国家和企业由于

秤重不准少了就要赔款测量的质量也是科学实验成败的重要因素就可能导致卫星发射因推力不足而失败

在用激光治疗时剂量太小达不到治病的目的

当报告测量结果时测量结果和由测量结果的得出的结论还可能成为决策的重要依据

在确定测量结果的可信程度

测量结果是否有用所以测量结果必须有不确定度说明时

测量不确定度表示方法的统一是国际贸易和技术交流不可缺少的

取得相互的承认或共识

的由来

简称其由来已

久

美国国家标准局的Eisenhart 建议用测量不确定度

国际电离辐射咨询委员会讨论了表达不确定度的几种不同建议

国际计量局着手统一测量不确定度的应用

国际标准化组织正式发布了ISO

OIML IFCC IUPAP3???á??￡oy????

第二章测量不确定度基本概念

一

　概率与概率分布

概率

置信水平x区间内的概率

测量结果的值和该值出现的概率之间的结应关系

ｘ当０时测量值落在ｘx之比的极限

ｘｘ）

ｐ（ｘ）＝ｌｉｍ　

０

X0,X0+内的概率P可用下式计算

x0+

x x)=

x 0

由此可见概率P 是区间

ｘ当

0.9

??????°üo?á????ê·?

2?×ü???yμ?90%

????

2·?2?oí±ê×???2?

μ=lim n n

n ?ò3??úí?

òò?a2??é?ü??DD?T?T′?2aá?

òò′?2??é?üí¨1y2aá?

获得真值

无穷多次测量的测得值的误差平方的算术平均值

2表示

简称标准差

用

∞

→=n lim

σn

xi n

i ∑=?1

)

(μ

?ùò?3￡ó?±ê×???2?à′±í?÷2aá??μμ?·?é￠3

?ú?àí?ì??t????±?2aá?X 进行有限次独立重复测量得到的测量列

x1,x2,

则算术平均值为

X =

∑=n

i xi 1

有限次测量时标准偏差的估计值----实验标准偏差

用s 表示

)(12

??∑=n X xi n

式中

若单次测量值的估计标准偏差为s(x)

(()n

X s X s = 由此可见

而测量次数的增加意味着测量

时间和测量成本的增长

n 取4~20次

几种概率分布

正态分布

k=1, p=68.27% k=2, p=95.45% k=2.576, p=99% k=3, p=99.73%

均匀分布

当用a 表示均匀分布的半宽度时

（ｘ）＝ａ／3

三角分布

三角分布的标准偏差为

(x)=a/2

t 分布

á??????ú±?á?

协力差

各自的误差之积的期望

x )(y-

Q(X,Y)=

)

()()

,(Y X Y X V σσ

合成标准不确定度的计算修订稿

合成标准不确定度的计算 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

第七讲合成标准不确定度的计算减小字体增大字体作者：李慎安?来源：发布时间：2007-05-08 10:19:04 计量培训：测量不确定度表述讲座国家质量技术监督局李慎安合成标准不确定u c的定义如何理解？合成标准不确定度无例外地用标准偏差给出，其符号u以小写正体c作为下角标；如给出的为相对标准不确定度，则应另加正体小写下角标rel，成为u crel。按《JJF1001》定义为:当测量结果是由若干个其他量的值求得时，按其他各量的方差和协方差算得的标准不确定度。如各量彼此独立，则协方差为零；如不为零(相关情况下)，则必须加进去。上述定义可以理解为:当测量结果的标准不确定度由若干标准不确定度分量构成时，按方和根(必要时加协方差)得到的标准不确定度。有时它可以指某一台测量仪器，也可以指一套测量系统或测量设备所复现的量值。在某个量的不确定度只以一个分量为主，其他分量可忽略不计的情况下，显然就无所谓合成标准不确定度了。什么是输入量、输出量在间接测量中，被测量Y不能直接测量，而是通过若干个别的可以直接测量的量或是可以通过资料查出其值的量，按一定的函数关系得出: Y=f(X1，X2，…，X n) 其中X i为输入量，而把Y称之为输出量。例如:被测量为一个立方体的体积V，通过其长l、宽b和高h三个量的测量结果，按函数关系 V=l·b·h计算，则l，b，h为输入量，V为输出量。什么叫作线性合成例如在测量误差的合成计算中，其各个误差分量，不论是随机误差分量还是系统误差分量，当合成为测量误差时，所有这些分量按代数和相加。这种合成的方法称为线性合成。不确定度的各个分量如彼此独立，则恒用方和根的方式合成。但如果其中某两个分量彼此强相关，且相关系数r=+1，则合成时是代数相加，即线性合成而非方和根合成。什么叫灵敏系数当输出量Y的估计值y与输入量X i的估计值x1，x2，…x n之间有

标准不确定度的A类评定

标准不确定度的A类评定减小字体增大字体作者：李慎安来源：https://www.doczj.com/doc/75555260.html, 发布时间：2007-04-28 08:52:07 计量培训：测量不确定度表述讲座国家质量技术监督局李慎安 5.1 A类评定的基本方法是什么？用统计方法(参阅4.1)评定标准不确定度称为不确定度的A类评定，所得出的不确定度称为A类标准不确定度，简称A类不确定度。当它作为一个分量时，无例外地只用标准偏差表征。标准不确定度A类评定的基本方法是采用贝塞尔公式计算标准差s的方法。一个被测量Q(既可以是输入量中的一个，也可以是输出量或被测量)在重复性条件下或复现性条件下重复测量了n次，得到n个观测结果q1，q2，…，q n，那么，Q的最佳估计即是这n个观测值的算术平均值: 由于n只是有限的次数，故又称为样本平均值，它只是无限多次(总体)平均值的一个估计。n越大，这个估计越可靠。每次的测量结果q i减称为残差v i，v i=(q i-)，因此有n个残差。残差的平方和除以n-1就是实验方差s2(q i)，即一次测量结果的实验方差，其正平方根即为实验标准差s(q i)，当用它来表述一次测量结果的不确定度u(q i)时，有s(q)=u(q i)，或简写成s=u。请注意，今后不再把s作为A类不确定度的符号，把u作为B类不确定度的符号，而是不分哪一类，标准不确定度均用u表示。上述的计算程序就是3.1给出的程序。平均值的标准偏差s()或其标准不确定度u()为: 必须注意上式中的n指所用的次数。在实际工作中，为了得到一个较为可靠的实验标准偏差s(q i)，往往作较多次的重复测量(n较大，自由度ν也较大)；但在给出被测量Q i测量结果q时，只用了较少的重复观测次数(例如往往只有4次)。那么，4次的平均值的标准偏差就是s(q i)/4=0.5×s(q i) 但是，如果用于评定s(q i)时的n个观测值，直接用于评定s()(n个的平均)，则成为下式: 5.2 除基本方法外还有哪些简化的方法？用于何种场合？在JJF1059中提出了另外的一种简化方法，称之为极差法，极差R定义为一个测量列

不确定度的计算

测量误差与不确定度评定测量误差 1、测量误差和相对误差（1）、测量误差测量结果减去被测量的真值所得的差，称为测量误差，简称误差。这个定义从20世纪70年代以来没有发生过变化，以公式可表示为：测量误差＝测量结果－真值。测量结果是由测量所得到的赋予被测量的值，是客观存在的量的实验表现，仅是对测量所得被测量之值的近似或估计，显然它是人们认识的结果，不仅与量的本身有关，而且与测量程序、测量仪器、测量环境以及测量人员等有关。真值是量的定义的完整体现，是与给定的特定量的定义完全一致的值，它是通过完善的或完美无缺的测量，才能获得的值。所以，真值反映了人们力求接近的理想目标或客观真理，本质上是不能确定的，量子效应排除了唯一真值的存在，实际上用的是约定真值，须以测量不确定度来表征其所处的范围。因而，作为测量结果与真值之差的测量误差，也是无法准确得到或确切获知的。过去人们有时会误用误差一词，即通过误差分析给出的往往是被测量值不能确定的范围，而不是真正的误差值。误差与测量结果有关，即不同的测量结果有不同的误差，合理赋予的被测量之值各有其误差并不存在一个共同的误差。一个测量结果的误差，若不是正值（正误差）就是负值（负误差），它取决于这个结果是大于还是小于真值。实际上，误差可表示为：误差＝测量结果－真值＝（测量结果－总体均值）＋（总体均值－真值）＝随机误差＋系统误差

（2）、相对误差测量误差除以被测量的真值所得的商，称为相对误差。 2、随机误差和系统误差（1）、随机误差测量结果与重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差，称为随机误差。随机误差＝测量结果－多次测量的算术平均值（总体均值）重复性条件是指在尽量相同的条件下，包括测量程序、人员、仪器、环境等，以及尽量短的时间间隔内完成重复测量任务。此前，随机误差曾被定义为：在同一量的多次测量过程中，以不可预知方式变化的测量误差的分量。随机误差的统计规律性： ○1对称性：绝对值相等而符号相反的误差，出现的次数大致相等，也即测得值是以它们的算术平均值为中心而对称分布的。由于所有误差的代数和趋于零，故随机误差又具有低偿性，这个统计特性是最为本质的；换言之，凡具有低偿性的误差，原则上均可按随机误差处理。 ○2有界性：测得值误差的绝对值不会超过一定的界限，也即不会出现绝对值很大的误差。 ○3单峰性：绝对值小的误差比绝对值大的误差数目多，也即测得值是以它们的算术平均值为中心而相对集中地分布的。（2）、系统误差在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均

测量不确定度的方法

测量不确定度评定U,p,k,u代表什么？当测量不确定度用标准偏差σ表示时，称为标准不确定度，统一规定用小写拉丁字母“u”表示，这是测量不确定度的第一种表示方式。但由于标准偏差所对应的置信水准(也称为置信概率)通常还不够高，在正态分布情况下仅为68.27%，因此还规定测量不确定度也可以用第二种方式来表示，即可以用标准偏差的倍数kσ来表示。这种不确定度称为扩展不确定度，统一规定用大写拉丁字母U表示。于是可得标准不确定度和扩展不确定度之间的关系: U=kσ=ku 式中k为包含因子。扩展不确定度U表示具有较大置信水准区间的半宽度。包含因子有时也写成kp的形式，它与合成标准不确定度uc(y)相乘后，得到对应于置信水准为p的扩展不确定度Up=kpuc(y)。在不确定度评定中，有关各种不确定度的符号均是统一规定的，为避免他人的误解，一般不要自行随便更改。在实际使用中，往往希望知道测量结果的置信区间，因此还规定测量不确定度也可以用第三种表示方式，即说明了置信水准的区间的半宽度a来表示。实际上它也是一种扩展不确定度，当规定的置信水准为p时，扩展不确定度可以用符号Up表示。测量不确定度评定步骤？评定与表示测量不确定度的步骤可归纳为 1）分析测量不确定度的来源，列出对测量结果影响显著的不确定度分量。 2）评定标注不确定度分量，并给出其数值ui和自由度vi。 3）分析所有不确定度分量的相关性，确定各相关系数ρij。 4）求测量结果的合成标准不确定度，则将合成标准不确定度uc及自由度v . 5）若需要给出展伸不确定度，则将合成标准不确定度uc乘以包含因子k，得展伸不确定度 U=kuc。 6）给出不确定度的最后报告，以规定的方式报告被测量的估计值y及合成标准不确定度uc 或展伸不确定度U，并说明获得它们的细节。根据以上测量不确定度计算步骤，下面通过实例说明不确定度评定方法的应用。我们单位的不确定度都是我写，其实计算不确定度，并写出报告，整体来说也就分几个步骤，一、概述二、数学模型三、输入量的标准不确定度评定这里面就包括数学模型里所有影响结果的参量，找出所有影响因素，计算各个影响量的标准不确定度，其中又分为A类评定和B类评定这个按B类评定进行计算，影响万用表的因素也很多，比如万用表的仪器设备检定证书中如果有不确定度，可以直接用，如果没有，就看给出的允许误是多少，用这个数字除以根号3，得出误差的标准不确定度。还有要考虑温湿度的影响，以及人为读数误差（不知道你们那个万用表是不是人工读数），基本上万用表就考虑这些因素差不多了，你就是一个万用表的读书不确定度，一般按正态分布，K取根号3，一般会把标准不确定度先转换成相对标准不确定度，这样都变成无量纲的，方便后边合成。四、计算合成不确定度五、计算扩展不确定度六、最后的不确定度表示一般试验室能力验证，查的就是不确定度报告，按这个格式就可以

测量不确定度评定报告(完整资料).doc

此文档下载后即可编辑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XI 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

标准不确定度B类评定的举例

标准不确定度B类评定的举例：（例1）校准证书上给出标称值为1000g的不锈钢标准砝码质量m s的校准值为，且校准不确定度为24g（按三倍标准偏差计），求砝码的标准不确定度。评定：a =U =24g k=3 则砝码的标准不确定度为u B(m s)= 24g/3 =8g （例2）校准证书上说明标称值为10的标准电阻，在23℃时的校准值为，扩展不确定度为90，置信水平为99%，求电阻的相对标准不确定度。评定：由校准证书的信息知道： a =U99=90，P =；p241 假设为正态分布，查表得到k=；则电阻校准值的标准不确定度为： u B(R S)=90/=35 相对标准不确定度为：u B(R S)/ R S=×10-6。 (例3)手册给出了纯铜在20℃时线热膨胀系数20(Cu)为×10-6℃-1，并说明此值的误差不超过×10-6℃-1，求20(Cu)的标准不确定度。评定：根据手册，a =×10-6℃-1，依据经验假设为等概率地落在区间内，即均匀分布，查表得，铜的线热膨胀系 k 3

数的标准不确定度为： u ( 20)=×10-6℃-1/ =×10-6℃-1 (例4) 由数字电压表的仪器说明书得知，该电压表的最大允许误差为（14×10－6×读数+2×10－6×量程），在10 V 量程上测1 V 时，测量10次，其平均值作为测量结果， V = V ，求电压表仪器的标准不确定度。评定：电压表最大允许误差的模为区间的半宽度： a =(14×10-6× +2×10－6×10 V ）=33×10-6 V=33 V 。设在区间内为均匀分布，查表得到。则：电压表仪器的标准不确定度为： u (V )= 33 V/3=19 V [案例]：某法定计量技术机构为要评定被测量Y 的测量结果y 的合成标准不确定度u c (y )时，y 的输入量中，有碳元素C 的原子量，通过资料查出C 的原子量Ar （C ）为：Ar (C ）=±。资料说明这是国际纯化学和应用化学联合会给出的值。如何评定C 的原子量不准引入的标准不确定度分量案例分析：问题在于：①±是否是碳元素原子量的不确定度；②如何评定碳元素C 的原子量不准引入的标准不确定度分量。依据JJF1059-1999《测量不确定度的表式和评定》第5节《标准不确定度的B 类评定》， ①如果对没有关于不确定度的说明，一般可认为±不是不确定度，它是允许误差限，也就是Ar (C ）=±，说明Ar (C ）值33k

什么是不确定度

什么是不确定度在测量过程中，各项误差合成后得到的总极限误差称为测量的不确定度，他是表示由于测量过程中各项误差影响而使测量结果不能肯定的误差范围。测量误差=测量值-真值，测量值>真值，为正差；测量值<真值，为负差。由于我们习惯了测量误差这个概念，现在提出测量不确定度，确实理解起来比较困难。测量不确定度目前在各种资料上给出的解释不尽相同，但本质都是相同的。我们可以这样简单的理解：测量误差为一个确定值（尽管被测量真值是一个未知量），而不确定度是被测量真值所处一个范围的评定或由于测量误差致使测量结果不能肯定的程度。（这是我个人理解所得，上课的时候也是这样教学生的）由ISO、IEC、BIPM、IFCC、IUPAC、IUPAP、OIML七个国际组织共同组成国际测量不确定度工作组，在1NC-1（1980）建议书的基础上，起草制定了《测量不确定度表示指南》（GUM）。1993年，GUM以7个国际组织的名义正式由ISO颁布实施，并在1995年作了修订。为了贯彻GUM在我国的实施，由全国法制计量委员会委托中国计量科学研究院起草制定了国家计量技术规范《测量不确定度评定与表示》（JJF1059-1999）。该规范原则上等同GUM的基本内容，作为我国统一准则对测量结果及其质量进行评定、表示和比较。国家计量技术规范《测量不确定度评定与表示》（JJF1059-1999）中，对测量不确定度定义为：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。此参数可以是标准差或其倍数，或说明了置信水准的区间的半宽度，其值恒为正值。测量不确定度测量不确定度是指“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”。这个定义中的“合理”，意指应考虑到各种因素对测量的影响所做的修正，特别是测量应处于统计控制的状态下，即处于随机控制过程中。也就是说，测量是在重复性条件(见JJG1001－1998《通用计量术语及定义》第5 6条，本文××条均指该规范的条款号)或复现性条件(见5 7条)下进行的，此时对同一被测量做多次测量，所得测量结果的分散性可按5 8条的贝塞尔公式算出，并用重复性

不确定度计算

2、不确定度各分量的评定根据测量步骤可知，测量氨氮质量的不确定度来源有几个方面，一是由标准曲线配制所产生的不确定度，二是测试过程所产生的不确定度。按《化学分析中不确定度的评估指南》，对于只涉及积或商的模型，例如：c N=m/v，合成标准不确定度为：式中，u(c)为质量m和体积v的合成标准测量不确定度，mg/L； u(m)为质量m的标准测量不确定度，ug； u(v)为体积v的标准测量不确定度，mL。 2.1 取样体积引入的相对不确定度u rel(v) 所取水样用50mL单标线吸管移取。查JJG 196－2006《常用玻璃量器检定规程》，A级50mL 单标线吸管的容量允差为0.05mL，根据JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》的规定，标定体积为三角分布，则容量允差引入的不确定度为：u(△V)=0.050/√6 。根据制造商提供的信息，吸量管校准温度为20℃，设实验室内温度控制在±5℃范围内波动，与校准时的温差为5℃，由膨胀系数(以水的膨胀系数计算)为2.1×10-4/℃得到50mL水样的标准不确定度为（假定为均匀分布）：

2.2重复性测定引入的相对不确定度u rel(rep) 采用A类方法评定，与重复性有关的合成标准不确定度均包含其中。对某水样进行7次重复性测定，所得结果如下：1.33、1.35、1.34、1.34、1.35、1.38、1.35mg/L，平均值 1.35 mg/L。重复测量数据的标准不确定度为： 2.3 铵（以氮计）的绝对量m引入的不确定度u rel(m) 2.3.1 配制过程中引入的不确定度u rel(1)

a.) 标准贮备液的不确定度u rel(1－1)：包括纯度、称量、体积及摩尔质量计算4个部分，其中，摩尔质量计算不确定度可省略不计（与其它因素相比，其对标准浓度计算相差1－2个数量级）。纯度p：按供应商提供的参考数据，分析纯氯化铵[NH4Cl]纯度为≥99.5%，将该不确定度视为矩形分布，则标准不确定度为u(p) =0.5/√3＝28.9×10-4；称量m：经检定合格的天平最大允许误差±0.1mg，将该不确定度视为矩形分布，标准偏差为 0.058mg，称量3.819g时的相对标准偏差为u(m) =0.152×10-4；体积v：影响体积的主要不确定度有校准及温度。其一“校准影响”，根据JJG 196－2006《常用玻璃量器检定规程》，校准温度20℃时A级1000mL容量瓶的容量允差为0.4mL，根据《测量不确定度评定与表示》的规定，标定体积为三角分布，则容量允差引入的不确定度为，其相对标准不确定度为0.164/1000=1.64×10-4。其二“温度影响”，根据制造商提供的信息，容量瓶校准温度为20℃，设实验室内温度控制在±5℃范围内波动，则引起的体积变化为1000×5×2.1×10- 4=1.05mL，假定为均匀分布，k= ，则温度引起的容量瓶体积标准不确定度为，其相对标准不确定度为6.06×10-4。所以综合这两个影响因素，u rel(v)= 6.28×10-4 综上所述，校准贮备液不确定度为： b.) 5mL移液管移取标准贮备液引入的不确定度u rel(1－2)：按检定证书，5mL 单标线吸管（A级）最大允差为0.025mL，假定为三角分布，则校准体积的相对标准不确定度为0.00204（计算过程略）；在±5℃引起的体积变化为0.00525mL，按均匀分布，则温度引起的体积标准不确定度为 0.00303mL，其相对标准不确定度为6.06×10-4，所以，5mL单标线吸管相对合成标准不确定度为： u rel(1－2)＝2.13×10-3 c.) 500mL移液管移取标准贮备液引入的不确定度u rel(1－3)：按检定证书，500mL 单标线吸管（A级）最大允差为0.25mL，假定为三角分布，则校准体积的相对标准不确定度为2.04×10-4（计算过程

测量不确定度基础知识试卷word版本

测量不确定度基础知识试卷

测量不确定度基础知识考核试题分数：一判断题 1. 测量不确定度是表征被测量之值分散性的一个参数（） 2. 标准不确定度就是计量标准器的不确定度（） 3. 测量不确定度是一个定性的概念（） 4. 单次测量的标准差是一次测量得到的标准差（） 5. 正态分布是t分布的一种极端情况（即样本数无穷大的情况）（）二填空题 1.计算标准偏差的贝塞尔公式是 2.不确定度传播律的公式是 3.对服从正态分布的随机变量x来说，在95%的置信区间内，对应的包含因子k = 4.已知随机变量x的相对标准不确定度为)(x u rel ，其（绝对）标准不确定度为)(x u= 5.已知某测量值y = 253.6kg，其扩展不确定度为0.37kg，，请正确表达测量结果y = 三选择题 1.用对观测列进行统计分析的方法评定标准不确定度称为（） A B类评定 B 合成标准不确定度 C 相对标准不确定度 D A类评定 2.一个随机变量在其中心值附近出现的概率密度较大，该随机变量通常估计为（） A 三角分布 B均匀分布 C 正态分布 D 梯形分布 3.对一个量x进行多次独立重复测量，并用平均值表示测量结果，则应用（）式计算标准偏差 A 1) ( ) ( 2 - - =∑ n x x x s k B )1 () ( ) ( 2 - - =∑ n n x x x s k

C n x ∑-=2)(lim )(μμσ D )1()()(2 --=∑∑n m x x x s k p 4. 若已知随机变量x 的变化范围为mm 0.6±；估计其分布为正态分布，则标准不确定度为（） A 2mm B 6mm C 1.8mm D 0.3mm 5. 用砝码检定一台案秤，对此项工作进行不确定度评定，则应评定的量是（） A 砝码的不确定度 B 台秤的不确定度 C 台秤的示值误差 D 台秤的示值误差的不确定度四计算题 1. 对某一物体质量进行6次测量，得到6个测量值 m 1=158.2g, m 2=158.3g, m 3=158.0g m 4=158.6g, m 5=158.1g, m 6=158.3g 求平均值的标准不确定度)(m u 2. 说明书给出电子秤的示值误差的范围为g 2.0±，资料未给出其他信息，求示值误差给称量带来的标准不确定度)(m u ?。 3. 将以上两个不确定度合成，则合成标准不确定度为c u =？ 4. 如欲使上题中计算出的不确定度达到大约95%的置信概率，则扩展不确定度U =？（简易评定） 5. 正确表达最终的测量结果

不确定度的计算方法(可编辑修改word版)

(U u )2 + (U w )2 u w = = = = 测量结果的正确表达被测量 X 的测量结果应表达为： X = X ± U (仪仪 ) 表 1 常用函数不确定度合成公式其中 X 是测量值的平均值，U 是不确定度。例如：用最小刻度为 cm 的直尺测量一长度最终结果为：L =(0.750±0.005)cm ；测量金属丝杨氏模量的最终结果为：E =(1.15±0.07)×1011Pa 。 1. 不确定度的计算方法 2 N = X αY β Z γ U N = N 直接测量不确定度的计算方法 U = 1. 在函数关系是乘除法时,先计算相对不确定度( U N )比较方便.例如表中第二行 N 的公式. 2. 不确定度合成公式可以联合使用. 其中： S = 为标准差； sin θ u 例如: 若 τ ,令u sin θ ， w 3φ 则 τ . 3φ w ?仪是仪器误差，一般按仪器最小分度的一半计算，但是游标卡尺和角游标按最小分度计算。也可按仪器级别计算或查表。间接测量不确定度的合成方法根据表中第二行公式,有: U τ = ; τ 间接测量 N = f (x , y , z ,??仪的平均值公式为： N = f (x , y , z ,??仪；根据表中第一行公式,有: U w = = 3U φ ; 不确定度合成公式为：U N = 根据表中第三行公式,有: 。 U u = cos θ ?U θ . 也可根据表 1 中的公式计算间接测量的不确定度。所以, U τ = τ ? = τ S 2 + ? 2 仪 ∑ ( X - X ) 2 i n -1 ( ) ?U + ( ) ?U + ( ) ?U + ? N 2 2 ? N 2 2 ? N 2 2 ?X X ?Y Y ?Z Z α 2 (U X ) 2 + β 2 (U Y ) 2 + γ 2 (U Z ) 2 X Y Z 32U 2 φ

不确定度测定汇总 ()

测量不确定度评定与表示测量的目的是确定被测量值或获取测量结果。有测量必然存在测量误差，在经典的误差理论中，由于被测量自身定义和测量手段的不完善，使得真值不可知，造成严格意义上的测量误差不可求。而测量不确定度的大小反映着测量水平的高低，评定测量不确定度就是评价测量结果的质量。图1 1 识别测量不确定度的来源测量不确定度来源的识别应从分析测量过程入手，即对测量方法、测量系统和测量程序作详细研究，为此必要时应尽可能画出测量系统原理或测量方法的方框图和测量流程图。检测和校准结果不确定度可能来自： (1)对被测量的定义不完善； (2)实现被测量的定义的方法不理想； (3)取样的代表性不够，即被测量的样本不能代表所定义的被测量； (4)对测量过程受环境影响的认识不全，或对环境条件的测量与控制不完善； (5)对模拟仪器的读数存在人为偏移； (6)测量仪器的计量性能 (如最大允许误差、灵敏度、鉴别力、分辨力、死区及稳定性等)的局限性，即导致仪器的不确定度； (7)赋予计量标准的值或标准物质的值不准确； (8)引用于数据计算的常量和其它参量不准确； (9)测量方法和测量程序的近似性和假定性； (10)在表面上看来完全相同的条件下，被测量重复观测值的变化。分析时，除了定义的不确定度外，可从测量仪器、测量环境、测量人员、测量方

法等方面全面考虑，特别要注意对测量结果影响较大的不确定度来源，应尽量做到不遗漏、不重复。 2 定义 2.1 测量误差简称误差，是指“测得的量值减去参考量值。” 2.2 系统测量误差简称系统误差，是指“在重复测量中保持恒定不变或按可预见的方式变化的测量误差的分量。” 系统测量误差的参考量值是真值，或是测量不确定度可忽略不计的测量标准的测量值，或是约定量值。系统测量误差及其来源可以是已知的或未知的。对于已知的系统测量误差可以采用修正来补偿。系统测量误差等于测量误差减随机测量误差。 2.3 随机测量误差简称随机误差，是指“在重复测量中按不可预见的方式变化的测量误差的分量。” 随机测量误差的参考量值是对同一个被测量由无穷多次重复测量得到的平均值。随机测量误差等于测量误差减系统测量误差。图2 测量误差示意图 2.4 测量不确定度简称不确定度，是指“根据用到的信息，表征赋予被测量值分散性的非负参数。” 测量不确定度一般由若干分量组成。其中一些分量可根据一系列测量值的统计分布，按测量不确定度的A类评定（随机效应引起的）进行评定，并用标准偏差表征；而另一些分量则可根据基于经验或其它信息所获得的概率密度函数，按测量不确定度的B类评定（系统效应引起的）进行评定，也用标准偏差表征。 2.5 标准不确定度是“以标准偏差表示的测量不确定度。”

JJF1059不确定度的表示和理解

JJF1059—1999《测量不确定度评定与表示》理解与应用江苏省计量协会、江苏省计量测试学会二○○六年四月

1.引言 1.1GB/T19022—2003/ISO10012：2003《测量管理体系测量过程和测量设备的要求》标准的7.3.1《测量不确定度》对体系的要求是“测量管理体系覆盖的每个测量过程都应评价测量不确定度”。在体系的现场审核时，往往要求企业提供以下几个方面所作的测量不确定度评定的资料： ——所有自校准项目的测量不确定度评定的资料； ——所有高度控制过程的测量不确定度评定的资料。另外，在体系的现场审核时所作的试验项目应作出测量结果的不确定度评定；企业所建立的最高计量标准，也应有相应的检定结果的不确定度评定的资料。综上，企业的计量检测人员应具备测量不确定度评定的能力。 1.2与测量不确定度评定与应用相关的定义与术语概念分辨率与分辨力测量设备测量范围与量程计量特性准确度等级准确度允许误差不确定度定义测量人员标准方法：如检定规程、校准规范等测量方法非标准方法：如自编的检测方法等测量过程要素环境条件绝对误差：0x x -=? 测量误差相对误差：0 x r ?= ? 引用误差：N x r ?= （测量）不确定度 2.测量不确定度 2.1测量不确定度的概念（是什么？） 2.1.1测量的随机效应 2.1.1.1随机事件的数字特征测量是一个随机事件。随机事件具有两个重要的数字特征，即试验结果的集中性和试验结果的分散性。集中性的含义是：随机事件的任一次试验，都是一个可能，只有进行无数次试验才能反映事件的规律。其规律即是，在所有的试验结果中中间的密度高，越往两端密度越低。最理

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)

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

第八讲扩展不确定度的计算

第八讲扩展不确定度的计算减小字体增大字体作者：李慎安来源：https://www.doczj.com/doc/75555260.html, 发布时间：2007-05-08 10:33:45 计量培训：测量不确定度表述讲座国家质量技术监督局李慎安 8.1 什么叫扩展不确定度？按《JJF1001》扩展不确定度定义为:确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。也称展伸不确定度或范围不确定度。符号为大写斜体U，U P。当除以被测量之值后，称为相对扩展不确定度，符号为U rel，U prel。符号中的p为置信概率，一般取95%，99%，这时其符号成为U95，U99，U95rel或U99rel。定义中所指大部分，最常用的是95%和99%。扩展不确定度过去曾称总不确定度(overall uncertainty)，这一名称已为《导则》所禁止使用，因其从含义上易与合成不确定度混淆。扩展不确定度是比合成标准不确定度大的一个参数，它等于合成标准不确定度乘以包含因子k后的值，对于合成标准不确定度而言，它是成倍地被扩大了的一个值。 8.2 扩展不确定度分成几种？扩展不确定度根据所乘的包含因子k的不同，分成两大类。当包含因子k之值取2或3时，扩展不确定度U只是合成标准不确定度u C的k倍。在给出U时，必须指明k的取值。实际上，这时的U所包含的信息与u C一样，并未因乘以k后，其信息有所增多。此外，还有一种包含因子k p，它是为了使扩展不确定度所给出的区间内能有概率为p的合理赋予被测量之值含于其中所必须有的因子。所得到的扩展不确定度为U p。一般，只在被测量Y可能值y的分布类型可估计为正态时才给出U P。这时的k p之值，按u c(y)的有效自由度υeff，通过本讲座6.6中的表得出，即t p值，k p=t p(υ)。随υ的增大，k有所降低，随p的增大，k p有所增加。与上述类似，相对扩展不确定度亦有两种。 8.3 什么情况下使用U，什么情况下使用U p来说明测量结果的不确定度？ (1)根据有关测量仪器校准的技术规范。例如，以下技术规范规定取k=3，JJF2002，2003，2004，2018，2019，2025，2026，2030，2032～2041，2045，2446等，不一一例举。而以下技术规范规定取k=2，JJF2049，2050，2072，2089等。也有一些技术规范规定用U95，如JJF2006，2061，等。规定采用U99的如JJF2020，2056，146等。 (2)可以估计被测量Y估计值y之分布接近正态时，可给出U p，否则只能给出U。 8.4 什么情况下可用包含因子k95=2及k99=3？如果y的分布是比较理想的正态分布，那么，当合成标准不确定度u C(y)的有效自由度充分大时，即可做出这样较简单的处理，例如，在p=95%时，自由度为12，这时，按本讲座6.6，k p=2.18，如取k p=2，其值小了不到十分之一，应该说就无足轻重了。当p=99%时，υeff无穷大的k p=2.58≈2.6，整化为k99=3，已较保守；而当υeff=20时，k99之值为2.85，它比2.6大约大十分之一，因此，这时如不用2.85而用2.6，所得U99也只小十分之一左右，应可忽略。因此，在《JJF1059》中所要求的有效自由度应充分大，拿十分之一作为可忽略的标准，则对于p=95%时，υeff应大于12，对于p=99%，应大于20。 8.5 什么情况下，虽未计算合成标准不确定度u c(y)的有效自由度，取包含因子k=2给出的扩展不确定度U可以估计是置信区间在p=95%的半宽，可否在检定证书中给出其值为U95？虽未算出υeff，但其值估计不太小，例如，大于12，而且，可以估计Y的估计值的分布接近正态，这时，一般可以认为U=2u c(y)的置信概率p大约为95%。但是不能在证书上给出其值为U95之值。

不确定度

不确定度不确定度的含义是指由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。反过来，也表明该结果的可信赖程度。它是测量结果质量的指标。不确定度愈小，所述结果与被测量的真值愈接近，质量越高，水平越高，其使用价值越高；不确定度越大，测量结果的质量越低，水平越低，其使用价值也越低。在报告物理量测量的结果时，必须给出相应的不确定度，一方面便于使用它的人评定其可靠性，另一方面也增强了测量结果之间的可比性。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。注： 1、测量不确定度包括由系统影响引起的分量，如与修正量和测量标准所赋量值有关的分量及定义的不确定度。有时对估计的系统影响未作修正，而是当作不确定度分量处理。 2、此参数可以是诸如称为标准测量不确定度的标准偏差（或其特定倍数），或是说明了包含概率的区间半宽度。 3、测量不确定度一般由若干分量组成。其中一些分量可根据一系列测量值的统计分布，按测量不确定度的A类评定进行评定，并可用标准差表征。而另一些分量则可根据基于经验或其他信息所获得的概率密度函数，按测量不确定度B类评定进行评定，也是用标准差表征。 4、通常，对于一组给定的信息，测量不确定度是相应于所赋予被测量的值的。该值的改变将导致响应的不确定度的改变。[1] 作用测量不确定度是目前对于误差分析中的最新理解和阐述，以前用测量误差来表述，但两者具有完全不同的含义。更准确地定义为测量不确定度。它表示由于测量误差的存在而对被测量值不能确定的程度。计算不确定度的值即为各项值距离平均值的最大距离。例：有一列数。A1,A2, ... , An，它们的平均值为A，则不确定度为：max{ |A - Ai|, i = 1, 2, ..., n} 概念区别不确定度与误差统计学家与测量学家一直在寻找合适的术语正确表达测量结果的可靠性。譬如以前常用的偶然误差，由于“偶然”二字表达不确切，已被随机误差所代替。“误差”二字的词义较为模糊，如讲“误差是±1%”，使人感到含义不清晰。但是若讲“不确定度是1%”则含义是明确的。因而用随机不确定度和系统不确定度分别取代了随机误差和系统误差。测量不确定度与测量误差是完全不同的概念，它不是误差，也不等于误差。测量不确定度和标准不确定度表征合理的赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数，称为测量不确定度。这是JJF 1001—1998《通用计量术语及定义》中，对其作出的最新定义。测量不确定度是独立而又密切与测量结果相联系的、表明测量结果分散性的一个参数。在测量的完整的表示中，应该包括测量不确定度。测量不确定度用标准偏差表示时称为标准不确定度，如用说明了置信水准的区间的半宽度的表示方法则称为扩展不确定度。分类区别

不确定度考试题

不确定度评定理论知识考试试题部门/实验室：姓名：考试时间：评卷人：成绩：一、填空题：（共5６分） 1、不确定度分量的评定方法分为二种，一种是用对观测列进行统计分析的方法，也称A类评定，另一种是用不同于对观测列进行统计分析的方法，也称B类评定。 2、不确定度是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。 3、测量结果的准确度是测量结果与被测量的真值之间的一致程度。一般用重复性和复现性来表示。 4、[测量结果的]重复性是在相同条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。相同条件（重复性条件）包括：相同的测量程序；相同的观测者；在相同的条件下使用相同的测量仪器；相同地点；在短时间内重复测量。重复性可以用测量结果的分散性定量地表示。 5、包含因子是为求得扩展不确定度，对合成标准不确定度所乘之数字因子。 6、误差是测量结果减去被测量的真值。 7、影响检测结果的不确定度因素主为：人、机、料、法、环、测、抽、样。 8、概述的内容主要是1,人员操作； 2,设备；3,标准方法；4,设备的溯源性;5,参考标准和标准物质。 9、A类评定方法是用对观测列进行统计分析的方法。 10、当测量结果取n次观测列值的平均值X时,A类评定为标准不确定度。二、判断题：（每题２分，共计2４分） 1、数字显示式测量仪器，若分辨力为ó，则：U（Xi）=0.29ó。（√） 2、在改变了测量条件下，同一被测量的测量结果之间的一致性叫重复性。（×）

3、误差是测量结果减去被测量的约定真值。（×） 4、不确定度适用于需给出测量不确定度以及判断测量结果是否处于合理的不确定度范围内的情况。（√） 5、检测结果处于某一窄限，需依不确定度做出满足某些规范的决定。（×） 6、在化学分析中评定不确定度时，还应考虑到样品的均匀性、反应效率、分析空白、基体效应、干扰影响、回收率等不确定度分量对合成不确定度的作用。（√） 7、B 类评定是用不同于对观测列进行统计分析的方法。（√） 8、对于测量不确定度评定只涉及输入量的和或差的数学模型，采用相对标准不确定度的形式合成。（×） 9、对于测量不确定度评定只涉及输入量的积或商的数学模型，采用标准不确定度的形式合成。（×） 10、扩展不确定度U 由合成标准不确定度Uc 乘包含因子k 得到。（√） 11、检测结果为100.02147g,扩展不确定度为0.70mg,k=2,报告可写为： 100.02147g,U=0.70mg ；k=2。（√） 12、当测试样品在分析前要储存一段时间，则存储条件可能影响结果。存储时间以及存储条件因此也被认为是不确定度来源。（√）三、简答题：(注：每题10分，共20分。) 1、在平行试验的条件下列出数学模型。用贝塞尔公式计算出的实验标准差S 1 -n X -X s n 1i 2i ∑==）（—

不确定度评估基本方法

三、检测和校准实验室不确定度评估的基本方法 1、测量过程描述：通过对测量过程的描述，找出不确定度的来源。内容包括：测量内容；测量环境条件；测量标准；被测对象；测量方法；评定结果的使用。不确定度来源： ● 对被测量的定义不完整； ● 实现被测量的测量方法不理想； ● 抽样的代表性不够，即被测样本不能代表所定义的被测量； ● 对测量过程受环境影响的认识不周全，或对环境的测量与控制不完善； ● 对模拟式仪器的读数存在人为偏移； ● 测量仪器的计量性能(如灵敏度、鉴别力、分辨力、死区及稳定性等)的局限性； ● 测量标准或标准物质的不确定度； ● 引用的数据或其他参量（常量）的不确定度； ● 测量方法和测量程序的近似性和假设性； ● 在相同条件下被测量在重复观测中的变化。 2、建立数学模型：建立数学模型也称为测量模型化，根据被测量的定义和测量方案，确立被测量与有关量之间的函数关系。 ● 被测量Y 和所有个影响量i X ),2,1(n i ，?=间的函数关系，一般可写为 ),2,1(n X X X f Y ，?=。 ● 若被测量Y 的估计值为y ，输入量i X 的估计值为i x ，则有),x ,,x f(x y n ?= 21。有时为简化起见，常直接将该式作为数学模型，用输入量的估计值和输出量的估计值代替输入量和输出量。 ● 建立数学模型时，应说明数学模型中各个量的含义。 ● 当测量过程复杂，测量步骤和影响因素较多，不容易写成一个完整的数学模型时，可以分步评定。 ● 数学模型应满足以下条件： 1) 数学模型应包含对测量不确定度有显著影响的全部输入量，做到不遗漏。 2) 不重复计算不确定度分量。

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