測量不確定度評定培訓(xùn)課件

測量不確定度評定2012年12月21日測量不確定度評定培訓(xùn)課件PPT課件測量不確定度評定培訓(xùn)課件PPT課件測量不確定度評定2012年12月21日測量不確定度評定培訓(xùn)課培訓(xùn)目的掌握不確定度的概念熟悉不確定度的來源熟悉不確定度的評定流程培訓(xùn)目的掌握不確定度的概念熟悉不確定度的來源熟悉不確定度的評Q&AQ:何時需要提供不確定度？A:與檢測結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān);客戶的指令;

不確定度影響到對規(guī)范的符合性

(來自CNAS-CL01:20065.10.3.1c))Q：我們的實驗室所有檢測都要提供不確定度嗎？A：檢測實驗室應(yīng)有能力對每一項有數(shù)值要求的結(jié)果進行測量不確定評估（CNAS-CL07：2006）Q：哪些人應(yīng)當(dāng)有能力評估不確定度Ａ：實驗室各專業(yè)技術(shù)人員

(Q/CTIQP-QSSH-0021-2010測量不確定度評定程序)Q&AQ&AQ:有哪些可以參考的文獻(xiàn)A:1995年國際計量局組織發(fā)布測量不確定度表示指南，即GUM

我國等同采用制定：JJF1059-1999測量不確定度評定與表示

JJF1135-2005化學(xué)分析測量不確定度評定Q&AQ:有哪些可以參考的文獻(xiàn)CNAS相關(guān)文件測量不確定度評定和表述指南CNAS—GL05化學(xué)分析中不確定度的評估指南CNAS—GL06電磁干擾測量中不確定度的評定指CNAS—GL07電器領(lǐng)域不確定度的評估指南CNAS—GL08材料理化檢驗測量不確定度評估指南及實例CNAS-GL10RHS,環(huán)境，汽車化學(xué)，食品化學(xué)半導(dǎo)體，能效金屬，汽車物理CNAS相關(guān)文件測量不確定度評定和表述指南CNAS—GL05目錄不確定度的來源分析2測量不確定度的定義1不確定度的評定過程3不確定度的案例分析4目錄不確定度的來源分析2測量不確定度的定義1不確定度的評1.1誤差定義

(理想概念)誤差表示測量值與真值之差，真值不可得時，用近似真值代替，表示為測量值于近似真值之差。缺點：測量真值不能準(zhǔn)確得到，沒有給出置信區(qū)間和置信概率；1測量不確定度的定義不確定度不是對測量誤差的否定，而是誤差理論，測量統(tǒng)計學(xué)

的發(fā)展1.1誤差定義(理想概念)1測量不確定度的定義不確定度不

1.2測量不確定度誤差分析專著中：（1）由測量結(jié)果給出的被測量估計值的可能誤差的量度（2）表征被測量的真值所處范圍的評定兩種定義實質(zhì)是一樣的

如：被測量為正態(tài)分布時，范圍[(X-2σ),[(X+2σ),]包含真值μ的概率為95.4%1測量不確定度的定義

1.2測量不確定度1測量不確定度的定義1測量不確定度的定義（3）表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。（JJF1059-1999）確定度可以表征測量結(jié)果的可靠程度。表示為參數(shù)，測量結(jié)果后面跟著測量不確定度。不確定度越小，可信度越大，測量結(jié)果的質(zhì)量越高，其使用價值越高。1測量不確定度的定義（3）表征合理地賦予被測量之值的分散性，不確定度的定義uA----A類評定(對一系列觀測值統(tǒng)計分析)uB----B類評定(不同于對觀測列統(tǒng)計分析)uc----合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，是一個標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值，它等于運用不確定度傳播律將所有測量不確定度分量合成為總體方差的正平方根。(ucrel----相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

,由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度除以被測量值)U-----擴展不確定度，擴展不確定度是指被測量的值以一個較高的置信水平存在的區(qū)間寬度。U是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc乘以包含因子k。不確定度的定義uA----A類評定(對一系列觀測值統(tǒng)計分析

測量不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度Standarduncertainty用標(biāo)準(zhǔn)差表示A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度

(typeAevaluationstandarduncertainy)B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度

(typeBevaluationstandarduncertainy)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度(combinedstandarduncertainty)擴展不確定度Expandeduncertainty各種不確定度的關(guān)系測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度擴展不確定度各種不確定度1測量不確定度的定義1.3誤差與不確定度區(qū)別

測量誤差 測量不確定度

測量結(jié)果減被測量的真值的單個數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)偏差或標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍數(shù)表示表明測量結(jié)果偏離真值表明測量值的分散性客觀存在客觀存在，與人們對測量過程認(rèn)識有關(guān)隨機誤差和系統(tǒng)誤差隨機或系統(tǒng)影響引入的不確定度分量系統(tǒng)誤差的估計值可以對測量結(jié)果進行修正不能用測量不確定度對測量結(jié)果進行修正近似真值存在不確定性，可靠性不知總體方差的無偏估計，可靠性由自由度描述1測量不確定度的定義1.3誤差與不確定度區(qū)別測量結(jié)果減被目錄不確定度的來源分析2測量不確定度的定義1不確定度的評定過程3不確定度的案例分析4目錄不確定度的來源分析2測量不確定度的定義1不確定度的評

1.4不確定度的來源人

測

機

料環(huán)法常見來源2不確定度的來源分析人員操作儀器的校準(zhǔn)，重復(fù)性樣品的均勻性，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度和濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線，精密度，回收率溫度，時間質(zhì)量，體積

1.4不確定度的來源人測機料不確定度的來源分析識別對結(jié)果的影響因素分成兩步可根據(jù)數(shù)學(xué)模型,通過使用因果圖（“魚骨”圖）來進行必要的系統(tǒng)分析。首次列出的內(nèi)容要進行精簡并且保證影響因素沒有不必要地重復(fù)列出。舉例1測量鄰苯二甲酸酯的含量數(shù)學(xué)模型種信息比較多不確定度的來源分析識別對結(jié)果的影響因素分成兩步數(shù)學(xué)模型種信息魚骨圖分析鄰苯二甲酸酯的不確定度Urel鄰苯二甲酸酯的不確定度Urel鄰苯二甲酸酯的不確定度Urel鄰苯二甲酸酯的不確定度Urel濃度urel(c)濃度urel(c)濃度urel(c)標(biāo)準(zhǔn)溶液配置容量瓶移液器工作曲線標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不確定度體積urel(v)量器的定容重復(fù)性u(rep)質(zhì)量urel(w)天平的校準(zhǔn)魚骨圖分析鄰苯二甲酸酯的不確定度Urel鄰苯二甲酸酯的不確定不確定度的來源分析

2XRF測定耐火材料中的氧化鋁儀器特征譜線強度y與含量x的數(shù)學(xué)模型y=a+bx還考慮了隨機效應(yīng)：測量重復(fù)性，樣品的效應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)工作曲線；系統(tǒng)效應(yīng)：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，稱量誤差，電源變化，雜質(zhì)導(dǎo)入不確定度的來源分析

2XRF測定耐火材料中的氧化鋁不確定度的來源分析3掃描電鏡測微米級長度數(shù)學(xué)模型L–樣品待測長度A-底片上標(biāo)尺圖像的分度長度B-底片上樣品圖像中待測部分長度h-標(biāo)尺的實際分度長度樣品長度的不確定度U底片標(biāo)尺圖像uA底片樣品圖像uB標(biāo)尺標(biāo)定uh顯微鏡測量誤差標(biāo)尺重復(fù)測定顯微鏡測量誤差樣品重復(fù)測定不確定度的來源分析3掃描電鏡測微米級長度L–樣品待測長度來源分析的工作量與分析對象的復(fù)雜程度有關(guān)集中精力分析最大的不確定度的分量（可舍去貢獻(xiàn)小于最大分量1/10的分量）；測量過程或所應(yīng)用設(shè)備發(fā)生變化，需重新審查小結(jié)小結(jié)目錄不確定度的來源分析2測量不確定度的定義1不確定度的評定過程3不確定度的案例分析4測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)目錄不確定度的來源分析2測量不確定度的定義1不確定度的評評定程序示意圖測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)評定程序示意圖測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不各分量之間的關(guān)系Q&A:它們之間的運算關(guān)系怎樣多種因素影響形成多個(標(biāo)準(zhǔn))不確定度分量將標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量合起來成為一個合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度最后將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以包含因子k，變成擴展不確定度uuU測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)各分量之間的關(guān)系Q&A:它們之間的運算關(guān)系怎樣多種因素影響形3.1A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

(對一系列觀測值統(tǒng)計分析)(1)常用的貝賽爾公式任一次測量值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,以實驗室標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。n次觀測列的平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，采用平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。注：剔除異常值！3不確定度的評定過程測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3.1A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定(對一系列觀測值統(tǒng)計分析)注：3不確定度的評定過程對某量測量9次，測得數(shù)據(jù)列為：Xi：1225，1258，1258，1253，1252，1252，1256，1189，1240(mm)，求：A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度:解：平均值：

==23mm例例子測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的評定過程對某量測量9次，測得數(shù)據(jù)列為：=23mm3不確定度的評定過程（2）合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差適用范圍：對輸入量x在重復(fù)條件下進行n次獨立測量，測得x1,x2,…xn，其平均值為，實驗標(biāo)準(zhǔn)差為s,如果進行m組這樣的測量合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差特點：測量結(jié)果的A類不確定度不需每次評定，可直接采用預(yù)先評定高可靠性合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差，此情況只適用同類型測量較穩(wěn)定時測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的評定過程測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)eg合并樣本差的例子

測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)eg合并樣本差的例子

測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT583不確定度的評定過程（4）線性擬合-最小二乘法適用范圍：y=ax+b被測量的估計值通過實驗數(shù)據(jù)擬合直線或曲線得到，需要用統(tǒng)計程序計算思考：Ｑ：是否有A類評定不確定度分量為零的情況？Ａ：高準(zhǔn)確度的現(xiàn)代化測量設(shè)備重復(fù)性非常好時，多次測量結(jié)果一致，可采用Ｂ類評定，以測量儀器系統(tǒng)的分辨力求出分量；測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的評定過程（4）線性擬合-最小二乘法測量不確定度評最小二乘法舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)最小二乘法舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不最小二乘法舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)最小二乘法舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不最小二乘法舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)最小二乘法舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不最小二乘法舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)最小二乘法舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不最小二乘法舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)最小二乘法舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)最小二乘法舉例CNASGL06:2006化學(xué)分析中不確定度的評估指南中給出最小二乘法引起的不確定度可用以下表示SR即為Sy/x,B為斜率測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)最小二乘法舉例CNASGL06:2006化學(xué)分析中不確定度3不確定度的評定過程3.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度B類的評定（不同于對觀測列統(tǒng)計分析）

B類通用的計算公式如下：特點：通過已知信息評定儀器設(shè)備的校準(zhǔn)證書，檢定證書，準(zhǔn)確度等級，暫用極限誤差，技術(shù)說明或有關(guān)資料提供的數(shù)據(jù)及其不確定度等其中a-置信區(qū)間的半寬度,如[-a,a]k-包含因子,隨置信概率不同而變化測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的評定過程3.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度B類的評定（不同于對觀3不確定度的評定過程Q：如何確定k值？1）均勻分布（最安全）：一般分布難以確定時，可認(rèn)為X服從均勻分布，沒有置信水平，假定每個值都已相同的可能性落在上，下限之間的任何地方。測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的評定過程Q：如何確定k值？測量不確定度評定培訓(xùn)3不確定度的評定過程2）三角分布：如果已知的測量可能值出現(xiàn)在－a到+a中心位置的可能性大于接近邊界時3）其他分布反正弦分布，兩點分布，梯形分布測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的評定過程2）三角分布：如果已知的測量可能值出現(xiàn)在3不確定度的評定過程4）正態(tài)分布（有置信概率)不確定的估計值給出一個置信概率下的置信區(qū)間，一般按正態(tài)分布考慮p(%)5068．27909595．459999．73kp0.67611.6451.96022.5763表4.2正態(tài)分布下置信概率與包含因子之間的關(guān)系測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的評定過程4）正態(tài)分布（有置信概率)p(%)506某儀器校準(zhǔn)證書給出了不確定度為0.50%,k=2,則該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

0.50%/2=0.25%1mL移液管,經(jīng)檢定容許差為±

0.002mL，假設(shè)是均勻分布,標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：3不確定度的評定過程舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的評定過程舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58總結(jié)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)總結(jié)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度3不確定度的評定過程3.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

是一個標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值，它等于運用不確定度傳播律將所有測量不確定度分量合成為總體方差的正平方根。相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

ucrel,由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度除以被測量值靈敏系數(shù)，反應(yīng)輸出量隨輸入量的變化相關(guān)系數(shù)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的評定過程3.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度靈敏系數(shù)，反應(yīng)輸3不確定度的評定過程當(dāng)被測量y中的變量彼此獨立且不相關(guān)的時候其自由度成為有效自由度，需要用公式進行估算，若客戶不提出置信概率，不需求出有效自由度，用擴展不確定度Ｕ發(fā)出報告若客戶提出置信概率的要求，需求出有效自由度，并根據(jù)t值表，結(jié)合自由度查得，即，用Ｕkp形式發(fā)出報告測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的評定過程當(dāng)被測量y中的變量彼此獨立且不相關(guān)的時候3不確定度的評定過程實際應(yīng)用規(guī)則規(guī)則一：模型合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度規(guī)則二：模型合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度注：減法處理原則與加法相同，除法與乘法相同。測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的評定過程實際應(yīng)用規(guī)則測量不確定度評定培訓(xùn)課件(P合成不確定度舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)合成不確定度舉例測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量合成不確定度舉例將相對方法擴展到既有“乘除”又有“加減”的運算，①先加減后乘除：y=(x1+x2)/(x3+x4)=y1/y2②先乘除后加減：y=x1/x2+x3/x4=y1+y2測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)合成不確定度舉例將相對方法擴展到既有“乘除”又有“加減”的運3不確定度的計算3.4擴展不確定度U被測量的值以一個較高的置信水平存在的區(qū)間寬度。被測量值分布的大部分可望在于此區(qū)間,分以下兩種：沒有明確置信概率，大致分為k=2時，置信概率約為95%；k=3時，置信概率約為99%；kp值與y的分布有關(guān)，當(dāng)y接近正態(tài)分布時，可由t分布的臨界值表中查到，一般取p=95%和99%測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的計算3.4擴展不確定度U測量不確定度評定培訓(xùn)課3不確定度的評定過程標(biāo)準(zhǔn)不確定度u

≈68％擴展不確定度不確定度概率U≈95％(k=2)U≈99％(k=3)不確定度代表的置信概率測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3不確定度的評定過程標(biāo)準(zhǔn)不確定度u≈68％擴展不確定度不確3測量不確定度的結(jié)果表示3.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的報告形式如砝碼的質(zhì)量m=100.02147g,合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度注意：在使同一測量單位時，測量結(jié)果與不確定度末位對齊不確定度的有效數(shù)字一位到兩位，且末位對齊，必須最后一次性修約測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3測量不確定度的結(jié)果表示3.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的報告形式測量3測量不確定度的結(jié)果表示擴展不確定度Up的報告形式擴展不確定度U的報告形式測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3測量不確定度的結(jié)果表示擴展不確定度Up的報告形式測量不確定3測量不確定度的結(jié)果表示相對擴展不確定度的報告形式測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)3測量不確定度的結(jié)果表示相對擴展不確定度的報告形式測量不確定目錄不確定度的來源分析2測量不確定度的定義1不確定度的評定過程3不確定度的案例分析4測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)目錄不確定度的來源分析2測量不確定度的定義1不確定度的評不確定度案例分析高效液相色譜法測食品中苯甲酸的不確定度分析VDA275測定汽車內(nèi)飾件中甲醛釋放量的不確定度分析測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)測量不確定度評定培訓(xùn)課件(PPT58頁)不確定度案例分析高效液相色譜法測食品中苯甲酸的不確定度分析測buqu不確定度的報告模板建議1相關(guān)文獻(xiàn)（參考文獻(xiàn)和測試標(biāo)準(zhǔn)）2測定程序（關(guān)鍵步驟試驗流程圖）3數(shù)學(xué)模型（計算公式）4