分析测试中测量不确定度及评定

测量不确定度评定与表示简介在科学研究和工程技术领域中，测量不确定度是一个非常重要的概念。

无论是实验数据、测试结果还是产品性能指标，都离不开测量不确定度的评定与表示。

下面我们将对测量不确定度的评定与表示进行简要介绍，希望能对大家有所帮助。

一、测量不确定度的概念测量不确定度是用来描述测量结果的不确定性的概念。

在任何测量中，我们都无法完全排除由于测量设备不确定度、环境条件变化等因素所引入的误差。

这些误差会导致测量结果的不确定性，而测量不确定度就是用来描述这种不确定性的度量。

测量不确定度通常用标准差、置信区间等统计指标来表示，它不仅包括了随机误差，还包括了由于仪器精度、环境条件等因素引起的系统误差。

通过评定测量不确定度，可以帮助我们更准确地理解和解释测量结果，从而提高对实验数据的可靠性和准确性。

评定测量不确定度的方法主要有两种，一种是通过重复测量获得多组数据，然后利用统计方法计算得出不确定度；另一种是通过分析测量设备的性能指标、环境条件等因素来评定不确定度。

对于重复测量的方法，通常采用方差分析、最小二乘法等统计方法来计算标准差，从而得到测量不确定度。

而对于分析测量设备性能指标的方法，则需要考虑设备的精度、分辨率、线性度、重复性等因素，综合考虑得出不确定度。

在评定测量不确定度时，还需要考虑到环境条件的影响，比如温度、湿度等因素可能会对测量结果产生影响，因此需要对这些因素进行合理的考虑和分析。

测量不确定度的表示方式通常有两种，一种是绝对不确定度表示法，一种是相对不确定度表示法。

绝对不确定度表示法是指直接以测量结果的单位为基准表示不确定度，比如长度为10cm，不确定度为0.1cm，那么绝对不确定度就可以表示为10.0±0.1cm。

这种表示法直观、简单，容易理解。

测量不确定度的评定与表示在科学研究和工程技术领域有着广泛的应用。

在科学实验中，评定测量不确定度可以帮助我们更准确地判断实验数据的可靠性，从而更好地验证实验结论；在工程技术领域，评定测量不确定度可以帮助我们更准确地评估产品性能指标，指导产品设计和生产。

金属材料硬度测试测量不确定度评定金属材料的硬度是指材料抵抗外界硬物对其表面产生的塑性变形或剪切力的能力。

硬度测试是金属材料力学性能测试的重要指标之一，对于金属材料的质量控制、性能评价和材料选型等方面都具有重要的意义。

在进行硬度测试时，测量不确定度评定是非常重要的环节，能够评估测试结果的准确性和可靠性。

本文将从不确定度的定义、硬度测试方法、影响硬度测试不确定度的因素和评定硬度测试不确定度四个方面进行详细介绍。

一、不确定度的定义测量不确定度是对测量过程结果的信度提供一个度量，它表示测量结果与被测量量的真实值之间的偏差。

测量不确定度的评定是通过评估各种误差源的影响，将其转化为一个数值范围，用以表示测量结果的可信程度。

二、硬度测试方法常见的金属材料硬度测试方法包括：布氏硬度试验、维氏硬度试验、洛氏硬度试验和显微硬度试验等。

每种硬度试验方法都有其特定的原理和试验仪器，根据被测材料的不同和测试要求的不同，选择合适的硬度测试方法进行测试。

三、影响硬度测试不确定度的因素硬度测试不确定度主要受以下几个方面的影响：1.仪器误差：硬度测试仪器的示值误差对测试结果的准确性有直接影响，仪器精度越高，硬度测试不确定度越小。

2.试样准备：试样的几何形状、尺寸和表面处理等都会对硬度测试结果产生影响。

如试样表面有凸起物或凹陷等缺陷，都会引入额外的误差。

3.测试力的稳定性：硬度测试时，测试力的大小和稳定性对测试结果有较大影响。

测试力过大或过小都会引起测试结果的偏差，测试力的稳定性对测试结果的重复性也有一定影响。

4.测试时间和测量次数：在硬度测试中，测试时间的长短和测量次数的多少都会对测试结果产生一定影响。

测试时间过短可能导致测试结果不准确，测量次数过多也会增加误差。

四、评定硬度测试不确定度评定硬度测试不确定度是通过统计分析和计算来得出的。

主要步骤包括确定硬度测试的各种误差源、收集相关数据、分析数据、计算不确定度，并给出评定结果的不确定度范围。

1目的通过实施本程序，规范我中心检测结果测量不确定度的评定及管理。

2适用范围本程序适用于对检测结果进行测量不确定度的评定；当在客户有要求时、或当不确定度与检测结果的有效性或应用有关时、或当不确定度影响到对规范限度的符合性时、或当测试方法中有规定时和CNAS有要求时，应对检测数据结果进行测量不确定度的评定。

3职责3.1检测部门负责人会同有关人员进行检测结果的不确定度的评定。

3.2技术负责人负责对不确定度报告进行审批。

3.3业务室负责对不确定度评定报告进行归档管理。

4工作程序4.1本中心对检测结果的不确定度的评定，依据国家计量技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》，遵循其评定程序、表示方法和格式。

4.2 当采用新的检测方法需要评定测量不确定度时，技术负责人组织技术人员编制该项目不确定度评定报告，并批准该报告。

4.3 进行检测时，检测人员以该项目不确定度评定报告为指导，报告或计算不确定度。

当测量方法、测量程序、使用的设备、标准物质等无变化时，可直接引用该项目不确定度评定报告中的不确定度数据。

4.4 编制检测项目不确定度评定报告时，应遵循以下步骤和原则：4.4.1 识别不确定度来源(1) 测量结果的不确定度一般来源于：被测对象、测量设备、标准物质、测量环境、测量人员和测量方法。

(2) 有些不确定度来源可能无法从上述分析中发现，只能通过实验室间比对或采用不同的测量程序才能识别。

(3) 在某些检测领域，特别是化学样品分析，不确定度来源不易识别和量化。

测量不确定度只与特定的检测方法有关。

4.4.2建立数学模型建立测量过程的模型，即被测量Y 与各输入量Xi 之间的函数关系。

若Y 的测量结果为y ，输入量Xi 的估计值为i x ，则12()n y f x x x =，，4.4.3 逐项评定标准不确定度(1) A 类不确定度分量的评定——对观测列进行统计分析所作的评定a) 对输入量Xi 进行n 次（取6≤n ≤10）独立的等精度测量，得到的测量结果为1x 、2x ……n x ，x 为其算术平均值，则：11n n x x i i =∑= 单次测量结果的实验标准偏差为：21)(11)()(∑=--==n i i i i x x n x s x u 观测列平均值即估计值的标准不确定度为：()()()s x u x s x ==b)如果提供用户的测量结果是单次测量获得的，A 类分量可用预先评定获得的()u x i ，如提供用户的是两次或三次或m 次测得值的平均值，则A 类分量可用下式获得()()()s x u x s x ==c) 为作A 类评定，重复测量次数应足够多，但有些样品只能承受一次检测或随着检测次数的增加其参数逐次变化，根本不能或不宜作A 类评定，此时由上式算得的标准差有可能被严重低估，这时应采用基于t 分布确定的包含因子。

文件制修订记录1.目的为在进行测量以及在说明和使用测量结果时考虑测量过程中重要的已被识别的不确定度，并规范测量不确定度的评定程序和表示格式。

2.范围适用本公司测量不确定度的评定与表示。

3.职责3.1测试人员负责不确定度类作业指导书的编写。

3.2工程部经理负责不确定度评定和表示的审核。

3.3技术负责人负责不确定度评定和表示的批准。

3.4测试人员在必要时负责在检测报告中给出不确定度。

4.程序4.1术语和定义4.1.1测量不确定度(uncertainty of a measurement)：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。

4.1.2标准不确定度(standard uncertainty)：以标准差表示的测量不确定度4.1.3不确定度的A类评定(type A evaluation of uncertainty )：用对观察列进行统计分析的方法来评定标准不确定度，用实验标准偏差表征。

4.1.4不确定度的B类评定(type B evaluation of uncertainty )：用不同于对观察列进行统计分析的方法来评定标准不确定度，用根据经验或资料及假设的概率估计的标准偏差表征。

4.1.5合成标准不确定度(combined standard uncertainty)：当测量结果是由若干个其他量的值求得时，按其他各值的方差和协方差算得的标准不确定度。

4.1.6扩展不确定度(expanded uncertainty,)：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。

4.1.7包含因子(coverage uncertainty)：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。

4.2要求4.2.1给出不确定度的若干情况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，或当在确定度影响到规范限度的符合性时，检测报告中需包括有关不确定度信息。

在认可机构的有要求和检测方法有要求时，不确定度也必须以检测报告或其它形式给出。

布氏硬度试验测量不确定度评定报告
一、引言
布氏硬度试验作为常用的金属硬度测试方法，在工程领域有着广泛的应用。

然而，测试结果的准确性和可靠性对于材料的硬度评定和质量控制具有重要意义。

为了评定布氏硬度试验的不确定度，本报告将综合考虑测试设备的精度和稳定性、试样的制备和处理等因素，对布氏硬度试验的不确定度进行评定，并提出相应的控制措施，以保证测试结果的准确性。

二、试验方法与设备
本次试验采用了ASTME10标准规定的布氏硬度试验方法。

试验设备为一台精密布氏硬度计，压头选用对钢材适用的压头。

三、不确定度分析
1.试验设备的不确定度评定
通过多次测量标准样品，计算所得的硬度值的标准偏差为0.1HB。

根据试验设备的技术说明书，设备的精确度为0.2HB。

故设备的不确定度为0.2HB。

3.试样制备与处理的评定
试样制备和处理的不确定度主要包括试样表面的准备、试样尺寸的测量和试样处理的质量等因素。

经过多次试验，试验结果的标准偏差为
0.2HB。

故试样制备与处理的不确定度为0.2HB。

四、不确定度评定与控制
根据进一步的计算分析，可以得到布氏硬度试验的总不确定度为
0.5HB。

为了减小不确定度，以下控制措施可以被采取：
1.定期校准试验设备，确保设备的准确性和稳定性。

3.严格控制试样制备和处理过程，确保试样的质量和尺寸的准确性。

五、结论。

*******测量不确定度报告一、概述1.1 测试标准：GB/T1.2 测试环境：温度21℃, 相对湿度65%二、建立数字模型x = xi式中： x ---调湿后织物的断裂强力，Nxi----几个试样的平均断裂强力，N三、不确定度的来源3.1不确定度来源图示如下：强力仪数字修约拉断强力（N）纱线均匀度试样宽度偏差样品间差异试样夹持状态经密度纬密度测试的重复性3.2不确定度在测试过程中主要来源：3.2.1 测试的重复性导致的不确定度分量a. 样品间差异：织物的经密度、纬密度及纱线自身均匀度的差异构成了样品间的差异。

b. 试样宽度偏差：标准规定试样宽度为50mm，如最后一根纱线超过半根则留之，未超过半根则不留，这就导致试样宽度不一致，影响试样的断裂强力。

c. 夹持状态不理想：按要求夹口线应与拉伸线垂直，但在实际操作时，由于织物懂得经纬向分布不平直均匀，难以控制到理想状态，不同人员对同样品作测试的结果也会有差异。

3.2.2 数字修约导致的不确定度分量3.2.3 强力仪导致的不确定度分量由于仪器跟踪应力的灵敏度导致自动显示终端的最大示值误差。

四、不确定度的评定4.1 测试的重复性导致的不确定度分量设计方案如下：取同批样本的六个样品，各裁取经向、纬向各3块，长300mm,宽约60mm，再修正到50mm，如最后一根纱线超过半根则留之。

两个不同方向断裂强力的测试结果见表1。

注：u (x ) 表示试验重复性导致的不确定度分量，其计算方法为：u (x ) =nx u )(=3.68 N ，其中：s(x i ) = 2)x - (x i 1-n 1∑=15.61N 4.2 结果数字修约导致的不确定度分量因结果报告应为计算结果的算术平均值，此值大于10N 且小于1000N 。

那么最大可能值的半宽区间a=1N/2=0.5N ，取矩形分布，按JJF1059-1999中5.6评定引入的不确定度分量为：u （修约）=35.0=0.29N4.3 匀速拉伸试验仪导致的不确定度分量拉伸强力仪经校准后，给出强力机最大示值误差的相对不确定度：u rel （示值）=0.3%，k =2当断裂强力为780N 时，u （示值）= 0.3%/2×780 = 1.17 N五、合成不确定度关于断裂强力不确定度的合成不确定度为：u c （y ）=()222((仪器）修约）u u x u ++ = 3.87 N六、扩展不确定度取k =2 ，U = k × u c （y ）= 2×3.87N=7.7N七、结果报告按GB/T 3923.1-2013和ASTM D5035-2011对织物进行拉伸强力试验： 经向断裂强力为780N ，U =7.7N ，k =2 同理，纬向断裂强力551N ，U =7.6N ，k =2八、编制审核人信息 编制人：日期：审核人：日期：。

测量数据不确定度的评定在分析和确定测量结果不确定度时，应使测量数据序列中不包括异常数据。

即应先对测量数据进行异常判别，一旦发现有异常数据就应剔除。

因此，在不确定度的评定前均要首先剔除测量数据序列中的坏值。

1．A类标准不确定度的评定A类标准不确定度的评定通常可以采用下述统计与计算方法。

在同一条件下对被测参量X进行n次等精度测量，测量值为Xi（i=1，2，…，n）。

该样本数据的算术平均值为X的实验标准偏差（标准偏差的估计值）可用贝塞尔公式计算式中，（x）为实验标准偏差。

用作为被测量X测量结果的估计值，则A类标准不确定度uA为（1）2．标准不确定度的B类评定方法当测量次数较少，不能用统计方法计算测量结果不确定度时，就需用B类方法评定。

对某一被测参量只测一次，甚至不测量（各种标准器）就可获得测量结果，则该被测参量所对应的不确定度属于B类标准不确定度，记为uB。

B类标准不确定度评定方法的主要信息来源是以前测量的数据、生产厂的产品技术说明书、仪器的鉴定证书或校准证书等。

它通常不是利用直接测量获得数据，而是依据查证已有信息获得。

例如：①最近之前进行类似测试的大量测量数据与统计规律；②本检测仪器近期性能指标的测量和校准报告；③对新购检测设备可参考厂商的技术说明书中的指标；④查询与被测数值相近的标准器件对比测量时获得的数据和误差。

应说明的是，B类标准不确定度uB与A类标准不确定度uA同样可靠，特别是当测量自由度较小时，uA反而不如uB可靠。

B类标准不确定度是根据不同的信息来源，按照一定的换算关系进行评定的。

例如，根据检测仪器近期性能指标的测量和校准报告等，并按某置信概率P评估该检测仪器的扩展不确定度Up，求得Up的覆盖因子k，则B类标准不确定度uB等于扩展不确定度Up除以覆盖因子k，即uB（X）=Up（X）／k（2）【例1】公称值为100g的标准砝码M，其检定证书上给出的实际值是100.000 2.34 9，并说明这一值的置信概率为0.99的扩展不确定度是0.000120g，假定测量数据符合正态分布。

化学分析中测量不确定度的一般评定方法化学分析是分析工作中使用频率最高的实验方法之一。

本文将对化学分析中测量不确定度的评定进行论述，在不确定度的评定中，化学分析中许多通用要素的处理方法是一致的，本文归纳了这些要素，并将它们作为测量不确定度的分量分别考察，探讨各分量不确定度的评定方法及这些分量之间的相互关系。

标签：化学分析;测量不确定度;评定1 不确定度的计算与评定对于不确定度的评估有一定的方法和步骤。

它要求分析人员集中注意力分析最大的不确定分量，注意所有可能产生不确定度的来源。

那些重要的不确定分量几乎决定合成不确定的数值，实际上初步的分析就可快速确定不确定度的来源，当不确定度评估完成后，经过有关质量控制数据验证后，在以后该方法所得到的结果中可以可靠地使用这一不确定度估计值。

测量结果的不确定度估计值的获得需要进行一下步骤：①被测量的规定。

需要测量什么要清楚地写明，被测量和被测量所依赖的输入量的关系都要包括在内;②不确定度来源的识别。

对于不确定度的可能来源要一一列出，前一步所规定的关系式中所含参数的不确定度来源也包括在内;③不确定度分最的量化。

对所识别的每一个潜在的不确定度来源相关的不确定分量的大小进行测量或估计;④不确定度的计算合成。

以上得到的是总不确定度的一些量化分量信息，他们可能与几个不确定度来源的合成影响有关，也可能与单个来源有关。

必须以标准偏羞的形式来表示这些分量，并根据有关规则进行合成，以得到合成标准不确定度;⑤扩展不确定度。

在计算扩展不确定度时，通常我们应该应用不同的分析测试目的和方法，找出对最终不确定度计算影响最为显著的几个不确定度分量。

另外，可以引用包括经验公式或经验数值带入计算最终结果影响很小的分量。

还需要强调最后一点是，要严格禁止由于仪器故障或人员操作在扩展不确定度的计算中所产生的过失误差，并且当条件（如环境、人员、计算器具）改变时，不确定度的计算应该重新进行。

不确定度的具体评定过程见表1。