医用超声诊断仪超声源测量不确定度评定

仪器仪表测量不确定度评定方法

摘要：测量不确定度指对测量结果的可信性、有效性的不能确定的程度，用来表征测量结果与真值的接近程度。以计量校准中常用的示值误差型仪器仪表为例，结合其计量过程中使用的数学模型进行理论推导，得到其相对不确定度的计算模型。以数字多用表代表同类型被检仪器仪表，以多功能校准仪为校准装置，进行计量校准试验、数据处理及不确定度评定。

关键词：仪器仪表；测量；不确定

引言

实际调查发现，用5720A型多功能校准源检定2000型数字多用表（设定为5位半显示模式）的直流电流10mA量程的10mA点时，扩展不确定度U95=0.0004mA，有效自由度νeff=69。

1.测量仪器的准确度

我国以及国际上对于测量仪器准确度的划分，从来是既有“级”，也有“等”。而且在测量不确定度的估算中，针对不同的等与级有不同的估算方法。但是对测量器的定性评定中，往往还必须使用“等”和“级”的概念，因为这样十分方便、实用。等与级之间的原则区别在于“级”根据示值误差确定，表明示值误差的档次；“等”根据扩展不确定度确定，表明测出的实际值扩展不确定度的档次。所谓按等使用即按该计量器具检定证书上给出的实际值使用。这时其系统误差最大的可能值为实际值的扩展不确定度。所谓按级使用，即按该计量器具的标称值使用。这时其系统误差最大的可能值为该级的标称值偏离其实际值的允许误差。“等”与“级”的给出能反映计量器具计量学性能的总的水平，但不能用它直接表示使用该计量器具进行测量的准确度。因此测量结果的不确定度中，其不确定度分量绝不止这一项，而往往还有其他的分量要与之合成。例如：量块的要求中有中心长度的偏差，测量面的平面度及平行度，工作面的研合性，中心长度的稳定性；衡器要求水平误差，鉴别力，灵敏度。用绝对误差的形式给出测量器具允许误差的情况下，级别的表示有：1）拉丁文大写字母：A，B，C，M，F；2）罗马数字：I，Ⅱ，Ⅲ；3）阿拉伯数字：0，1，2，3。例如：非自动衡器，按OIML分为I，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级，而可对应为：特种准确度级或1级，高准确度级或2级，中等准确度级或3级，普通准确度级或4级。它们的允许误差、重复性、鉴别力、灵敏度以及影响量中的位置倾斜、温度等的分别规定，只能在有关规程中说明。1级量块并非说明允许误差为1%。在用引用误差和相对误差的形式给出测量器具允许误差的情况下，其级别的符号即其阿拉伯数值，按有关技术规范的规定，往往用其百分数，而略去其百分符号%。因此，通过级别的数值，可以直接了解其允许误差的引用误差或相对误差。例如：1级压力表，允许误差按测量上限给出的引用误差为±1%，而2。5级表则为±2。5%，更确切地说，这都是指基本误差而言。在使用引用误差和相对误差表示计量器具的允许误差时，采用的数值系列，应按下列数值中选取：1×10n，1。5×10n，1。6×10n，2×10n，4×10n，5×10n，6×10n其中指数n为等于1，0，-1，-2等整数。n最大不超过5。上述数列中，禁止在同一个系列中同时选有1。5×10n和1。6×10n级。3×10n这一数值也只有在技术上证明必要且合理时才采用，一般不用这个数值。对于包含两个或两个以上测量范围的测量仪器，可以分别规定两个或两个以上的相应的准确度级别。对于万能式或组合式的测量仪器，可以测量两个或两个的准确度级别。例如：万能显微镜，既可测量垂直坐标系的两个长度值，也可测量平面角度值。有些电测仪器既可以测量直流特性，又可以测量交流特性。这些均应分别给出各自的准确度。凡是按等划分时，必定在其有关技术规范例如检定规程中，对各等所应满足的技术指标有所规定。例如，二等标准电池的有关规定：1）在20℃时，电动势的实际值应处于：1。018600～1。018670V之间；2）在1年期间电动势变化不得超过10μV；3）内阻对于新生产者，要求不大于700Ψ，使用中的标准电池不大于1000Ψ；4）检定二等标准电池的装置的极限误差可相当于置信概率p=0。99的扩展不确定度不大于2μV；5）检定装置中比较仪所引起的最大误差可相当于置信概率p=0。99的扩展不确定度不大于0。4μV；6）检定装置灵敏度不大于150mm/10μV；7）用一等标准电池组作为标准进行检定。

792023年3月下 第06期 总第402期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview

1. 范围适用于分辨率为0.01mm超声测厚仪厚度示值误差校准结果的不确定度评定。

2. 引用文件JJF1126—2004超声波测厚仪校准规范；JJF1059.1—2012测量不确定度评定与表示。

3. 概述（1）测量依据：JJF1126—2004超声波测厚仪校准规范。（2）测量环境条件：温度: （20±5）℃ 、相对湿度≤65%。（3）测量标准：标准厚度块，名义值（3.3～200.0）mm，扩展不确定度，U=(0.002～0.005)mm，k=2。（4）被测对象：超声测厚仪，测量范围（0～200）mm，最大允许误差为±(0.01mm～H/200)，H标准厚度块名义值。

收稿日期：2022-09-26作者简介：于前访（1971—），男，河南襄城人，本科，高级工程师，研究方向：电磁、医疗、温度、化学。超声波测厚仪示值误差校准结果不确定度评定

于前访（青海省计量检定测试院，青海西宁 810017）

摘 要：本文介绍了超声波测厚仪示值误差校准结果不确定度评定分析方法，为从事该项计量检定人员提供了可靠的依据。关键词：超声波测厚仪；示值误差；不确定度中图分类号：TH821.1 文献标识码：B 文章编号：1671-2064(2023)06-0079-03

（5）测量方法：将被测量仪器按其规定的程序进行校准，在仪器的测量范围内逐一用被测超声测厚仪探头与标准厚度块相耦合，其所显示的数值即为测得的厚度，连续测量3次，取平均值作为仪器的示值，仪器平均测量值H与标准厚度块的实际值之差即为示值误差Hδ。（6）评定结果的使用：符合上述条件的测量结果，可以直接使用本不确定度评定结果。0.1级超声测厚仪厚度示值误差可以参照本不确定度评定方法。

4. 数学模型

0HHH−=δ式中：Hδ—超声波测厚仪示值误差，mm；

毫瓦功率计测量结果的不确定度评定　

陈飞　吴志成　（马鞍山市计量测试研究所　安徽马鞍山　２４３０００）　

摘要：介绍了以超声功率泺为测量对象，用毫瓦功率计对其输出进行测量，并对测量结果进行不确定度评定的方法。　关键词：毫瓦功率计　残差　温度　不确定度　中图分类号：ＴＮ２　文献标识码；Ａ　文章编号：１６　７２－３７９１（２０１　３）０６（ｂ）－０２１６—０２　

１概述　

１．１测量方法　

依据ＪＪＧ６３９－１９９８《医用超声诊断仪超　声源》检定规程中第ｌ２．１条规定的方法对　

超声功率源进行声功率测量。设置超声功　

率源输出为５０　ｍＷ，分别测量３次，并求出　

算术平均值Ｐ，此为一次独立测量。每次换　水后的测量为一次独立测量，共进行６次独　

立测量。　１．２使用设备　

表１　毫瓦级超声功率计；标准超声功率源。　３方差和灵敏系数　水银温度计　＝Ｃ２（Ｐ）　

Ｃ＝ａ　｜８Ｐ＝１　２数学模型　

Ｐ　＝Ｐ　式中：Ｐ　为比对设备的输出声功率，单　位：ｍＷ￥　

Ｐ为超声功率计测量的声功率值，单　位：ｍＷ。　

第ｉ次测量（ｍＷ）　测量次数　温度（℃）　ｌ　２　３　

１　ｌ７．４　５５．２　５５．７　５６．６　

２　１８．２　５２－８　５１．７　５２．６　

３　１９．１　５０．２　５０．３　５０．４　

４　１９．９　４９．７　５０．３　４９．６　

５　２０．７　５０．１　４７．６　５１．５　

６　２１．４　４９．７　５０．６　５１．７　

表２　

测量次数　平均值（ｍＷ）　Ｊ最大残差Ｉ（ｍＷ）　系数　实验标准差（ｍＷ）　

ｌ　５５．８　Ｏ．８　１．０２　０．８１６　

２　５２．４　０．７　１．０２　０．７１４　

３　５０．３　Ｏ．１　１．０２　０．１０２　

４　４９．９　０．４　１．０２　０．４０８　

５　４９．７　２．１　１．０２　２．１４２　

６　５０．７　１．Ｏ　１．０２　１．０２０　

表３　

标准不确定　序罨　不确定度分量来源　Ｃ　度　）　仪器重复性测量引入的标　ｌ　０．６２　准不确定度ｑ；　趋声功率计测曩谡茇引入　２　１．３４　的不确一度＇ｌ＝　温度变化对声速的影响弓Ｉ　３　０　ｌｌ　ｌ　八的标准不确定度　

张淑清：医嗣超声诊断仪超声源的检定及注意事项　医用超声诊断仪超声源的检定及注意事项　Ｔｈｅ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｏｉｎｔｓ　Ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃ　Ｓｏｕｒｃｅ　ｏｆ　Ｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃ　Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ　Ｓｅｔ　张淑清　（包头市产品质量计量检测所，内蒙古包头０１４０３０）　摘要：本文介绍了对医用超声诊断仪超声源检定的几项技术指标及检定中须注意的问题。　关键词：超声源；探头；分辨力；盲区；漏电流　医用超声诊断仪也就是我们常说的医院用来给病人　普遍使用的一种检查设备——Ｂ超。它用于心、脾、肝等　常规检查，也可用于体检以及胎儿发育情况的检查。它　是集声学、医学、电子机械、计算机、功能材料等多门科技　成果于一身的复杂系统。医用诊断超声源的检定是根据　《医用超声诊断仪超声源｝ＪＪＧ６３９—１９９８检定规程进行　检定的，只是针对医用超声源的主要计量性能进行检定，　而不是对整机的其他技术指标进行检定。　由于Ｂ超是利用探头向人体组织发射听不到的超　声波，同时将人体各种组织发射的超声波接收还原显示　在特定的显示器上形成图像后，由医师辨别人体器官是　否发生病变。它于人体无损伤，准确率高。因此被广泛　地应用在医学临床疾病的检查和诊断上。各类Ｂ超在　其功能、配置、性能、扫描方式、工作频率等方面相差悬　殊，这就要求在计量检定过程中按规程正确操作。　１分辨力、盲区、几何位置误差、病灶直径误差的检定　将被测仪器的探头置于涂有耦合剂的模块声窗上，　调节被检仪器总增益、ＴＧＣ、对比度、亮度，要求图像通过　相应的调节达到最佳显示，用来判断被检仪器的各项指　标，因此，人为因素非常大，也是规程中颇感头痛的地方，　如隐约可见算不算可见，为尽可能减少误判，操作时动作　要轻缓细致，手眼合一，此外，被检仪器扫描方式的不同，　误差也有较大不同，扇形扫描的仪器有许多存在远场图　像变形，本应是点状亮点，变形为线段，使用电子光标测　量时要格外注意，取线段的中点为测量点，测量盲区时，　要注意使探头缓慢来回平移，以利于判断，测量病灶直径　误差时，要使电子光标外切于病灶。　２探测深度的检定　手持探头对准纵向靶群并保持声束扫描平面与靶线　垂直，要求图像通过相应的调节达到最佳显示，对具有动　态聚焦功能的仪器令置其远场聚焦状态，读取纵向靶群　图像中可见的最大深度。　３输出声强的检定　这一项我们一般都放在后面检定，因为这时被检的　仪器已超过了预热时间。将毫瓦级功率计放置平稳并调　整水平泡至中心位置，打开靶位，把除气蒸馏水缓慢注入　消声水槽至水位线刻度处，冻结被检仪器图像，将待检探　头固定在水槽中的相应位置，靶位指示调零，功率计调　零，解冻图像，然后重调靶位指示为零，读出功率计读数，　连续测量不少于３次，取其算术平均值，根据配置探头有　效辐射面积计算输出声强。此项检测中应注意的是：由　于超声波也是一种能量，在用超声诊断仪作孕期检查时，　如辐射剂量过大，会对早期胎儿不利，所以对超声诊断仪　的输出声强有严格要求，不应超过１０ｍＷ／ｃｍ２。对于输　出声强超过ｌＯｍＷ／ｃｍ　的超声诊断仪，要求严禁用于孕　产妇。医用超声诊断仪所提供的数据是否准确可靠，以　及对人体尤其是胎儿有无损害是一个易被忽视的问题。　４患者漏电流的检定　将漏电流测量仪两支表笔，分别接在被检仪器地线　和涂有导电膏的铜板上，探头置于导电膏上，接通被检仪　器电源，读出漏电流，冻结图像，将两支表笔反接，解冻图　像，读出漏电流，取较大值作为被检仪器漏电流值。　检定结束后，根据ＪＪ６３９—１９９８｛医用超声诊断仪超　声源》检定规程的要求将Ｂ型超声诊断仪超声源分Ａ、　Ｂ、Ｃ、Ｄ四个档次，并要求按扫描方式、显示模式、探头频　率、信号处理、多普勒功能、声束、线数等配置，功能指标　等确定被检仪器档次，在按相应档次的技术性能要求判　定检定结果是否合格。合格发检定证书。仅图像指标有　不合格者，发给降至某档次使用的检定证书，低于Ｄ档　者发给检定结果通知书。　作者简介：张淑清，女，工程师。工作单位：包头市产品质量计量检测所。　通讯地址：０１４０３０内蒙古包头市钢铁大街３４号。