测定结果不确定度评估ppt课件.ppt
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1、测量结果的不确定度评估,xxx 24 Feb,2012,1,讲解内容,一、实验室认可/认证对不确定度的要求 二、不确定度评定知识储备三、测量结果不确定度的评定流程四、应用实例,2,一、认可/认证对不确定度的要求,(一)法规/指导性文件1.ISO1995:Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement2.计量院:JJF 1059-1999 测量不确定度评定与表示3.认可委:CNASCL01:2006检测和校准实验室能力认可准则 CNAS-GL05:测量不确定度要求的实施指南 CNAS-GL06:化学分析中不确定度的评估指南 CNAS-G
2、L16:最佳测量能力评定指南 CNAS-CL07:测量不确定度评估和报告通用要求 CNAS-CL08:评价和报告测试结果与规定限量符合性的要求,3,(二)对法规/指导性文件的解读1.内校实验室 建标要有不确定度的报告;每个内校项目均要评定不确定度;量传计量仪器必须给出校准结果的不确定度;2.检测实验室 制定程序用于不同类型监测工作,有能力对每一项数值结果评估;每个检测功能区都要有人会评估/计算结果不确定度;每个检测人员都能熟练应用和报告不确定度;不是每个结果都要给出不确定度,下列情况之一必须给出不确定度:a、实验室认可/认证现场评审时;b、客户有要求时;c、结果有效性或与应用有关;d、影响结果
3、符合性判断;e、检测方法有规定;f、更换新仪器、更换新方法或检测能力发生变化时;,4,讲解内容,一、实验室认可/认证对不确定度的要求 二、不确定度评定知识储备三、测量结果不确定度的评定流程四、应用实例,5,二、不确定度评定预备知识,(一)相关概念1.测量结果:由测量所得到的赋予被测量的值。2.测量误差:误差测量结果一真值3.准确度:测量结果与被测量真值之间的一致程度。4.测量结果的不确定度: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。测量不确定度由多个分量组成,其中一些分量可用测量列结果的统计分布估算,并用实验标准差表征。另一些分量则可用基于经验或其它信息的假定概率分布估算,也可
4、用标准差表征。,6,测量结果是被测量的最佳估值,不是真值!,误差按其性质,可以分为随机误差和系统误差两类。,1不确定度评定带有主观鉴别的成分。也就是说,测量不确定度评定与评定人员的理论知识和实践经验密切相关。2测量不确定度需要用两个数来表示:一个是测量不确定度的大小,即置信区间;另一个是置信水准,表明测量结果落在该区间有多大把握。,7,不确定度来源主要有:(1)对被测量的定义不完整或不完善;(2)实现被测量定义的方法不理想;(3)取样的代表性不够,即被测量的样本不能完全代表 所定义的被测量;(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
5、偏差(偏移);测量仪器计量性能(如灵敏度、鉴别力阈、分辨力、稳定性及死区等)的局限性;(7)赋予计量标准的值或标准物质的值不准确;(8)引用的数据或其他参数的不确定度;(9)与测量方法和测量程序有关的近似性和假定性;(10)被测量重复观测值的变化等等。,注:以下不是测量不确定度!(1)操作人员失误不是不确定度。这一类不应计入对不确定度的贡献,应当并可以通过仔细工作和核查来避免发生。(2)允差不是不确定度。允差是对工艺、产品或仪器所选定的允许极限值。(3)技术条件不是不确定度。技术条件告诉的是对产品或仪器所期望的内容,也包括一些“定性”的质量指标,例如外观。(4)准确度(更确切地说,应叫不准确度
6、)不是不确定度。(5)误差不是不确定度。(6)重复性限、复现性限(再现性限)不是不确定度。,8,5.标准不确定度:以标准偏差表示的不确定度称为标准不确定度,以u表示。6.不确定度A类和B类评定方法 不确定度通常由多个分量组成,对每一分量都要求评定其标准不确定度。评定方法分为A、B两大类:A类评定是用对观测列进行统计分析的方法,以实验标准偏差表征;B类评定则用不同于A类的其他方法(信息估计),以估计的标准偏差表示。注意:A、B分类是按评定方法分类的,不是按其性质区分的!A类不确定度通常以标准偏差s表示,即uA=s;A类标准不确定度本身就是“标准化”的。A类一般包括:标准偏差;合并样本标准差;极差
7、法计算的标准差;直线回归计算的标准差;B类不确定度通常不是以标准化的形式出现,所以应当将其标准化,使其变成B类标准不确定度uB。B类一般包括:测量仪器示值误差;测量仪器最大允差;某些因素较显著的变化(读数偏差、标品、器具、环境等);B类评估常用分布:正态分布;均匀分布;三角分布(后面讲解),9,7.合成标准不确定度:各标准不确定度分量的合成称为合成标准不确定度,它是测量结果的标准偏差的估计值。8.相对标准不确定度:指各标准不确定度分量与其分量的比值。9.扩展不确定度:以标准偏差倍数表示的不确定度称为扩展不确定度,以U表示 扩展不确定度表明了具有较大置信概率的区间半宽度,是我们进行不确定度评 估
8、想要的最终结果。10.包含因子k: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。包 含因子等于扩展不确定度与合成标准不确定度之比。11.测量不确定度的结构,10,A类标准不确定度 标准不确定度 合成标准不确定度 B类标准不确定度测量不确定度 U(当无需给出Up时,k=23)扩展不确定度 Up(p为置信概率),(二)数理统计常识储备1.随机变量2.概率论3.基本统计计算3.1 数学期望(平均值)3.2标准偏差(或方差)分散区间贝塞尔公式:根据定义,标准不确定度等于一倍标准偏差。所以,当测量结果取任意一次xi时,对应的A类评定标准不确定度为 如果测量结果是取m次测量的算术平均值时,则 所对
9、应的A类评定标准不确定度为,11,3.3 自由度v3.4 分布:一组数值的散布会取不同的形式,或服从不同的概率分布。常见的分布有正态分布;均匀分布;三角分布;两点分布;梯形分布;反正弦分布等。3.4.1 正态分布,12,符合下列条件之一者,一般可近似地估计为正态分布:(1)重复性条件或复现性条件下多次测量的算术平均值的分布;(2)被测量Y用扩展不确定度Up给出,而对其分布又没有特殊指明时,估计值Y的分布;(3)被测量Y的合成标准不确定度uc(y)中,相互独立的分量ui(y)较多,它们之间的大小也比较接近时,Y的分布;(4)被测量Y的合成标准不确定度uc(y)中,相互独立的分量ui(y)中,存在
10、两个界限值接近的三角分布,或4个限值接近的均匀分布时;(5)被测量Y的合成标准不确定度uc(y)相互独立的分量中,量值较大的分量(起决定作用的分量)接近正态分布时。,3.4.2 三角分布 特征:估计值以p100的概率落在a区间内,靠近x的数值比接近边界的值多,落在该区间外的概率为零;且没有说明概率分布。标准不确定度:,13,三角分布是有界的,符合下列条件之一者,一般可以近似地估计为三角分布:(1)相同修约间隔给出的两独立量之和或差,由修约导致的不确定度;(2)因分辩力引起的两次测量结果之和或差引起的不确定度;(3)用替代法检定标准电子元件或测量衰减时,调零不准导致的不确定度;(4)两相同均匀分
11、布的合成。(5)常用玻璃量器的示值误差导致的不确定度。,3.4.3 均匀分布 特征:估计值以p100的概率均匀散布在a区间内,落在该区间外的概率为零;且没有说明概率分布。标准不确定度:,14,矩形分布是有界的,符合下列条件之一者,一般可以近似地估计为均匀分布:(1)数据修约导致的不确定度;(2)数字式测量仪器对示值量化(分辩力)导致的不确定度;(3)测量仪器由于滞后、摩擦效应导致的不确定度;(4)按级使用的数字仪表、测量仪器最大允许误差导致的不确定度;(5)用上、下界给出的线膨胀系数;(6)测量仪器度盘或齿轮回差引起的不确定度;(7)平衡指示器调零不准导致的不确定度。,3.5灵敏系数ci 称为
12、标准不确定度的传播系数或灵敏系数;即:y对相应的xi求偏导数;,15,讲解内容,一、实验室认可/认证对不确定度的要求 二、不确定度评定知识储备三、测量结果不确定度的评定流程四、应用实例,16,1.分析因素:人、机、法、料、环、溯源、抽样、物管等2.多种因素形成多种(标准)不确定度分量ui,ui可分为A、B两类,应逐个分析;3.所有ui合并成为一个合成标准不确定度uc;4.最后uc乘以包含因子k,形成较大置信区间(95%或99%)的扩展不确定度U。,17,三、测量结果不确定度评定流程,不确定度评定一般思路:,三、测量结果不确定度评定流程,18,8.计算扩展不确定度,6.量化B类不确定度,3.列
13、表/画图/叙述说明,5.量化A类不确定度,7.计算合成标准不确定度,9.报告测量结果及不确定度,1.说明被测量量,建立数学模型,2.识别不确定度分量来源,4.获取A、B类不确定度;,不确定度评定一般程序,1.说明被测量量,建立数学模型1.1 说明测量方法的依据标准及其原理;1.2 简述测量过程;1.3 列出测量中使用的计量器具及其技术指标;1.4 数学模型通常为方法标准中规定的计算结果的公式;2.识别不确定度的来源 可使用因果分析图、列表分析、文字叙述分析方法中任何一个。原则:每一个测定/量取/称量/计算的结果都会有一个不确定度分量;不要遗漏、不要重复;注意大项。,19,三、测量结果不确定度评
14、定流程,20,8.计算扩展不确定度,6.量化B类不确定度,3.列 表/画图/叙述说明,5.量化A类不确定度,7.计算合成标准不确定度,9.报告测量结果及不确定度,1.说明被测量量,建立数学模型,2.识别不确定度分量来源,4.获取A、B类不确定度;,不确定度评定一般程序,3.列 表/画图/叙述说明例如:某不确定度报告书中的“鱼刺图”,21,三、测量结果不确定度评定流程,22,8.计算扩展不确定度,6.量化B类不确定度,3.列 表/画图/叙述说明,5.量化A类不确定度,7.计算合成标准不确定度,9.报告测量结果及不确定度,1.说明被测量量,建立数学模型,2.识别不确定度分量来源,4.获取A、B类不
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