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1、关于不确定度数据表关于不确定度数据表示方法示方法(2)第一页，本课件共有36页2测量不确定度的表示与评定测量不确定度的表示与评定 测量不确定评定的一般要求一、测量不确定度评定步骤1、确定被测量和测量方法测量方法包括测量原理、测量仪器及其使用条件、测量程序、数据处理程序等。2、分析并列出对测量结果有明显影响的不确定的来源3、建立满足测量不确定度评定所需的数学模型建立数学模型也称为测量模型化，即建立被测量和所有影响量之间的函数关系。数学模型中应包括所有对测量不确定度有影响的输入量。Y=f(X1,X2,，Xn)Xi为输入量，Y为输出量。第二页，本课件共有36页3测量不确定度的表示与评定测量不确定度的
2、表示与评定4、确定各输入量的标准不确定度u(xi)根据各输入量标准不确定度评定方法的不同，分为标准不确定度的A类评定和标准不确定度的B类评定。A类评定：对测量样本统计分析进行不确定度评定的方法。用A类评定方法得到的标准不确定度称A类标准不确定度。用实验标准偏差表征。B类评定：用不同于测量样本统计分析的其他方法进行的不确定度评定的方法。它是基于经验或其他信息的假定概率分布估算的，也可用标准偏差表征。第三页，本课件共有36页4测量不确定度的表示与评定测量不确定度的表示与评定5、确定对应于各输入量的标准不确定度分量ui(y)6、对应各标准不确定度分量ui(y)进行合成，得到合成标准不确定uc。7、确
3、定被测量Y可能值分布的包含因子8、确定扩展不确定度U=kuc9、给出测量不确定度报告第四页，本课件共有36页5测量不确定度的表示与评定测量不确定度的表示与评定二、评定时的注意事项1、在分析测量不确定度的来源时，应充分考虑各项不确定度分量的影响，不遗漏，不重复。2、标准不确定度分量的评定，可以采用A类评定方法，也可采用B类评定方法，采用何种评定方法根据实际情况选择。3、采用A类评定方法时，如果怀疑测量数据有异常值，应按统计判别准则判断并剔除测量数据中的异常值，然后再评定其标准不确定度。4、若对测量结果进行修正，修正值不应记在不确定度内，但应考虑由修正不完善引入的不确定度。第五页，本课件共有36页
4、6不确定度的来源不确定度的来源1、被测量的定义不完全2、被测量的定义值的复现不理想3、被测量的样本可能不完全代表定义的被测量4、对环境条件的影响认识不足5、人员的读数偏差6、测量仪器计量性能的局限性（如分辨力等）7、测量标准或测量设备不完善8、在数据处理时所引用的常数或其他参数的不准确9、测量方法、测量系统和测量程序不完善10、在相同条件下，被测量重复观测重的随机变化。11、修正不完善第六页，本课件共有36页7例例：用比较法校准一台电压表在用比较法校准一台电压表在1MHz1MHz频率时的频率时的1V1V电压示值，分析电压示值，分析校准的不确定度来源校准的不确定度来源。信号源信号源开关开关标准表
5、标准表被检表可能的不确定度来源：1.标准表不准引入的不确定度；2.信号源两次读数间的漂移引入的不确定度；3.开关两路的不一致性引入的不确定度；4.各种随机因素引入的不确定度，即测量数据的重复性；5.波形失真引入的不确定度；6.被检表的分辨力；7.其他。第七页，本课件共有36页8标准不确定度分量的评定标准不确定度分量的评定一、标准不确定度的A类评定用对测量数据处理的统计方法进行评定,用计算得到的实验标准偏差表征。用算术平均值作为测量结果时，测量结果的A类标准不确定度为：如果只测量1次，则如果测量m次，则第八页，本课件共有36页9 标准不确定度分量的评定标准不确定度分量的评定一、标准不确定度的A类
6、评定u实验标准偏差的计算a贝赛尔法b极差法c较差法d最小二乘法预期值的实验标准偏差e合并样本实验标准偏差（组间标准偏差）第九页，本课件共有36页10标准不确定度的B类评定用非统计方法进行评定 用估计的标准偏差表征B类标准不确定度分量评定的步骤：1.判断被测量可能值的区间（-a，a）;2.确定区间半宽度a；3.假设被测量在区间内的概率分布;4.估计置信因子kB类标准不确定度为:第十页，本课件共有36页11标准不确定度的B类评定区间半宽度区间半宽度a a的确定的确定 v以前的观测数据；v对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验；v制造厂（生产部门）提供的技术说明书；v校准证书、检定证书、测试报告或
7、其他文件提供的数据、准确度等别和级别；v手册和某些资料给出的参考数据及其不确定度；v同行共识的经验；第十一页，本课件共有36页12标准不确定度的B类评定置信因子置信因子k的确定的确定1.已知扩展不确定度的k值2.根据假设的概率分布查表得到k值第十二页，本课件共有36页13标准不确定度的B类评定概率分布的假设概率分布的假设v被测量随机变化服从正态分布v根据测量值落在置信区间内的可能情况估计：1.区间内任何值的可能性相同，假设为均匀分布；2.在区间的中心可能性最大，假设为三角分布；3.落在区间中心的可能性最小，在上、下限处的可能性最大，则假设为正弦分布。l缺乏任何信息时，假设为均匀分布；第十三页，
8、本课件共有36页14标准不确定度的B类评定举例举例举例1：校校准准证证书书上上指指出出标标称称值值为为1kg的的砝砝码码质质量量m=1000.00032g，并并说说明按包含因子明按包含因子k=3给出的扩展不确定度给出的扩展不确定度U=0.24。则该砝码的标准不确定度为：则该砝码的标准不确定度为：u(m)=0.24mg/3=80 g举例举例2：校校准准证证书书上上指指出出标标称称值值为为10 的的标标准准电电阻阻器器的的电电阻阻RS在在23 C时时为为：RS=(10.00047 0.00013)，同时说明置信概率，同时说明置信概率p=99%。由由于于U0.99=0.13m，查查表表的的kp=2.
9、58，所所以以其其标标准准不不确确定定度度为为：u(RS)=0.13m/2.58=50第十四页，本课件共有36页15标准不确定度的B类评定举例举例举例3：机械师在测量零件长度时，估计其长度以机械师在测量零件长度时，估计其长度以50%的概的概率落于率落于10.07mm至至10.15mm之间，并给出了长度之间，并给出了长度l=(10.11 0.04)mm。这说明这说明0.04mm为为p=50%的置信区间半宽度，在接近的置信区间半宽度，在接近正态分布的条件下，查表得正态分布的条件下，查表得k50=0.67，则长度，则长度l的标准的标准不确定度为：不确定度为：u(l)=0.04mm/0.67=0.06
10、mm第十五页，本课件共有36页16标准不确定度的B类评定举例举例举例4：设设手手册册中中给给出出的的膨膨胀胀系系数数 20(Cu)=16.52 10-6 C-1，但但指指明明最最小小可可能能值值为为16.40 10-6 C-1，最最大大可可能能值值为为16.92 10-6 C-1。这时半宽度为：。这时半宽度为：a=(16.92-16.40)10-6 C-1/2=0.26 10-6 C-1假设为均匀分布，取假设为均匀分布，取k=1.73，则，则u(20)=a/1.73=0.15 10-6 C-1第十六页，本课件共有36页17合成标准不确定度合成标准不确定度被测量y由N个其他量xi的函数确定时，假
11、设其函数关系为y=f（x1，x2，xN）上式称为不确定度传播率。为灵敏系数，灵敏系数，r（xi，xj）为 相关系数相关系数第十七页，本课件共有36页18合成标准不确定度合成标准不确定度1、当被测量的函数形式为：y=A1x1+A2x2+ANxN，且各输入量之间不相关时，合成标准不确定度为：若用灵敏系数表示第十八页，本课件共有36页19合成标准不确定度合成标准不确定度2、当被测量的函数形式为合成标准不确定度为：3、若所有输入量都相关，且相关系数为1时，合成标准不确定度为：直接测量时（当灵敏系数为1时）第十九页，本课件共有36页20合成标准不确定度合成标准不确定度合成标准不确定度的自由度（有效自由度
12、）合成标准不确定度的自由度（有效自由度）uc(y)：合成标准不确定度ui(x)：各输入量的标准不确定度i：ui(x)的自由度 eff 越大越大表明评定的合成标准不确定度表明评定的合成标准不确定度uc(y)越越可靠可靠第二十页，本课件共有36页21合成标准不确定度合成标准不确定度举举例例：已已知知某某量量含含不不相相关关的的不不确确定定度度分分量量，其其值值与与自自由由度分别为：度分别为：u1=10u2=10u3=10u4=101=52=53=54=5求合成标准不确定度、有效自由度及扩展不确定度(P=99%)。解：由于个分量不相关，故据公式，据eff，及P=99%，查t分布表得：tP=2.85，
13、故扩展不确定度为：UP=tPuc=56.7第二十一页，本课件共有36页22 扩展不确定度扩展不确定度分为两种U和Up。1、U就是合成标准不确定度的倍数，U=kuc，即由合成标准不确定度直接乘以包含因子k（k的典型值为23）2、Up：对于给定的置信概率P，扩展不确定度记为Up=kpuc，此时包含因子kp的选择如下u如果组成uc的不确定度分量较多，且各分量对不确定度的影响不大时，据中心极限定理，合成不确定度uc的分布接近正态分布。第二十二页，本课件共有36页23 扩展不确定度扩展不确定度u若有效自由度充分大，按正态分布计算u若有效自由度较小，按t分布计算（按有效自由度查表）u如果uc的概率分布为非
14、正态分布时，应根据相应的分布确定kp。第二十三页，本课件共有36页24当当可可以以估估计计uc(y)接接近近某某种种分分布时，乘以对应的包含因子布时，乘以对应的包含因子给出给出UP，P值值开始取出合成标准取出合成标准不确定度无必要给出无必要给出UP时时选定包含因子选定包含因子k一般为一般为23计算计算U=kuc(y)给出给出U，指明，指明kuc(y)可能接近正态分可能接近正态分布时，可按布时，可按UP给出给出计算有效自由度计算有效自由度eff选定要求的置信概率选定要求的置信概率按按 eff和和P查查t分分布布临临界界值值tP()，包含因子，包含因子kP=tP()计算计算UP=kPuc(y)给出
15、给出UP和和P值值结束结束第二十四页，本课件共有36页25关于概率分布情况的估计关于概率分布情况的估计(1)正态分布a.重复条件或复现条件下多次测量的算术平均值的分布；b.被测量Y用扩展不确定度UP给出，而其分布又没有特殊指明时，估计值Y的分布；c.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，估计值Y的分布；d.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，存在两个界限值接近的三角分布，或4个界限值接近的均匀分布；e.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，量值较大的分量（起决定作用的分量）接近
16、正态分布时。第二十五页，本课件共有36页26关于概率分布情况的估计关于概率分布情况的估计(2)矩形分布a.数据修约导致的不确定度；b.数字式测量仪器的量化误差导致的不确定度；c.测量仪器由于滞后、摩擦效应导致的不确定度；d.按级使用的数字式仪表、测量仪器最大允许误差导致的不确定度；e.平衡指示器调零不准导致的不确定度。第二十六页，本课件共有36页27关于概率分布情况的估计关于概率分布情况的估计(3)三角分布a.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；b.因分辨力引起的两次测量结果之和或差的不确定度；c.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；d.两相同均
17、匀分布的合成。第二十七页，本课件共有36页28关于概率分布情况的估计关于概率分布情况的估计(4)反正弦分布a.度盘偏心引起的测角不确定度；b.正弦振动引起的位移不确定度；c.无线电中失配引起的不确定度；d.随时间正余弦变化的温度不确定度。第二十八页，本课件共有36页29 测量结果及其测量不确定度的表示测量结果及其测量不确定度的表示一、合成标准不确定度的使用u基础计量学研究;u基本物理常量测量；u复现国际单位制单位的国际比对。第二十九页，本课件共有36页30 测量结果及其测量不确定度的表示测量结果及其测量不确定度的表示一、测量结果及其合成标准不确定度的表述推荐以下三种方法u1、ms=100.02
18、147g,uc(ms)=0.35mg;u2、ms=100.02147(35)g括号中的数为合成标准不确定度uc的值，其末位与测量结果的末位相对应u3、ms=100.02147(0.00035)g,括号中的数为合成不确定度uc的值，与说明的测量结果有相同的测量单位。第三十页，本课件共有36页31 测量结果及其测量不确定度的表示测量结果及其测量不确定度的表示二、测量结果及其扩展不确定度的表述，推荐以下几种方法：u1、ms=100.02147g，U=0.70mg,k=2;u2、ms=(100.021470.00070)g,k=2;u3、ms=100.02147g,U0.95=0.79mg,veff=
19、9,k=2.26第三十一页，本课件共有36页32 测量结果及其测量不确定度的表示测量结果及其测量不确定度的表示(1).给出测量不确定度时，应按下列术语和符号给出测量不确定度时，应按下列术语和符号 a.标准不确定度，用符号标准不确定度，用符号“u”表示；表示；b.合成标准不确定度，用符号合成标准不确定度，用符号“uc”表示；表示；c.扩展不确定度，用符号扩展不确定度，用符号“U”表示；表示；d.包含因子，用包含因子，用“k”表示；表示；e.置信水平，用置信水平，用“p”表示表示第三十二页，本课件共有36页33 测量结果及其测量不确定度的表示测量结果及其测量不确定度的表示(2).(2).最终报告测
20、量结果时，应按以下规定最终报告测量结果时，应按以下规定 a a.单独表示测量不确定度时，不能带有单独表示测量不确定度时，不能带有“”号。号。例如，例如，U U=25mV25mV；U U=2.6%2.6%都是错误的。都是错误的。应为应为U U=25mV=25mV；U U=2.6%=2.6%。b.b.测量不确定度取测量不确定度取1 12 2位位有效数字。有效数字。例如，例如，U U=25.6mV=25.6mV是错误的，应为是错误的，应为U U=26mV=26mV。c.c.不确定度的数字可采用通用的修约规则，必要时也不确定度的数字可采用通用的修约规则，必要时也可将后面的数字舍去，末位进可将后面的数字
21、舍去，末位进1 1。例如，测量不确定度为例如，测量不确定度为 26.2m26.2m，取二位有效数，取二位有效数 字时，字时，U U=26m=26m；必要时，末位进；必要时，末位进1 1，取，取U U=27m=27m第三十三页，本课件共有36页34测量结果及其测量不确定度的表示测量结果及其测量不确定度的表示d.d.测量不确定度的末位应与其测量结果的末位一致。测量不确定度的末位应与其测量结果的末位一致。例如，测量结果为例如，测量结果为M=100.021g，扩展不确定度为，扩展不确定度为 U=0.0226g，是错误的，应为，是错误的，应为U=0.023g。又如，测量结果为又如，测量结果为D=2.63
22、%，扩展不确定度，扩展不确定度U=0.5%应应将测量结果进行修约为将测量结果进行修约为D=2.6%，与测量不确定度未位与测量不确定度未位对齐。对齐。e.测量不确定度的计量单位一般应与其测量结果的计量测量不确定度的计量单位一般应与其测量结果的计量单位一致；可采用百分数或单位一致；可采用百分数或10的负幂次方表示相对测量的负幂次方表示相对测量不确定度不确定度(没有计量单位没有计量单位)，符号，符号Ur或或Urel。例如，例如，M=100.021g，U=0.023g；f=398kHz，Ur=1.5%；f=10.0000006MHz，Ur=5 10-8第三十四页，本课件共有36页35 测量结果及其测量不确定度的表示测量结果及其测量不确定度的表示改错实例：改错实例：1).1).某标准装置合成标准不确定度为：某标准装置合成标准不确定度为：UC=1.1510-11 (k=2)正确：正确：合成标准不确定度：合成标准不确定度：uC=1.210-112).某电压表某电压表5V刻度基本误差检定结果为：刻度基本误差检定结果为：-5.56%，扩展不确定度，扩展不确定度uC=1.27%(k=2)。正确：正确：5V刻度基本误差检定结果为：刻度基本误差检定结果为：-5.6%，扩展不确定度扩展不确定度 U=1.3%(k=2)第三十五页，本课件共有36页感谢大家观看第三十六页，本课件共有36页