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不确定度计算
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不确定度计算
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3秒自动关闭窗口　　【摘 要】设备计量中存在的不确定度评价主要是针对设备计量结果的分析，从而对测量结果做出正确的判断。本文通过对设备测量不" />
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浅谈设备计量的不确定度评定
2013年21期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　【摘 要】设备计量中存在的不确定度评价主要是针对设备计量结果的分析，从而对测量结果做出正确的判断。本文通过对设备测量不确定度的来源进行分析，阐述了设备计量不确定度的类别以及影响因素，以供相关人士参考。 中国论文网 /8/view-4608267.htm　　【关键词】设备计量；不确定度；评定 　　目前人们在设备计量的过程中，经常会出现每次测量结果不同的情况，而且当测量次数增多，人们也会发现，只要是设备计量的基本条件不变，设备计量结果都会集中在一个特定的范围内。因此，我们在设备计量的过程中无法获取准确的数值，并且其数值主要存在于一个分散区间内，这就导致人们在设备计量的过程中具有不确定度。为此，要想设备计量的准确性得到有效的提高，人们就要对设备计量的不确定度进行评定，从而使其测量结构的判断符合相关的技术要求，下面我们就对设备计量的不确定度评定的相关内容进行简要的介绍。 　　1.测量不确定度的来源 　　目前，人们在进行设备计量的过程中，测量不确定度的来源主要是从测量设备、方法、影响量、被测量以及人员这五个方面来体现的。其中在测量设备方面，它主要是针对测量仪器的结构、运行原理和量值等方面来对计量结果的不确定度进行分析，并且通过对仪器设备的组成情况不同，来对主要仪器和配套仪器进行计量检定或者校准，从而将仪器之间的不确定度进行分开评定，从而让人们对测量设备方面不确定度的来源有着一定的了解。当然，除了主要仪器和配套仪器的分开评定以外，我们还要可以通过合并评定的方法，来对设备测量不确定度进行相关的评定分析。 　　而在测量方法方面存在着测量不确定度主要是因为测量方法不合理，使其测量方法和测量程序在实际运作的过程中存在着近似值或者假定指，比如我们在对弹簧的弹性值进行测量的时候，由于其测量方法存在的测量不确定度，因此导致弹性值一般都具有假设性、近视性等方面的特点。而且因为我们在对测量不确定度的相关定义进行理解的时候，存在着不完整性，其定义中也有着许多漏洞和未限制的条件这就导致，人们在设备测量的过程中，其测量结火车具有不稳定性，从而给测量结果带来了不确定度。此外，在不同的条件下，人们对设备测量的要求也存着一定的差异，这就使得测量结果之间也存在着明显的不同，这就对测量结果的准确度有着极大的影响。 　　另外影响设备测量结果的因素还有很多，比如：温度、湿度、电磁场等，这些都是测量不确定度的来源，进而给测量结果准确性带来了严重的影响，为此我们在对其进行相关分析评定的过程中就要对各个方面影响因素进行详细的分析，采用相关的对策来进一步的提高测量结果的准确性。 　　2.测量不确定度的分类 　　人们在对设备计量的不确定度进行评定的时候，为了方便人们的理解，就根据其评定标的不同，将其分成A类不确定度评定和B类不确定度评定这两中类别。其中A类评定是在频率封闭的基础之上来对其有关量所产生的不确定度进行相关的评定，这种评定方法更具有客观性，而且在实际应用的过程中，必须要经过多次测量才能完成，其准确度和设备测量的次数有着密切的关系。而B类则是在先验分布的基础之上，通过相关的数据信息来对测量不确定度进行评定，因此B类评定的准确度和信息数据的可靠性有着一定的关系。为此，我们在对设备计量的不确定度进行评定的过程中，就要根据设备测量的实际条件来进行分析。从而对测量不确定度评定的类别进行选取。 　　根据不确定度的传播性原理，一般情况下标准器的随机因素所导致的不确定度已经包含在被检仪器的测量不确定度中，但系统因素所导致的不确定度不一定如此，一般反映在测量结果的均值中，表现为测量系统误差。由于不确定度包含不确定和不能确定两方面涵义，若系统误差值或符号是未知的，则可作为不确定度的一个来源，用B类方法进行评定。 　　3.影响因素分析 　　测量不确定度是计量学中的一个新概念。它表示在设置过程中测量结果不确定性/不可取的程度，因此，越小越好。所谓影响因素，就是影响涵量不确定度存在的各种因素，它们有可能相互影响，也有可能相互独立。在微电子参数检定/校准中，主要影响因素有以下方面：（1）标准计量器具或装置固有不确定度；（2）环境条件引起的不确定度；（3）人员素质引起的不确定度；（4）测量方法和检测/校准过程引入的不确定度；（5）检测校准辅助硬件，如夹具、引线等引起的不确定度；（6）测量重复性引起的不确定度（含由被测件本身的可靠性程度引起的计量不确定度）。 　　以上因素基本独立，其中有的是已知值，有的可忽略不计，有的须要经过多次试验求得，所以需要区别对待。 　　（1）标准计量器具或装置固有的不确定度。对于任何标准计量器具或装置，都应有—个已知的固定的参量不确定度。这些固有的参量不确定度，按参量类型分别被描述在标准计量器具或装置的性能指标说明书或技术文件中，记其为ul。 　　（2）环境条件引起的不确定度。由于计量环境条件，如温度、湿度会影响测量不确定度的变化，这是客观存在的事实；但是，对于微电子设备计量而言，其环境条件通常是在（23±3）℃和RH60%以下，这已达到了恒温匣湿的条件，所以，由此引入的测量不确定度可以忽略不计。 　　（3）人员素质引起的不确定度。由于人员家质引起的测量不确定度本来也是客观存在的。但在现行条件下下，由于微电子设备计量几乎是全自动的，又由于设备计量操作员在GJB1的要求下都进行了严格的岗位培训和考核、无证不能上岗，所以，由此引入的测量不确定度也可以忽略术计。 　　（4）测量方法和过程引入的不确定度。实际上这是一个对设备计量过程的质量评价问题，比较复杂。有时对于某些测量方法可以分析出其应有的测量不确定度，有的则不能。对于设备计量过程中诸如各种假设或近似计算等技术因素引发的不确定度，也同样如此。所以，凡不能直接或明确给出不确定度的定量描述时。可以通过多次试验，取得A类不确定度的评定，将其记为u2。 　　（5）辅助硬件如夹具、引线等引起的不确定度。由辅助硬件引入的不确定度，是微电子设备计量不确定度的主要来源之一，也是最复杂、最难于度量的一个影响因素。辅助硬件引入的不确定度，需要根据造成轴助硬件误差的介质、形状、长度、通导率和测量速度等，综合考虑、分析由于辅助硬件而引入的测量不确定度。关于辅助硬件误差，对不确定度的影响程度，一般和测试速率有关。特别是对交流误差与测试系统测试速率的增长成正比，即测试速率越陕，影响越大。如果存在不确定度，记为u3。 　　（6）测量重复性引起的不确定度。检测或校准结果是否稳定，与测量设备有关，与被测设备也有关，它们那是影响不确定度的一个重要因素。如果把测试的不稳定引入的测量不确定度记为u4，则用可以通过实验方法得出。实验次数越多越好，但至少，实验次数不能少于6次。 　　4.结束语 　　总而言之，在设备计量的过程中，对测量不确定度进行相关的评定，有利于人们对测量结构的判断，并且将设备计量结果规划在一定的范围内，使得人们采用相关的方法，来提高设备计量结果的准确度。 [科] 　　【参考文献】 　　[1]杨爱东.如何选择测量标准装置不确定度评定过程中的被检测量设备[J].上海计量测试，2004（03）. 　　[2]于火根，严洪燕，刘仁寰.专用电子测试设备系统校准方法研究[J].航空计测技术，2002（02）.
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小蜗牛把页面落家里忘记带了
电信网通那头接口生锈了测量总不确定度问题与校准工作可靠性的评定
14:26:22& 来源：&
　　本文介绍在广东省计量科学研究所申请国家校准实验室认可及长度室申请香港HOKLAS校准实验室认可准备过程中，在分析计算认可项目的测量总不确定度时，对JJG1027一91《测量误差及数据处理》、JJGI仍3一92《计量标准考核规范》及150/TA《抖/WG3《测量不确定度表述指南(93年第一版)》(以下简称((指南》)的学习体会，分析上述三文中不确定度的概念、表述及计算方法的异同点，认为我国的技术规范应尽快等同采用《指南》，以便与国际接轨。本文也提出了校准工作可靠性的评定方法。
　　不确定度问题逐渐受到人们重视，出现了测量不确定度、测量结果的总不确定度、计量标准总不确定度、检定结果的总不确定度等概念。对测量不确定度，各种标准与技术规范对其定义不一，这里有时间先后的问题，也有认识方面的问题，特别在校准与检定工作中存在着观念上及内涵上的区别，应尽快与国际惯例接轨。
　　一、不确定度概念与要素
　　根据《指南》，测量不确定度定义为&测量结果带有的一个参数，用以表征合理赋予被测量的值的分散性&。GB厅19022.1定义为&通常按给定的似然估计，表征被测量的真值所处的量值范围的评定结果&。JJG1001一91定义为&表征被测量的真值所处的量值范围的评定&。此外，还有定义为&测量结果提供的被测量估计值中可能误差的测度&。
　　这些定义在本质上并无区别，但除了《指南》外，其余三个定义都涉及到&真值&或&误差&这两个不可知量，可见《指南》中定义的科学之处。《指南》还指出，不带形容词的&不确定度&用于不确定度一般概念和该概念的任何或所有定量测度。当需要一个特定测度时，要用合适的形容词。由此，是否可以理解JJG1033一92中&计量标准总不确定度&及JJG1027一91中&检定结果的总不确定度&便是一种带形容词的不确定度，应该理解为计量标准示值(误差)的不确定度及检定结果中被检器具示值(误差)的测量总不确定度。其实，计量标准是计量器具，具有示值误差、分辨力、回程误差、稳定度、量程等许多计量特性，计量标准总不确定度是否定义得不够具体确切呢?另外，据JJGlool一91，检定是&为评定计量器具的计量特性，确定其是否符合法定要求所进行的全部工作&，因此检定结果的总不确定度即有与计量标准总不确定度同样的问题，而且检定工作还包括封印、法制标记等。所以，&计量标准总不确定度&表述为&计量标准示值总不确定度&更确切些，而&检定结果的总不确定度&的提法值得商榷。测量不确定度应包括下列6要素:(l)采用的标准器;(2)被测对象;(3)测量的条件(包括环境与人员);(4)测量方法;(5)置信概率;(6)自由度。具体地说，要获得测量不确定度，一定要与前4个要素联系在一起，也就是说，分析计算测量总不确定度时必须考虑这四方面的具体内容;而后2个要素给予测量不确定度完善的内容，即在表述测量不确定度时必须同时说明其置信概率及自由度。
　　计量标准(示值)不确定度则应包含下列四要素:(l)标准器本身;(2)使用条件(包括环境与人员);(3)置信概率;(4)自由度。
　　二、不确定度的置信概率、自由度及不确定度的相对不确定度问题
　　提到测量不确定度时，必须同时指明其相应的置信概率与自由度，而计算B类不确定度分量时，必须估算其相对不确定度。测量总不确定度本身也有不确定度问题，这通常用该不确定度的相对不确定度描述。由此可见，不确定度的置信概率、自由度及不确定度的相对不确定度这三个概念，是测量不确定度的进一步描述，其内容更为完善。
　　测量不确定度的置信概率是指该不确定度可信任的程度，如测量结果Y的测量总不确定度为U，U的置信概率为p%，则意味着被测量y的真值在Y土u的范围内的可能性有P%，在此范围外的可能性为1一P%。
　　在估算测量结果的总不确定度up时，若
　　其中，X.为输入量的估计值，的，u(X.)为其标准不确定度。
　　vi为各标准不确定度分量的自由度，对于A类评定所得分量，得自输人量估计值的独立重复观测数和从这些观测决定的独立变量数;对于B类评定所得分量，Vi得自该分量值判定的可靠性。
　　△u(x&)即为不确定度u(Xi)的不确定度，△u(X，)/u(Xi)是u(x.)相对不确定度，它是主观量，其值得自可用信息联合而作出的判断。而tp(v劝则为合成标准不确定度的有效自由度在置信水平下的t分布，以V动值为P的增函数而为vi的减函数。
　　由此可看出测量结果总不确定度up与P及ver的关系，并理解P及Ver为测量不确定度的两个要素。测量不确定度的不确定度是测量不确定度的更精确的描述，它表述测量不确定度的分散性。需要注意的是，一般来说，若测量不确定度的置信概率较高，则测量不确定度的不确定度较小，但两者在概念上是不同的。
　　三、测量不确定度的计算
　　同样地，以(l)式为例，即设各变量之间是独立的，依JJG1027-一91，先分析计算各个A类不确定度分量s。及B类不确定度分量uj，求合成不确定度up　
　　而依JJG103子一92，其计算方法虽与JJG1027一91的相同，但强调的是&计量标准总不确定度&，现行操作上都不考虑被测对象及测量方法这2个要素。
　　《指南》则要求:①对测量问题进行分析;②建立数学模型，即建立(l)式;③求方差和权系数，即建立(3)式并求④对各标准不确定度分量进行分析与计算，在分析计算过程中，对A类标准不确定度分量强调实验数据获得的可靠性，对B类标准不确定度分量强调分布规律以确定置信因数k;⑤由(3)及(4)式合成标准不确定度;⑥由得自输入量估计值的独立重复观测数和从这些观测决定的独立变量数求A类标准不确定度分量的自由度，由(8)式求B类标准不确定度分量的自由度，并由(7)式求有效自由度⑦由ver查t分布的rp(ver值(即Kp值)，并列出标准不确定度分量、合成标准不确定度与自由度一览表;⑧由(3)式计算测量结果的总不确定度Up。
　　由此可见，《指南》的思路清晰，用了与测量不确定度相关的所有信息&不确定度的相对不确定度、有效自由度、置信概率等，分析严谨，算得的测量总不确定度与用JJG102下一91介绍的方法相比，不容易发生错漏，且更为可靠。
　　四、校准工作可靠性的评定方法
　　校准工作在国际上广泛采用，在我国也逐渐被重视起来。在校准证书上必须给出测量结果的总不确定度，校准工作的可靠性与测量结果的总不确定度有关，也与测量结果与实际值(或某种用于比较的参考值，下同)的接近程度有关。若测量结果的总不确定度U越小，而且测量结果Y与实际值Y。越接近，则似乎以l/【Ux(Y一Yo)]的大小就可评价校准工作的可靠性，即其值越大，校准工作的可靠性越高。然而，它必须建立在对U的正确分析计算的基础上才有意义，另外它是一个有量纲的量，因此缺乏可比性。
　　目前，国际上通用的方法是E。比值法。设获得实际值Y。的测量结果的总不确定度为Uo，则
　　一般认为，En必须在一1和+1之间，越小越好。无论是国际上实验室之间的比对，还是JJG1033一92的计量标准总不确定度的验证，所采用的方法都体现了这一思路。En比值法不失为一种可行的方法。但是，随着人们对测量不确定度认识的深入，觉得它还是有不足之处，问题在于U的背后还有置信概率及自由度，因此E。比值法应修正为:
　　(l)当P=l00%，Vre=200时，Er=En;
　　(2)与En比值法一样，理想的情况是Er=0;
　　(3)建议Er值在一5和+5之间是可以接收的，若Er=士1，P=95%，则要求时。
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