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JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示培训讲义(北理)

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测量不确定度评定与表示学习培训

测量不确定度评定与表示学习培训
3 北京国质联企业管理中心
学习提纲
一、 测量不确定度评定的技术规范 及其适用条件 二、测量不确定度评定中的一些基 本术语及概念 三、GUM法评定测量不确定度 四、蒙特卡洛法评定测量不确定度 简介
4 北京国质联企业管理中心

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北京国质联企业管理中心
（2）我国相关计量技术规范的制修订情况 1999年1月我国颁布了国家计量技术规范 JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》 对全国范围内使用和评定测量不确定度，尤 其是在计量标准的建立、计量技术规范的制 定、证书/报告的发布和量值的国际国内比 对等方面起到了重要的指导和规范作用，使 我国对测量结果的表述与国际一致。
6 北京国质联企业管理中心
ISO/IEC Guide 98 “测量不确定度”， 包括五个部分。
ISO/IEC Guide 98-1，第1部分：对测量不确定度表示指 南的介绍； ISO/IEC Guide 98-2，第2部分：概念和基本原理 ISO/IEC Guide 98-3:2008，第3部分：测量不确定度表 示指南（简称GUM），其内容与GUM:1995基本相同，仅作 了少量修改； ISO/IEC Guide 98-4，第4部分：测量不确定度在合格评 定中的作用 ISO/IEC Guide 98-5， 第5部分：最小二乘法的应用 除98-1和98-3外，其余待发布。 稍后补充了补充件1：用蒙特卡洛法传播分布（简称MCM）， ISO/IEC GUIDE 98-3/Suppl.1:2008。
10
北京国质联企业管理中心
2. JJF1059.1-2012的适用范围
①适用于各种测量领域和各种精度等级测量， 例如：




JF105912012测量不确定度评定与表示培训讲义V2解读

JF105912012测量不确定度评定与表示培训讲义V2解读
测量不确定度评定培训
中启计量体系认证中心广东分中心 张铭
【思考】测量不确定度评定有什么作用？
某产品的有效成分含量不低于82%，现在的检测结果为83%， 根据检测结果是否可以判定该产品合格？
产品标准要求，涂料的固含量要控制在（14.5±2）%，为什 么样品称重的时候重量要控制在（2±0.001）g范围内，为什 么重量不可以控制在（2±0.01）g或（2±0.005）g范围内？
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被测量 measurand 【VIM2.3】
拟测量的量。 注： 1 对被测量的说明要求了解量的种类，以及含有该量的现象、物体或物质 状态的描述，包括有关成分及所涉及的化学实体。 2 在VIM第二版和IEC60050-300:2001中，被测量定义为受到测量的量。 3 测量包括测量系统和实施测量的条件，它可能会改变研究中的现象、物 体或物质，使被测量的量可能不同于定义的被测量。在这种情况下，需要 进行必要的修正。
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在校准或表征标准物质时为提供测量结果所采用的测量程序。 适用于评定由同类量的其他测量程序获得的被测量量值的测量正确度。
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原级参考程序 primary reference procedure 用于获得与同类量测量标准没有关系的测量结果所用的参考测量程序。 物质的量咨询委员会-化学计量（CCQM）对于这个概念使用术语“原级测量 方法”。两个下级概念的术语“直接原级测量程序”和“比例原级参考测量 程序”的定义由CCGM给出（第五次大会，1999）。 例：测量在20℃时从50mL吸液管放出的水量，对由吸液管流到杯中的水称重， 取加水后杯子的质量减去起始空杯的质量，并按实际水温对质量差进行修正， 用体积质量（质量密度）得到被测的水量。
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影响量 influence quantity【VIM2.52】

测量不确定度的评定与表示

测量不确定度的评定与表示

测量不确定度评定与表示JJF1059.1--20122015.12.29南京JJF1059.1测量不确定度的评定与表示一、（测量）不确定度概念1.不确定度概念绝对测量 x y =直接测量相对测量 0x x y -= 0y U y Y ⊃±=间接测量 ),(21N x x x f y ⋅⋅⋅=定义：测量不确定度是与测量结果相联系的参数，合理地赋予被测量结果的分散性。

新定义：根据所获信息，表征赋予被测量值分散性的非负参数。

2.不确定来源表现为：（1）对被测量的定义不完整或不完善 （2）复现被测量定义的方法不理想 （3）测量所取样本的代表性不够（4）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与控制不完善（5）对模拟式仪器的读数存在人为偏差（6）仪器计量性能上的局限性（7）赋予测量标准和标准物质的标准值的不准确 （8）引用常数或其它参量的不准确（9）与测量原理、测量方法和测量程序有关的的近似性或假定性 （10）在相同的测量条件下，被测量重复观测值的随机变化 （11）对一定系统误差的修正不完善 （12）测量列中的粗大误差因不明显而未剔除（13）在有的情况下，需要对某种测量条件变化，或者是在一个较长的规定时间内，对测量结果的变化作出评定。

应把该相应变化所赋予测量值的分散性大小，作为该测量结果的不确定度。

3.测量不确定度分类与字母表示 3.1绝对量表达A 类标准不确定度（用统计方法得到）：A u 一般可统一表示 标准不确定度B 类标准不确定度（用其他方法得到）：B u 为：)(x u 或i u 测量不 合成标准不确定度C u 或)(y u C 确定度扩展不确定度 U 或)(y U ： C ku U = （k 为包含因子）3.2相对量表达A 类标准不确定度（用统计方法得到）：rel A u . 一般可表示 相对标准不确定度B 类标准不确定度（用其他方法得到）：rel B u . 为：)(x u rel 或rel i u . 相对测量 合成标准不确定度relC u . 或 )(y u rel C 不确定度相对扩展不确定度 rel U 或 )(y U rel ： rel C rel ku U .= （k 为包含因子）二、测量不确定度评定与表示1.A 类标准不确定度计算A 类标准不确定度是指测量随机效应引入的标准不确定度,用A 类评定。

JJF10591测量不确定度评定与表示

JJF10591测量不确定度评定与表示

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JJF10591测量不确定度评定与表示
•统计学的基本知识
几种非正态分布的标准偏差与置信因子的关系
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JJF10591测量不确定度评定与表示
•第二部分 JJF 1059.1 测量不确定评定与表示
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JJF10591测量不确定度评定与表示
•前 言
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了解所评定的不确定度的可靠程度而提出要求时才需要计算和给 出合成不确定度的有效自由度veff 。
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JJF10591测量不确定度评定与表示
•前 言
一、主要修订内容
7) 本规范从实际出发规定：一般情况下，在给出测量结果
时报告扩展不确定度 U 。
在给出扩展不确定度 U 时，一般应注明所取的 k 值。若未
一、主要修订内容 3) 对适用范围作了补充，明确指出： 当上述适用条件不能完全满足时，可采用一些 近似或假设的方法处理，或考虑采用 蒙特卡洛法（简称MCM）评定测量不确定度。 本规范的方法（GUM法）的评定结果可以用蒙特卡洛法验证
，验证评定结果一致时仍然可以使用GUM法进行不确定度评定 。
因此本规范仍然是最常用和最基本的方法。
输出量”,“包含概率”代替了“置信概率”等；
增加与不确定度有关的术语，如“定义不确定度”,“仪器的
测量不确定度”,“零的测量不确定度”,“目标不确定度”等 。
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JJF10591测量不确定度评定与表示
•前 言
一、主要修订内容
3) 对适用范围作了补充，明确指出：
本规范主要涉及有明确定义的、并可用唯一值表征的被测量估
附录D“术语的英汉对照”供参考。
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JJF1059.1-2012 测量不确定度评定与表示修正表

JJF1059.1-2012 测量不确定度评定与表示修正表
第11行
问测量结果的合成标准不确定度的计算方法
问功率测得值的合成标准不确定度的计算方法
第13行
P=C0I2(t+t0)
P=C0I2/(t+t0)
P.31
第2行
测量结果P的合成标准不确定度
功率P测得值的合成标准不确定度
第3行
P=C0I2(t+t0)
P=C0I2/(t+t0)
P.33
第2行
此模型为非线性函数，本规范的方法不适用于非线性函数的情况。为此，要将此式按泰勒级数展开：
如果 是二个或多个估计方差分量 = 的合成，每个xi是正态分布的输入量Xi的估计值时，变量(y-Y)/uc(y)的分布可以用t分布近似，此时，…
P.26
倒数第3行
测量不确定度是对应于每个测量结果的，
测量不确定度是对应于每个作为结果的测得的量值的，
P.28
倒数第2行
取其平均值作为测量结果，
取其平均值作为被测量的最佳估计值，
测量过程的A类标准不确定度可以用合并实验标准偏标准偏差sp表征
最末行
以算术平均值为测量结果，测量结果的A类标准不确定度按公式（16）计算：
以算术平均值为被测量的最佳估计值，其A类评定的标准不确定度按公式（16）计算：
P.14
第2行
第4行
…被测量估计值的A类标准不确定度。若只测一次，即n=1， =
第20行
u[Ar(O)]=0.003
u[Ar(O)]=0.0003
第21行
u[M(KOH)]=
u[Mr(KOH)]=
第22行
ur[M(KOH)]=0.003/56.10024
=5.3×10-5
ur[Mr(KOH)]=0.0008/56.10564

测量不确定评定与表示培训讲义

测量不确定评定与表示培训讲义
• 2005年国际实验室认可合作组织（ILAC）正式 参加该联合委员会后，成为八个国际组织联合发 布有关文件。
不确定度评定最新动态
• 2008年， JCGM/WG1将1995版GUM提交给 JCGM，重新命名为JCGM 100:2008《测量数 据的评定—测量不确定度表示指南》
• 并以ISO IEC BIPM OIML IUPAC IUPAP IFCC和ILAC等8个国际组织的名义发布，并 命名为 ISO/IEC GUIDE 98-3:2008《测量不确 定度—第3部分：测量不确定度表示指南》 [Uncertainty of measurement —Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995)]。
• 由于不确定度的一般概念与提供此概念定量 度量的特定量，如标准偏差，缺少可用的不 同词汇，因此需要在两种不同意义中使用“ 不确定度”这个词。
– ISO Guide98-3 不确定度表示指南(GUM)
• 测量结果的不确定度反映了对被测量值的认 识不足。
研究不确定度的意义
• 当报告物理量的测量结果时，必须对测量结 果的质量给出定量的表述，以便使用者能评 估其可靠性。如果没有这样的表述，则测量 结果之间、测量结果与标准或规范中指定的 参考值之间都不可能进行比较。
• 所以必须要有一个便于实现、容易理解和公 认的方法来表征测量结果的质量，也就是要 评定和表示其不确定度。
• 不确定度的概念和其定量表示的方法都必须 满足许多不同测量应用的不同需求
研究不确定度的意义
• 当对己知的或可疑的误差分量都作了评定， 并进行了适当的修正后，即由显著的系统效 应引起的所有误差分量，都评定并修正，这 样的测量结果的修正仍然存在着不确定度， 也就是，测量结果是否代表被测量之值，存 有可疑。

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1059. 1 则是依据国际标准 ISO / IEC Guide 98 － 3： 2008 《测量不确定度表示指南》 （ 简称 GUM） ，以及 十多年来贯彻 1059 的经验修订的。
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1 实施 1059. 1 需要特别注意的几个方面
1. 1 术语及定义 首 先 是 所 依 据 的 计 量 术 语 及 定 义 的 规 范 JJF
UNCERTAINTY OF MEASUREMENT
第一个有效数为 1 或 2 时，一般给出两位有效数而不 是一位。 1. 4 适用范围
（ 1） JJF 1059 没有明确指只适用于输出量 Y 的估 计值应是接近正态分布，而且输入量 Xi 的估计值应 是接近对称形式的分布。在 1059. 1 中提出，只有在 符合这一要求的情况下，才适宜采用 1059. 1 给出的 方法进行评定，所谓 GUM 方法。否则 1059. 1 认为这 个用和最基 本的方法。

jjf 1059.1-2012规程测量不确定度评定与表示

jjf 1059.1-2012规程测量不确定度评定与表示随着社会的发展和技术的进步，测量在各个领域都起着至关重要的作用。

然而，测量结果的准确性和可靠性却受到一个重要因素的限制，即测量不确定度。

为了能够对测量结果进行科学合理的评定和表示，鉴于此，国家对测量不确定度的评定与表示做出了相应的规定与要求。

本文将对JJF 1059.1-2012规程测量不确定度评定与表示进行探讨。

首先，JJF 1059.1-2012规程介绍了测量不确定度的概念和评定方法。

测量不确定度是测量结果的一个定量指标，反映了测量结果与被测量值之间的差异程度。

规程中明确了测量不确定度的计算公式和评定步骤，为测量人员提供了参考依据。

其次，规程详细说明了测量不确定度的来源和评定方法。

它分为两大类，即类型A不确定度和类型B不确定度。

类型A不确定度是通过对测量数据的统计处理得到的，常用的统计方法有方差分析法、回归分析法等。

类型B不确定度是通过对测量环境、测量设备等因素的评估得到的，常用的评估方法有高斯法、均匀分布法等。

根据规程的要求，测量人员需要综合考虑不同的不确定度来源，并将其合并为总体不确定度。

进一步，规程规定了测量不确定度的表示方法。

不确定度的表示通常分为两种方式，即报告不确定度和标示不确定度。

报告不确定度是将不确定度以数值的形式直接附加在测量结果上，常用的表示方式有测量结果加减报告不确定度，或者用测量结果的百分比形式表示。

标示不确定度则是通过在测量结果的符号上标注范围来表示，常用的标示方式有度量线法、数据段法等。

最后，规程提出了测量不确定度的认可与报告要求。

为了获得更高的信任度和可比性，规程要求测量结果的报告中必须包含测量不确定度，并且要按照规定的格式进行表述。

同时，规程还对测量不确定度的传递和计算提出了具体要求，以确保测量结果的准确性和可靠性。

综上所述，JJF 1059.1-2012规程测量不确定度评定与表示对于科学的测量结果具有重要意义。

JJF10591测量不确定度评定与表示

当 = 1时梯形分布变成矩形分布 当 = 0时梯形分布变成三角分布
•统计学的基本知识
•5、反正弦分布 •概率密度函数
•标准偏差
•置信因子
•统计学的基本知识
几种非正态分布的标准偏差与置信因子的关系
•第二部分 JJF 1059.1 测量不确定评定与表示
•前 言
•前 言
一、主要修订内容 1）编写格式符合JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规
则》的要求； 2）所用术语采用 JJF 1001-2011《通用计量术语及定义》的
术语和定义。 更新“测量结果”和“测量不确定度”的定义， 增加“测得值”,“测量模型”,“测量模型的输入量”和“
输出量”,“包含概率”代替了“置信概率”等； 增加与不确定度有关的术语，如“定义不确定度”,“仪器的
测量不确定度”,“零的测量不确定度”,“目标不确定度”等 。
•前 言
一、主要修订内容 3) 对适用范围作了补充，明确指出： 当上述适用条件不能完全满足时，可采用一些 近似或假设的方法处理，或考虑采用 蒙特卡洛法（简称MCM）评定测量不确定度。 本规范的方法（GUM法）的评定结果可以用蒙特卡洛法验证
，验证评定结果一致时仍然可以使用GUM法进行不确定度评定 。
•概率密度函数
•期望
•统计学的基本知识
•概率密度函数
•方差
•标准偏差 •用a表示区间半宽度，即 •置信因子
•3、三角分布 •概率密度函数
•统计学的基本知识
•数学期望
•标准偏差
•置信因子
•统计学的基本知识
4、梯形分布
设梯形的上底半宽度为a， 下底半宽度为 a，0 < <1，
概率密度函数 标准偏差

JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示培训讲义(北理)


概览
• 当然，我们可以更具体一点。我们可以说， “25度上下几度” • “上下”意味着，对这个估计仍有疑问，但 对怀疑的程度给出了一个范围。 • 我们对该估计的怀疑，或不确定度，给出了 一些定量的信息。 • 室温在房间的“真实的”温度的5度范围内 • 室温在2度范围内
概览
• 不确定度越大，我们就越肯定，它包含了“ 真”值 • 因此给定的场合，不确定度与置信的水平有 关。 • 我们估计的室温基于主观评价。 • 这不完全是猜测，因为我们可能有经验，接 触到类似的和已知的环境。 • 为了实施更客观的测量，有必要使用某种测 量仪器
标准不确 定度评定
组织重复性测 量，方法确认 加上其他不确 定贡献，比 如，偏倚的不 确定度
方法准确度 ISO5725 GB/T 6379
能力验证 ISO指南43 ISO 13528
变异性 + 偏倚和在实 验室间研究 中未考虑的 因子的不确 定度
GUM不确定 度传播律
使用已出版的值 + 偏倚和在实验室间研 究中未考虑的因子的 不确定度 ISO TS 21748
• ISO/IEC GUIDE 983:2008/Suppl.1:2008 • ISO/IEC Guide 983:2008/Suppl.2:2011 • ISO/IEC Guide 983:2008/Suppl.3 • ISO/IEC Guide 983:2008/Suppl.4 • ISO/IEC Guide 98的总 名称是“测量不确定度 ”
– 该区间称作规定包含概率下的包含区间
• 被测量，即输出量不止一个时，未给出充分 的指导 • 这两个主题要求在微积分和概率的知识水平 比GUM所需要的要高 • 决定制定具体的指导性文件，而不是对GUM 进行全面修订
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– 基于整体方法(whole-method)性能研究， – 包括尽可能多的相关不确定度的来源 – 使用的数据通常有：实验室内确认研究，质量控制， 实验室间确认研究，或能力验证等的精密度和偏倚数 据
被测量的定义 不确定度分量列表 实验室内方法
是 数学模 型？ 否 方法性能
实验ห้องสมุดไป่ตู้间方法
PT或方法 性能研 究？ PT
第一部分 测量不确定度概念的产生和发展
概览
• 在日常生活的许多方面，当我们估计一件事 件的大小时，我们习惯性地会产生疑问。 • 例如，如果有人问，“你认为这个房间的温 度是多少”？我们可能会说，“大概摄氏25 度。” • “大概”的使用，意味着我们知道室温不是 刚好就是25度，但是应在25度左右。 • 换句话说，我们认识到，对估计的这个温度 的值是有所疑问的。
18克拉金
合金
• 如果测量想要得出 一个结论，不确定 度就不能太大。 • 不确定度也不必极 小，只需做到合理 地小。 • 给出的结论，必须 给出充分的理由让 人相信该结论。 • 必须证实该结论。
不确定度的含义
• “不确定度”这个词是指可疑程度，广义而言， "测量不确定度"意指对测量结果的有效性的可 疑程度。 • 由于不确定度的一般概念与提供此概念定量 度量的特定量，如标准偏差，缺少可用的不 同词汇，因此需要在两种不同意义中使用“ 不确定度”这个词。
标准不确 定度评定
组织重复性测 量，方法确认 加上其他不确 定贡献，比 如，偏倚的不 确定度
方法准确度 ISO5725 GB/T 6379
能力验证 ISO指南43 ISO 13528
变异性 + 偏倚和在实 验室间研究 中未考虑的 因子的不确 定度
GUM不确定 度传播律
使用已出版的值 + 偏倚和在实验室间研 究中未考虑的因子的 不确定度 ISO TS 21748
概览
• 当然，我们可以更具体一点。我们可以说， “25度上下几度” • “上下”意味着，对这个估计仍有疑问，但 对怀疑的程度给出了一个范围。 • 我们对该估计的怀疑，或不确定度，给出了 一些定量的信息。 • 室温在房间的“真实的”温度的5度范围内 • 室温在2度范围内
概览
• 不确定度越大，我们就越肯定，它包含了“ 真”值 • 因此给定的场合，不确定度与置信的水平有 关。 • 我们估计的室温基于主观评价。 • 这不完全是猜测，因为我们可能有经验，接 触到类似的和已知的环境。 • 为了实施更客观的测量，有必要使用某种测 量仪器
JJF1059.1测量不确定 度评定与表示
主要内容
• 测量不确定度概念的产生和发展 • 实验室认可和资质认定政策对测量不确定度 评估的要求 • 统计学的基本知识 • JJF 1059.1－2012《测量不确定度评定与表示 》的讲解 • JJF 1059.2－2012《用蒙特卡洛法评定测量不 确定度》的简要介绍
谁需要给出测量不确定度？
• 遵照ISO/ IEC17025，检测和校准实验室都需 要估计测量不确定度。
– 5.4.6.1 校准实验室或进行自校准的检测实验室， 对所有的校准和各种校准类型都应具有并应用评 定测量不确定度的程序。 – 5.4.6.2 检测实验室应具有并应用评定测量不确定 度的程序。
• 5. 10.3. 1当不确定度与检测结果的有效性或应 用有关，或客户的指令中有要求，或当不确 定度影响到对规范限度的符合性时，检测报 告中还需要包括有关不确定度的信息 • 校准中，在证书中都必须声明不确定度。
有效不确定度评定的基本要求
• 明确，且没有任何模棱两可定义被测量，即 拟测量的量，或需测量的，分析的或测试的 特性 • 对测量程序和测量对象有全面的了解 • 对影响测量结果的影响量有全面的分析 • 识别不确定度的主要分量 • 给定相关影响量/不确定度来源的完整列表， 就可运用不同的方法实施不确定度评定。
概览
• 使用一个温度计 • 即使使用测量仪器，对这个结果仍然会有一些 疑问，或不确定度。例如，可以问：
– – – – – – “温度计准吗？” “怎么读数呢？” “读数会变吗？” “手持温度计。会使温度上升吗？” “房间里的相对湿度变化很大，会影响结果吗？” “测量跟房间中所处的位置有关吗？”
• 为了量化的房间温度测量的不确定度，因此， 必须考虑可能影响结果的所有因素。必须对这 些影响的可能变化作出估计。
建模方法
单个实验室 确认方法
实验室间确 认方法 经验方法
PT方法
文件
通 用
建 模
单实 验室
实验 室间
PT
ISO Guide 98-3，不确定度表示指南(GUM), 2008 JJF1059.1-2012 测量不确定度评定与表示
ISO Guide 98-3 Suppl.1用蒙特卡洛法传播概率分布 JJF 1059.2 -2012用蒙特卡洛法评定测量不确定度 EURACHEM/CITAC,分析测量中的定量不确定度，第3 版，2012 CNAS—GL06化学分析中不确定度的评估指南，2006 EA4/16 定量检测中的不确定度评定指南，2004 EA 4/02校准中测量不确定度评定，1999 ISO/TS 21748 利用重复性、再现性和正确度的估计值评 估测量不确定度的指南 GB Z22553-2010 ISO 13528利用实验室间比对进行能力验证的统计方法 CNAS—GL02能力验证结果的统计处理和 能力评价指南 GBT 27043-2012 合格评定 能力验证的通用要求 ISO/IEC 17043:2010《合格评定 能力验证的通用要求》
研究不确定度的意义
• 当对己知的或可疑的误差分量都作了评定， 并进行了适当的修正后，即由显著的系统效 应引起的所有误差分量，都评定并修正，这 样的测量结果的修正仍然存在着不确定度， 也就是，测量结果是否代表被测量之值，存 有可疑。 • 在市场全球化时代，评定和表示不确定度的 方法在全世界统一是必不可少的，使不同国 家进行的测量可以容易地相互比较。
– ISO Guide98-3 不确定度表示指南(GUM)
• 测量结果的不确定度反映了对被测量值的认 识不足。
研究不确定度的意义
• 当报告物理量的测量结果时，必须对测量结 果的质量给出定量的表述，以便使用者能评 估其可靠性。如果没有这样的表述，则测量 结果之间、测量结果与标准或规范中指定的 参考值之间都不可能进行比较。 • 所以必须要有一个便于实现、容易理解和公 认的方法来表征测量结果的质量，也就是要 评定和表示其不确定度。 • 不确定度的概念和其定量表示的方法都必须 满足许多不同测量应用的不同需求
不确定度评定的方法
• 建模方法
GUM法、JJF1059.1
– 严格的数学分析方法：测量测序的详尽的数学模型的 基础上的“建模方法” – 每一个不确定度贡献与一个专门的输入量相关，每个 不确定度贡献单独评定 – 单个不确定度按不确定度传播率合成。
• Monte Carlo 方法 • 经验方法
GUM-S1、JJF1059.2