不确定度验证(精选十篇)
不确定度验证 篇1
1 材料与方法
1.1 样品
来自于2014年国家认证认可监督管理委员会组织的CNCA-14-A05“生活饮用水中三氯甲烷、硝酸盐氮的测定”能力验证项目[3],200倍稀释后三氯甲烷质量浓度范围:60~300μg/L。
1.2 三氯甲烷标准溶液
浓度为10.0 mg/L,国家标准物质中心,编号GBW(E)080239。
1.3 仪器
Agilent 6890N气相色谱仪配ECD检测器,Agilent 7697A全自动顶空进样器。
1.4 色谱条件
汽化室温度:200℃,柱温60℃,检测器温度:200℃,载气流量:4 ml/min,分流比20:1,尾吹气流量:60 ml/min。
1.5 样品处理
取10.0 ml水样于20 ml顶空瓶中,置于全自动顶空进样器中40℃平衡1 h后自动进样。
2 不确定度评定
2.1 数学模型
依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[4],由测量原理建立如下数学模型:
式中:x—样品中三氯甲烷浓度(μg/L);c—用最小二乘法求得样品中三氯甲烷浓度(μg/L);f—样品稀释倍数。
不确定度来源分析:按GB/T 5750.10-2006中顶空毛细管柱气相色谱法对样品中三氯甲烷进行测定,其不确定度主要来自三氯甲烷标准储备溶液、将标准储备溶液配制成标准系列溶液、工作曲线拟合、样品稀释、测量重复性等环节[5,6],其相对标准不确定度可由下式表示:
式中:u—合成相对标准不确定度;u1—三氯甲烷标准储备溶液引入的相对标准不确定度;u2—配制三氯甲烷标准系列溶液引入的相对标准不确定度;u3—工作曲线拟合引入的相对标准不确定度;u4—样品稀释引入的相对标准不确定度;u5—测量重复性引入的相对标准不确定度。
2.2 不确定度各分量的评定
2.2.1 三氯甲烷标准储备溶液引入的不确定度u1
三氯甲烷标准储备溶液由国家标准物质中心购买,质量浓度为10.0 mg/L,证书中的不确定度为2%,按正态分布计算,k=2,则其相对标准不确定度。
2.2.2 配制三氯甲烷标准系列溶液引入的不确定度u2三氯甲烷标准系列溶液的配制方法:
移取浓度为10.0mg/L标准储备溶液1.0 ml于100 ml容量瓶中,用纯水定容至刻度,配成浓度为100.0μg/L的标准使用液。分别移取1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 ml标准使用液于100ml容量瓶后用纯水定容至刻度,配成浓度为1.0、2.0、5.0、10.0、20.0μg/L的标准系列溶液,分别移取10.0 ml上述标准系列溶液到20 ml顶空瓶后上机检测。此过程中的不确定度来源于1.00、2.00、5.00、10.00、20.00ml的单标线吸管和100 ml的容量瓶,所引入的不确定度可由下式表示:
式中:u2—配制三氯甲烷标准系列溶液引入的相对标准不确定度;u2a—1.00 ml单标线吸管引入的相对标准不确定度;u2b—2.00 ml单标线吸管引入的相对标准不确定度;u2c—5.00 ml单标线吸管引入的相对标准不确定度;u2d—10.00 ml单标线吸管引入的相对标准不确定度;u2e—20.00 ml单标线吸管引入的相对标准不确定度;u2f—100 ml容量引入的相对标准不确定度。
1.00 ml单标线吸管引入的相对标准不确定度分量,包括3个部分:(1)单标线吸管体积刻度引入的不确定度。按JJG196-2006《常规玻璃量器检定规程》[7],1.00ml单标线吸管的容量允差为±0.007 ml,按均匀分布计算标准不确定度。 ml;(2)充满液体至单标线吸管刻度的估读误差。由10次称量重复试验统计出,1.00、2.00、5.00、10.00、20.00 ml单标线吸管和100 ml容量瓶的标准差分别为0.005、0.005、0.005、0.010、0.010、0.015 ml[8],按均匀分布计算标准不确定度:ml;(3)溶液温度变化引入的不确定度。实验室内温度变化为2℃,水体膨胀系数为2.1×10-4/℃,则1.00 ml单标线吸管量取的体积变化为:1.00 ml×2.1×10-4/℃×2℃=0.000 42 ml,按均匀分布计算标准不确定度: ml
以上3项合成得出1.00 ml单标线吸管引入的相对标准不确定度:
同法计算2.00、5.00、10.00、20.00 ml的单标线吸管和100 ml容量瓶所引入的相对标准不确定度分别为:u2b=0.003 2、u2c=0.001 8、u2d=0.001 3、u2e=0.000 9、u2f=0.000 6,代入(3)式计算配制三氯甲烷标准系列溶液引入的相对标准不确定度:
2.2.3 工作曲线拟合引入的不确定度u3
上述标准系列溶液的分析数据和样品重复测定6次的结果见表1。
工作曲线回归方程为y=a+bx,在仪器工作站软件建立校准曲线后直接得出a=-60.116,b=155.11,r=0.999 4。y=-60.116+155.11x,根据贝塞尔公式,将表1相关数据代入计算实验剩余标准差:
工作曲线拟合引入的相对标准不确定度:
式中:n—测量标准溶液的次数,n=5;p—重复测量样品的次数,p=6;—标准溶液浓度的平均值,7.60μg/L;—样品中三氯甲烷浓度的平均值,7.57μg/L;b—工作曲线的斜率,b=155.11。
2.2.4 样品稀释引入的不确定度u4
样品稀释过程如下:取1.00 ml样品于200 ml容量瓶后加纯水定容至刻度(按此稀释液浓度报告考核结果)[3],然后再吸取此稀释液10.00 ml于100 ml容量瓶后加纯水至刻度(即作10倍稀释)。此稀释过程的不确定度主要来自于1.00、10.00 ml的单标线吸管和100、200 ml的容量瓶,已知1.00、10.00 ml单标线吸管和100 ml容量瓶的相对标准不确定度分别为u2a=0.005 0、u2d=0.001 3、u2f=0.000 6,按上述方法求得200 ml容量瓶的相对标准不确定度为0.000 5,则样品稀释引入的不确定度
2.2.5 样品重复性测定引入的不确定度u5
样品重复性测定引入的不确定度属A类不确定度[9],对样品进行6次重复测定,结果见表1。求得单次测定的标准差为:
则样品重复性测定引入的不确定度
2.3不确定度的合成
上述评定出的各不确定度分量汇总见表2。
将各分量不确定度代入式(2)合成相对标准不确定度
将上述数据代入式(1)得样品中三氯甲烷浓度:7.57×10=75.7μg/L。合成标准不确定度为:0.032×75.7μg/L=2.42μg/L。取k=2(置信概率95%),则扩展不确定度为:U=2×2.42μg/L=4.8μg/L。因此,样品中三氯甲烷的测量结果报告为(75.7±4.8)μg/L。
3讨论
由以上评定过程看出,对本次测定不确定度贡献较大的来源是标准溶液、工作曲线拟合和重复测定这几方面,为了减少不确定度,提高测定的准确性,必须从这几方面加以重点控制[10]。在标准系列溶液的配制过程中,应注意使用精度好的玻璃器皿,还要不断提高自身操作技能,将测定的不确定度尽量降低,进一步提高检测数据的准确性。
作者声明
本文无实际或潜在的利益冲突
摘要:目的 通过对能力验证实验中三氯甲烷测定的不确定度评定,找出影响检测结果准确性的主要因素,从关键环节加以控制,减少测定过程中的人为和随机误差,确保检测结果准确。方法 按国标方法进行测定,建立数学模型,确定不确定度来源并计算各分量,得出合成不确定度,最后形成不确定度报告。结果 取k=2(置信概率95%),扩展不确定度为4.8μg/L,结果为(75.7±4.8)μg/L,本次能力验证结果满意(z=1.63,z≤2为满意结果)。结论 对本次测定不确定度贡献较大的是标准溶液配制、工作曲线拟合和重复测定这几方面,所以应重点从这几方面加以控制,确保检测结果的准确性。
关键词:不确定度,三氯甲烷,气相色谱,顶空
参考文献
[1]罗建波,陈文胜.理化检验实验室质量管理工作指南[M].北京:中国标准版社,2014:41.
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[3]中国疾病预防控制中心坏境与健康相关产品安全所.能力验证计划作业指导书CNCA-14-A05生活饮用水中三氯甲烷的检测[Z].
[4]国家质量监督检验检疫总局.测量不确定度评定与表示:JJF 1059.1-2012[S].北京:中国标准出版社,2012.
[5]张宜明,虞爱旭,吴龙.顶空进样-气相色谱法测定水中氯仿含量的不确定度评定[J].中国卫生检验杂志,2005,15(12):1530-1531.
[6]罗黎明.顶空自动进样气相色谱法测定水中三氯甲烷的不确定度评定[J].职业与健康,2014,30(2):198-201.
[7]国家质量监督检验检疫总局.常规玻璃量器检定规程:JJG 196-2006[S].北京:中国计量出版社,2007.
[8]王存政,王兴春,牛倩,等.N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定水中亚硝酸盐氮的测量不确定度评定[J].环境工程,2013,31(5):147-150.
[9]中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南[M].北京:中国计量出版社,2002:35.
不确定度验证 篇2
首先非常感谢公司领导给了我这次培训的机会,2014年3月13日至16日,我有幸与试验中心两名同事一同参加了 “CCAI测量不确定评定与表示/能力验证第一期(北京)”培训班,全部课程均为中国计量科学研究院研究员倪育才老师讲解。举办的目的是为帮助准备申请认可和认证或已经获得认可和认证的实验室建立符合要求的管理体系,提高实验室检测/校准数据的可靠性、准确度;加强质量管控、科学地降低运行成本和防范质量风险。
本课程主要讲解了测量不确定度评估整体过程及其对测量结果的评价和相关改进的重要意义。借这次培训总结给大家进行一次关于不确定度的入门介绍。
一 测量不确定度有关术语
学习基本术语是学习不确定度评估的第一步,只有理解了关于检测结果和结果评定等一系列术语定义后才能够将评估的整体过程贯穿起来。
在各测量领域人们经常使用一些术语来表示测量结果质量的好坏,那所谓的测量不确定度就是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。评定测量不确定度用到的相关术语有:真值、量值、量纲、偏差、相对误差、随机误差、系统误差、修正值、修正因子、置信概率、包含因子、扩展不确定度、标准不确定度、合成标准不确定度……等。这些术语定义及其相互关系需要每一个学习不确定度的检测人员准确掌握,针对这些术语如果有疑问可以向参加这次培训的人员进行交流沟通。
二 测量不确定度的国内外发展历史
统一地评价测量结果的质量是国际计量业界的一个难题,直到1963年原美国标准局专家埃森哈特首次提出不确定度概念引起国际上轰动,经过多年探讨发展,1986年由国际七大组织(国际计量局、国际电工委员会、国际标准化组织、国际法制计量组织、国际理论和应用物理联合会、国际理论和应用化学联合会、国际临床化学联合会)成立工作组共同起草测量不确定度文件,于1993年发布实施。最新国际动态是国际标准化组织已正式颁布了ISO/IEC导则98-2008(GUM)及其一系列补充标准,例如对原有规范不适用的情况可以采用蒙特卡洛法进行概率分布的传播,使不确定度的应用更加深化。我国已于1999年发布JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》。为尽快与国际最新的导则98-2008接轨,根据国家质量监督检验检疫总局2010年国家计量技术法规计划项目的安排,2010年由计量司组织成立了《测量不确定度评定与表示》国家计量技术规范起草小组,承担《规范》的修订工作。
三 测量不确定度的评定程序
由于测量不确定度会受到许多因素的影响,因此通常不确定度是由多个分量组成,对一个分量都要评定标准不确定度,它们的评定方法可分A、B两类,无论是A类评定还是B类评定,其标准不确定度均以标准偏差表示,因此两类评定方法所得到的不确定度实质上并无区别.目前我们实验室采用A类评定和B类评定的情况均是存在的.评定程序可分为: ①找出所有影响测量不确定度的来源;
②建立满足测量不确定度评定所需的数学模型; ③确定各输入量的标准不确定度; ④列出不确定度分量汇总表; ⑤计算合成标准不确定度; ⑥确定被测量可能值的分布的包含因子(灵敏系数); ⑦确定扩展不确定度; ⑧给出测量不确定度报告;
建立数学模型时可根据各输入量撑握的信息不同采用透明箱模型和黑箱模型,各输入量的求解可用贝塞尔法等多种方法。
四 实验室认可对测量不确定度评定的要求
在ISO/IEC17025中5.4.6中规定要求检测实验室必须要有评定测量不确定度的技术能力,且应制定测量不确定度的管理程序并将其应于实际的工作。国家认可委CNAS-GL27《声明检测或校准结果及与规范符合性的指南》中规定:在认可实验室要求实验室组织校准或检测系统的设计人员或熟练操作人员评估相关项目的测量不确定度,要求具体实施校准或检测人员正确应用和报告测量不确定度,还应要求实验室建立维护评定测量不确度有效性的机制。
五 测量不确定度的应用范围
测量不确定度是对测量结果可能产生误差的怀疑,一个完整的测量结果除了应给出被测量的最佳估计值外,还应同时给出测量结果的不确定度。其主要应用领域是:①建立国家基准、计量标准、及其国际比对②标准物质、标准参考数据、③测量方法、检定规程、检定系统、和校准规范④科学研究和工程领域的测量⑤计量认证、计量确认、质量认证以及实验室认可⑥测量仪器的校准和检定⑦生产过程的质量保证以及产品检验和测试⑧贸易结算、医疗卫生、安全防护、环境检测及资源测量。
总之,实验室建立和实施质量管理体系,不仅是为了满足客户及其它相关要求,也是实验室自身发展的需要。唯有不断改变管理观念,以战略眼光高度重视这一发展趋势,才能使实验室紧跟技术潮流。体系强调了领导者的作用,实验室的领导者应为员工创造一个能充分参与以实现实验室目标的为个人目标的内部氛围与环境。各级人员都是实验室之本,唯有其充分参与,才能使他们为实验室的利益发挥其才干。
测量误差和测量不确定度 篇3
关键词:测量误差;测量不确定度;重复性实验;计量标准考核
中图分类号:TM933文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)16-0191-02
在量值传递与溯源过程中,数据处理是一个关键步骤。人们在使用误差理论的过程中,又发展出了不确定度概念,如何正确使用这两个概念,是基层计量人员需要解决的问题。
一、测量误差和测量不确定度的概念
(一)国家技术规范(JJG1027-91)关于测量误差的定义
测量误差是指测量结果与被测量真值之差。它既可用绝对误差表示,也可以用相对误差表示。按其出现的特点,可分为系统误差、随机误差和粗大误差。
根据定义,在实际使用中的测量误差Δ等于测量仪器的示值减对应的输入量之真值(或约定真值)XS,即Δ=X-XS。测量误差通常可分为系统误差和随机误差两类。误差是客观存在的,由于在绝大多数情况下,真值不能确定,所以真误差也无法知道。我们只是在特定条件下寻求的真值近似值,并称之为约定真值。但这个约定值也仅仅是相对于某一特定条件而言,所以人们针对真值的不确定,提出了不确定度这一概念。
(二)国家技术规范(JF1059-1999)关于测量不确定度的定义
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。它按某一置信概率给出真值可能落入的区间。此参数可以是标准差或其倍数,或说明了置信水准的区间的半宽度,其值恒为正。不确定度用来表征被测量的真值所处量值范围,但它不是具体的真误差,它只是以参数形式定量表示了对同一量多次测量结果可能所处的范围。不确定度按其获得方法分为A、B两类评定分量,A类评定分量是用统计方法确定的分量;B类评定分量是用非统计方法确定的分量。
二、测量误差和测量不确定度的联系和区别
(一)测量不确定度是误差理论的发展
误差分析是测量不确定度评定的理论基础,误差和不确定度虽然定义不同,但两者他们有着密切的联系。在不确定度B类评定时,更是离不开误差理论所得出的结果,如数据修约带来的误差、标准表带来的误差等,不确定度的概念是误差理论的应用和拓展。
(二)误差和测量不确定度的具体区别(见下表)
(三)测量不确定度的局限性
测量不确定度作为误差理论的发展,自身也存在着缺陷。从定义中分析,不确定度是用来“表征合理地赋予被测量之值的分散性”,也就是说不确定度表示的区间代表了对某个量的多次测量处于其间的概率,这与误差理论中的随机误差有相似之处,相当于是对随机误差概念的扩展,是对随机误差的范围做出具体界定。不确定度定义中的第二句“与测量结果相联系的参数”,表示单独使用不确定度是没有意义的,必须和测量结果同时出现,反映出的是测量结果的精密度。
三、计量标准考核(复查)申请书中的最大允许误差和测量不确定度
在计量标准考核(复查)申请书的第3页表格中有一栏为“不确定度或准确度等级或最大允许误差”,也就是表示此三个量为并列关系。但不确定度和允许误差无论是从概念上,还是表示的方式上都有极大的不同。
1.不确定度表示的是测量结果按照某一给定的概率处于某一区间可能,并有超出该区间的可能性,而允许误差对测量结果的要求是绝对不能超过某一区间,否则就被判不合格。
2.最大允许误差用符号MPE表示,其数值一般应带“±”号。例如可写成“MPE:±0.1”。当填写不确定度时,应使用扩展不确定度来表示。可写成“U=0.1%(k=2)”。
3.当同一台装置在复现性条件下,让两个人进行申请书填写,上述栏目中如果按照最大允许误差来填写,两个人的选择有相同的结果,如果按照不确定度来填写,结果会有不同。这是因为对最大允许误差的要求是一致的,而对不确定度的评定有很大的随机性。这是因为评定者对不确定度分量的来源理解不同,对各分量的取舍要求不一致,从而造成合成不确定度不同。即使是合成不确定度相同,当评定者对置信概率的要求不一致时,也会造成扩展不确定度的不同。
四、测量同一量时出现两个不同区间的不确定度
选用一只经检定合格的量限为150V、0.5级指针式仪表,其扩展不确定度是U=0.75V(k=3),当用该表测量140V电压(采用恒压源,误差忽略不计)时,上升时测得140V为139.9V,下降时测得140V为139.5V,存在0.4V的变差。此时测量140V出现的不确定度区间为138.75V~140.65V,落差值为2.1V,大于正负误差的极限差值1.5V。如下图所示:
由上图可知,在对同一量的测试过程中无论是上升或下降,按照不确定度的概率区间,测量值出现在139.25V以下时也是可以接受的。按照误差理论,用该表测量140V时是不会出现在139.25V以下的。
五、实际工作中测量误差和测量不确定度的应用范围
1.由于测量误差概念简单,使用方便,在基层单位得到广泛应用。无论是绝对误差,还是相对误差、引用误差,都被计量人员所熟知。一般的计量装置和工作表计,在说明书中看到的都是以测量准确度(accuracy of measurement)来界定其测试性能,很少有采用不确定度(uncertainty)或扩展不确定度(expanded uncertainty)来界定的。
2.测量不确定度由于其给定的量是用来衡量测量值的所处区间,而不是用来判断被检表或测量值是否合格,所以在日常工作中较少使用。
六、重复性实验对不确定度的影响
1.计量标准的重复性是指在相同测量条件下,重复测量同一个被测量,计量标准提供相近示值的能力。重复性测量通常都是作为A类不确定度来源,因此在进行不确定度评定时,应考虑测量中被检定对象对测量结果的影响。
2.《计量标准考核规范实施指南》(JJF1033-2008)中规定“测量对象应为常规的被检定计量器具,而不是本身重复性和稳定性都是最佳的被检定计量器具,这样评定的不确定度可以用于大多数的检定结果”。
3.根据考核指南的规定,计量人员进行电能表标准装置的评定过程中,由于测量对象的重复性能不好,造成A类不确定度偏离,从而引入新的不确定度,增加B类不确定度来源。
七、结论
根据以上分析,测量误差由于真值的不确定,所得误差包含不确定因素。测量不确定度虽然是误差理论的发展,但对其如何正确理解和使用还需要一个过程。在供电公司的计量检定中,我们需要知道的是被测量不能超过某一区间而不是处于某一区间,所以,测量误差这一概念可能更适合我们的日常工作。
参考文献
[1]计量标准考核规范实施指南(JJF1033-2008)[S].
[2]江苏省电力公司计量办公室.电力计量标准和计量检定人员考核指南.2002-03-26.
[3]测量误差及数据处理技术规范(JJG1027-91)[S].
[4]测量不确定度评定与分析(JJF1059-1999)[S].
不确定度验证 篇4
标准表法空气流量标准装置由计量标准器和配套设备组成。计量标准器是临界流文丘里喷嘴;配套设备有压力变送器、温度变送器、多功能计数器、A/D转换器。对其标准器及配套设备的不确定度进行分析评定, 从而得出标准表法空气流量标准装置的不确定度。现对其所使用的计量标准装置—标准表法空气流量标准装置的不确定度分析如下:
1 概述
1.1 测量依据:
JJG643-2003《标准表法流量标准装置》
1.2 选用的计量标准器及主要配套设备:
临界流文丘里喷嘴准确度等级0.2级;压力变送器的准确度等级0.05级;温度变送器的扩展不确定度:U=0.02℃, k=2。
1.3 工作原理:
以标准流量计为标准器, 使流体在相同时间间隔内连续通过标准流量计和被检流量计, 比较两者的输出流量值, 从而确定被检流量计的计量性能。
2 数学模型
式中:eK—用最小二乘法拟合的流量-仪表系数曲线的标准不确定度, m-3;
K—标准流量计的常用仪表系数, m-3。
3 各输入量的标准不确定度分量的评定
(1) 标准器的标准不确定度ur (E1) ;
由检定证书知, 临界流文丘里喷嘴准确度等级0.2级, 取k=2, 则:
(2) 标准装置处压力测量输入的标准不确定度ur (Ps) ;
压力变送器的准确度等级0.05级, 按均匀分布,
(3) 被检流量处压力测量输入的标准不确定度ur (P) ;
(4) 标准装置处温度测量输入的标准不确定度ur (Ts) ;
温度变送器的扩展不确定度U=0.02℃ (k=2) , 按均匀分布, 则:
(5) 被检流量处温度测量输入的标准不确定度ur (T) ;
(6) 多功能计数器、A/D转换器引入的不确定度非常小, 可忽略不计。
4 合成标准不确定度的评定
以上五项不确定度彼此不相关, 其标准不确定度为:
5 扩展不确定度的评定
按p=95%, 取k=2, 故相对扩展不确定度为:
6 标准表法空气流量标准装置不确定度的报告与表示
由上级计量检定机构出具的证书知, 我所使用的标准表法空气流量标准装置的不确定度为U=0.3%, k=2。经验证, 其不确定度的数据在范围之内。通过此次验证为以后在“分析评定被测计量器具的测量结果不确定度”方面起着关键的作用。
摘要:作为省级计量检定机构, 我所使用的计量标准装置都需经上级计量检定机构根据计量标准考核规范, 考核合格, 发放相应的检定/校准证书, 方可开展计量检定工作。我所大流量检定站所使用的计量标准装置———标准表法空气流量标准装置。经上级检定机构考核合格, 给出扩展不确定度:U=0.3%, k=2。作为一名计量检定人员, 对所使用的计量标准装置, 从构造原理到技术指标都要做到心中有数。
关键词:计量标准装置,空气流量,工作原理
参考文献
[1]JJF1001-2011通用计量术语及定义.
[2]JJF1059-1999测量不确定度评定与表示.
[3]JJF1033-2008计量标准考核规范.
电学计量中测量不确定度评定研究 篇5
摘 要:本文通过对静态不确定度评定与动态不确定度评定的比较,得到未来测量不确定度的发展方向为动态不确定度评定与静态测量不确定度评定相结合,使得电学计量中应用测量不确定度进行评定时更加精确、科学。
关键词:电学计量;不确定度评定;误差
电学计量就是按照国家有关计量的法律法规,应用电测量器具,依据相应的检定规程对被测电参量进行定量分析的一门科学;是人们掌握电学知识,发展电学理论和电学技术的重要手段。电学计量技术具有测量灵敏度高、准确度高,易于实现直接、连续和远距离测量等特点。然而在电学测量的过程中对其的影响因素也很多,而且不易被察觉。在对电学仪器计量的实验中,测量的结果并不是被测产品的真实值,最早引用“误差”的概念引起了不小的争论,直到1927年,德国物理学家海森泊基于量子力学理论提出了不确定度关系。随后,不确定度评定理论被广泛地引用在对电学的计量中。
一、测量不确定度评定方法
不确定度是一个合理表征测量结果的分散性参数,它是一个容易定量、便于操作的质量指标。目前国内常用的不确定度评定主要分为基于统计理论的静态不确定度评定和基于新模型、新理论的动态测量不确定度两种评定方法。静态不确定度评定采用最大方差法来对测量结果的标准不确定度进行评定,此测量结果服从正态分布且相互独立,并在实际应用中得以验证,弥补了GUM在该问题表述上的不足。用埃奇沃思级数展开形式来表示测量数据的分布函数,然后由蒙特卡罗模拟法产生大量符合此分布函数的测量数据的模拟值,把计算出的模拟值的标准差作为不确定度评定的验证值,从而能实现对各种不确定度评定模型的验证。动态测量不确定度的理论是现代误差理论的精髓,也代表了当代误差理论的研究方向及进展。在理论上告别了以统计理论为基础的传统方法,弥补了基于统计理论的传统评定方法的不足。但由于动态不确定度评定起步较晚,它不能适用所有统计理论中的不确定度问题,如果把动态静态不确定度结合使用,会受到显著的效果。
二、电学计量检定和校准误差分析
(一)人为因素分析
每个人的操作手法不同、对检定规程的理解不同、自身电学知识的掌握程度不同都可能会形成一定的系统误差。这些人为的误差可以通过对测量人员培训和勤练习的方式来使误差减少。测量过程中读数应从垂直于仪表表面的固定角度观察指针进行读数,如从不同角度读数或者个人习惯性的估读方式即会造成系统误差。在检定和校准的实际操作过程中,不同的操作方法也可以带来一定的误差,如转换机械式开关在转换过程中所用力度不同等方式。
(二)仪器因素分析
我们日常检定和校准过程中的标准量具如电阻表就有一定的级别,这就是它的系统误差,它是需要按电阻表生产设计的性能和相关的检定规程来规定的,并且具有有效期,但是如果标准量具已经超过有效期,系统误差就必须重新确定。在测量仪器生产中,使用的生产标准因应用而不同,规定的范围也不同,导致电子计量过程中的精准度和准确度也不同,测量出的这些数据也会产生系统误差。每种仪器的灵敏度、准确度不尽相同,显示的有效数字位数也不同,如仪器显示的有效位数不够也会造成误差。此外还有刻线不清晰、光点不够亮、刻度不均匀等也会造成误差。数字仪表是用间隔采样后通过A/D转换的方法把被测值变成数字量,这样的间隔采样就可能漏掉一些被测量的波动信息,从而产生误差。
(三)方法因素分析
测量仪器检定和校准规程是严谨的,需要严格按照该仪器的检定规程操作,测试人员如在检定和校准过程中脱离了检定规程,这样就会产生误差,这种误差是可以通过严谨的检测过程避免的。在校准实验室中都会严格按照检定规程进行仪器的检定和校准,但在一些企业中会用到一些非标方法,因此由于校准方法的不一致,结果就可能会有差异,误差也就会随即产生。测量环境属于检定和校准过程中影响不确定度的一大外部因素,很多外部环境的变化都会引起误差,其中包括空间外磁场和电路元件间产生的磁场、电场、静电、不符合检定规程的外部环境条件、湿度、压强和振动等条件都可以引起元件参数的变化而导致误差的产生。
(四)电路因素分析
电路元件随着时间的推移会发生老化,它的数值也会随时间产生变化,而且这种变化是不易察觉的,更需要我们谨慎对待,要严格按照电路元件的使用期进行更换,这样才能避免电路元件对检定结果造成误差。我们根据元件的线性与非线性选择不同的处理方法,电流和电压的不同也会导致非线性元件的测量结果差异很大,例如灯泡的电阻等。电学计量检定和校准过程中存在系统误差是不可避免的,本文就是通过分析测量不确定评定来了解影响测量过程产生系统误差的因素,从而尽可能的避免这些因素,使我们在日常检定和校准过程中测量仪器的测试值无限接近于它的“真实值”。这也是对我们校准实验室的考验,需要我们检定人员在准确度要求较高的电学测量和电学计量检定时万不可掉以轻心,要以认真的科学态度、严谨的工作方式对待电学计量工作。
三、结束语
在经济全球化的今天,测量精度甚至影响到国家的进出口经济效益。近年来,各国的计量学者在研究测量方法的科学性、准确性方面做了很多研究。随着科技的发展以及各种统计理论的成熟,在测量硬件和软件快速发展的同时,对计量的准确性提出了更高的要求。由此可见,发现和消除系统误差是很重要的工作,恒值不变的或按一定规律变化的误差称为系统误差或确定性误差,它的出现一般是有规律的,可以在测量结果中消除其影响。然而,已经存在的系统误差如果没有及时发现,那么对于计量检定或校准则是危险的,不能像偶然误差一样可以通过数据处理去发现和排除,而且有些系统误差并不容易被发现,这种误差对计量检定的危害更大。而且测量的不确定度是用系统误差表征的。根据测量的数据,对被测事物的优劣进行评定,测量的精度直接影响到一个产品的质量和企业的经济效益。
参考文献:
[1]马建龙.测量不确定度评定方法在电学计量中的应用研究[J].电子世界,2014.
直接测量不确定度评定浅析 篇6
1 直接测量的数学模型及传播律分析
由测量仪器输出得到的量值就是被测量的估计值, 该过程叫做直接测量。如同一般的测量, 直接测量被测量的估计值除与直接测得值有关外, 还受测量装置、测量方法、测量条件 (温度、湿度、大气压、电源电压等) 、测量人员等因素 (影响量) 的影响, 而这些影响量是以某一确定的规律影响被测量的估计值的[2]。因此在考虑这些影响量后, 直接测量被测量的估计值在理论上将与这些影响量形成一定的函数关系, 这个函数关系可用函数的一般形式来表示:
式中, y———直接测量的被测量估计值;
x0———直接测得值;
x1, …, xn———影响量。
被测量估计值、直接测得值和影响量都是随机变量, 设这些量y, x0, x1, …, xn的随机变化量分别为δy, δx0, δx1, …, δxn, 则上式写成:
在直接测量中, 影响量的一个特点是, 在满足所要求的准确度下, 各影响量对测量结果的影响是比较小并可忽略的。因此将上式函数展开成泰勒级数后, 可合理地舍去二阶项, 直接取其一阶项作为近似值, 得
由上式可得
在式 (2) 中, 是影响量的影响系数, 如温度对影响长度的膨胀系数等。由式 (2) 可见, 直接测量被测量估计值的随机变化量是直接测得值的随机变化量、各影响量的随机变化量的代数和。
记σy、σxi分别被测量估计值和影响量的标准差, 运用随机变量的方差计算公式, 可得
直接测量的各影响量在测量过程变化区间窄、可引起的误差微小、相互之间的相关性弱, 因此可认为它们之间是独立的, 相关项Dij=ρij≈0, 则上式可简化成
2 直接测量不确定度的评定步骤
直接测量不需建立被测量估计值与各影响量之间的明确函数关系, 可利用上文的分析结果进行直接测量不确定度的评定[3]。
直接测量不确定度的评定步骤如下:
(1) 对测量系统进行分析, 列出因随机效应或系统效应而导致不确定度的所有可能的影响量;
(2) 分析影响量的性质及它们之间的关系, 舍去对测量不确定度贡献很小的影响量, 舍去在直接测得值的重复性中已包含的那些随机变化的影响量;
(3) 应用贝塞尔公式或极差法计算直接测得值的重复性, 对于测量列的测量次数较大时使用贝塞尔公式法, 次数较小时使用极差法;
(4) 分析影响量的分布并用B类评定法进行不确定度的评定。根据各影响量的特点, 确定其分布, 依据资料或实验数据确定影响系数, 计算该影响量的不确定度分量;
(5) 应用式 (4) 进行直接测量被测量估计值的测量不确定度的计算。
3 直接测量的标准不确定度评定实例
应用上面的分析结果, 评定使用一级自动焦度计检测标称值为-5.00m-1的验光镜片的检测结果的不确定度[4]。
(1) 该检测中, 对测量值有影响的因素有:
(1) 检测人员对镜片进行光学中心对中位置差异造成仪器光束落点的变化, 记为x1;
(2) 环境温度和湿度变化造成仪器示值发生变化, 记为x2;
(3) 供电电源不稳定, 记为x3;
(4) 外界杂光对仪器造成的干扰, 记为x4;
(5) 数显式仪器的分辨率限制, 记为x5;
(6) 自动焦度计的设计原理缺陷, 记为x6;
(7) 被测镜片后顶点和焦度计支座平面的距离变化, 记为x7;
(8) 验光镜片表面形状加工误差, 记为x8;
(9) 一级焦度计的不确定度, 记为x9。
(2) 这些影响量中, x1, x2, x3, x4主要以随机效应对测量值产生影响, 它们引起的不确定度可应用A类评定法通过重复性测量列进行评定得到;x5, x6, x7, x8, x9主要以系统效应对测量值产生影响, 它们引起的不确定度可应用B类评定法得到。
(3) 在重复性条件下, 对被测镜片进行10次重复测量, 得到数据列:-5.02、-5.01、-5.03、-5.02、-5.02、-5.03、-5.04、-5.02、-5.03、-5.02, 根据贝塞尔公式计算可得s=0.0069m-1。在实际工作中, 一般测量3次, 取平均值, 则平均值的实验标准差是。
(4) 使用B类法评定其他影响量导致的不确定度分量。
(1) 焦度计量化误差为均匀分布, 其分辨率为0.01m-1时所引起的标准不确定度。
(2) 自动焦度计设计原理缺陷主要是焦度计软件计算示值变化, 为±0.01m-1, 均匀分布, 。
(3) 被测镜片后顶点和焦度计支座平面的距离变化为±0.005m-1, 均匀分布, 。
(4) 验光镜片表面加工误差变化为±0.01m-1, 均匀分布, 。
(5) 一级标准焦度计的扩展不确定度为 (0.02~0.03) m-1 (k=3) , u9=0.03/3=0.01m-1。
(5) 被测量估计值的标准不确定度
4 总结
直接测量被测量的估计值的不确定度评定必须同时考虑直接测得值的重复性和诸影响因素产生的不确定度分量, 而直接测量的被测量与诸影响量之间一般不必建立明确的函数关系, 可利用影响因素有着变化范围窄、引起的误差小等特点, 使用适当的数学方法来处理直接测量被测量估计值与诸影响量之间的关系, 给出直接测量的不确定度评定, 只须直接在评定计算上加上诸影响量导致的各个不确定度项即可得到完整的测量不确定度[5]。
摘要:利用影响量在直接测量中的性质和应用适当的数学工具处理直接测量被测量估计值与诸影响量之间的关系, 给出直接测量的不确定度的传播公式和评定步骤。
关键词:直接测量,不确定度,评定
参考文献
[1]梁晋文, 陈林才, 何贡.误差理论与数据处理[M].北京:中国计量出版社, 2006.
[2]沙定国.误差分析与测量不确定度评定[M].北京:中国计量出版社, 2006.
[3]全国法制计量技术委员会.JJF 1059-2012测量不确定度评定与表示[S].北京:中国计量出版社, 2012.
[4]国家质量技术监督局计量司.测量不确定度评定与表示指南[M].北京:中国计量出版社, 2000.
电梯能效测试不确定度评定 篇7
1.1 测量依据:
DB32/T 2156-2012、DB33/T 771-2009
1.2 测量环境条件:
电网供电电压0~384.5V。机房温度保持在5-40℃之间。环境空气中无腐蚀性和易燃性气体及导电尘埃或在允许范围内无腐蚀性和易燃性气体及导电尘埃应设置检测警示牌, 已设。
1.3 测量标准:
电梯能效测试仪标准装置
1.4 被测对象:
在用及新安装电梯
1.5 测量过程:
(1) 测试点:测试点为试验电梯机房内电源闸箱的下口。 (2) 接线方式:将一台的测量线路连接好, 本测试采用三相三线接线方式, 即分别取测试三相电流和电压, 按照仪表提示完成测试测试流程。 (3) 运行模式:电梯停在1层, 测试开始后, 输入信号使电梯从1层直驶运行至顶层, 正常平层开门后, 再信号使电梯从顶层直驶运行至1层, 正常平层并完全开门后一个循环完成, 结束记录。同上、下端站直驶运行循环共进行三次, 分别记录, 取三次功耗的平均值作为最后结果。
2 数学模型及变量分析
式中:δ———修正为模拟实际工况法的电梯能源效率评价指标;
δ′———空载法测得的平均电梯能源效率评价指标;
μ1———换算系数 (2.17) ;
μ2———平衡系数修正系数 (0.45/k, k为该台电梯实际平衡系数) ;
由公式可知, μ1, μ2皆为常数, δ的不确定分量则主要来自δ′。从校验标准可知δ′=Ec/Wz
式中:Ec———电梯在规定工作周期内, 从电网输入的电能;
Wz———电梯在规定工作周期内, 轿厢完成运送负荷的运送量, 即每次运送的载荷与被移动的垂直距离乘积之和
式中:Qn———第n次轿厢内的有效载荷;
Sn———第n次运送有效载荷的垂直运行距离。
在实际测量中, 采用空载单次运行, 则总的电梯能源效率公式演变为δ=Ec/Σ (Qn×Sn) ×μ1×μ2
由于是空载, 轿厢重量基本不变, 可视为定量。
3 标准不确定度的评定
选取在用电梯, 电梯型号21VF, 额定载重量1600kg, 额定速度1m/s, 传动方式有齿, 平衡系数0.635, 调速方式VVVF, 功率18.5Kw。根据实际, 按照标准规定方法, 测得数值10组, 如表1。
根据公式推导可得, δ的不确定度是由Ec和Wz两个主要参量引入。因此分别对这两个参量进行分析。
3.1 标准不确定度u (Ec) 的评定
输入量Ec的标准不确定度u (Ec) 的来源主要是被测电梯工作变动等因素引起的测量不重复和标准器精度两个方面。
(1) 对于测量不重复, 采用A类评定。
实际测量中, 以3次均值为最终结果, 则有
考虑到标准器的读数分辨率为0.0001Kw.h, 则ua (Ec) =2.9×10-5Kw.h。
(2) 对于标准器精度, 采用B类评定
参考标准器ELE-1的技术参数, 能耗测量精度为±0.5%, 则有ub (Ec) =0.1917Kw.h×0.5%/1.732=5.5×10-4Kw.h。
(3) 合成u (Ec)
u (Ec) =5.5×10-4Kw.h。
3.2 标准不确定度u (Wz) 的评定
输入量WN的不确定度来源于被测电梯工作变动等因素引起的测量不重复和标准器精度两个方面。
(1) 对于测量不重复, 采用A类评定。
实际测量中, 以3次均值为最终结果, 则有
考虑到标准器的读数分辨率为0.0001km*t, 则ua (Wz) =2.9×10-5km*t。
(2) 对于标准器精度, 采用B类评定。
采用B类方法评定。考虑到校准器稳定度、调节细度及读数分辨力所引起的不确定度已包含在重复性条件下所得到的测量列的分散性中, 故在此不另作分析。
标准器测距仪说明书给出精度为±0.1m, 则有
(3) 合成u (WN)
u (WN) =9.6×10-5km*t。
4 合成标准不确定度的评定
(1) 灵敏系数
(2) 合成标准不确定度的计算
输入量Wx与WN彼此独立不相关, 所以合成标准不确定度可按下式得到, u (δ) =0.0061。
5 扩展不确定度的评定
取置信概率P=95%, k=2
扩展不确定度U95=ku (δ) =2×0.0061=0.0121。
参考文献
[1]朱伟.浅析电梯节能管理[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2012 (02) .
[2]陈盛康.浅谈电梯检验技术及安全[J].价值工程, 2013 (09) .
电子配料秤不确定度评定 篇8
1.1 通过阅读配料秤使用说明和秤体铭牌标识, 确定被检定电子配料秤的最小秤量, 最大秤量以及最小累计载荷, 选取最大秤量略大于被校准配料秤, 且最大允许误差不大于被检衡器最大允许误差的1/3的非自动衡器。附表1:
1.1.1 确定常用物料通过对被检电子配料秤使用现场的观察, 咨询操作人员, 确定受检配料秤日常所配物料, 注意其颗粒大小。
1.1.2 确定日常配料点现场翻阅配料记录, 咨询操作人员, 确定日常配料量点。
1.1.3 预加载荷并重复称量测试前, 秤应预加多次载荷由零到最大秤量并重复数次, 在卸去载荷后示值为零且能有效保持再进行其他试验。
1.2 零点测试或加载前的置零将秤量读数置于零位, 空秤运行30分钟后能有效保持。
1.3 称重测试前的准备选取足量被检衡器常用物料供被动态称量测试使用;检定控制衡器, 其误差不大于被检衡器最大允许误差的1/3。
在物料测试前, 必须测试静态称量性能。加载时应从零点起逐步加到最大秤量, 然后以同样的方式卸载至零点, 称量点至少要选择10个 (必须包括最大秤量点和最小秤量点) 。采用附加砝码的方法以确定每一秤量点的误差。
1.4 动态称量测试
1.4.1 测试点选取一般至少应进行4个点的物料试验, 即最小秤量点、最大秤量点、接近最小累计载荷的某一秤量点和日常配料量点, 并对被检衡器日常配料量结果进行校准。
1.4.2 控制衡器称重利用控制衡器, 称出与测试点等量的试验用物料。
1.4.3 物料测试将称重后的试验物料倒入被检衡器配料斗中, 记录受检配料秤称重读数, 并将该过程重复10次以上。
在物料试验过程中, 应启动自动称量操作。自动称量操作和显示都能在主累计指示装置上观察和记录。在控制衡器上称量的被称载荷, 它的结果作为被称载荷的质量真值考虑。
2 测量结果不确定度评定
2.1 评定依据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》;JJG555-1996《非自动衡器检定规程》;JJG648-1996《非连续累计自动衡器检定规程》。
2.2 数学模型△M=M-M0
式中:△M———电子配料秤自动称量示值误差;
M———电子配料秤称量结果示值;
M0———控制衡器称得测试点物料质量。
2.3 测量结果不确定度的A类评定以某0.2级分度值2kg最大秤量4500kg的电子配料秤为例, 对常用4000kg点进行10次测量, 结果为:4002, 4000, 4000, 3998, 3998, 4000, 4000, 4000, 4000, 4000 (单位:kg) , 计算平均值:
自由度vi=n-1
本次测量的A类不确定度为0.35kg。
2.4 测量结果不确定度的B类评定
2.4.1 不确定度来源 (1) 测量重复性, 即A类不确定度, 记为:u1=0.35kg, 灵敏系数。 (2) 控制衡器鄣M误差引起的不确定度, 记为u2。配料4000kg时一般选用最大秤量5000kg, 分度值2kg的秤为控制衡器, 查JJG555-1996《非自动衡器检定规程》可知其4000kg最大允许误差±2kg, 取半区间为1kg, 按均匀分布处理, 置信概率P%=100%, u2=0.58kg, 灵敏系数。 (3) 估读数误差引起的不确定度, 记为u3。取分鄣M0度值2kg的1/5即0.4kg为半区间, 按均匀分布处理, 置信概率P%=100%。, u3=0.23kg, 灵敏系数。 (4) 试验物料摆放不均匀引起的不确定度, 记为鄣Mu4。按照实际工作经验, 一般取0.3kg为半区间, 按正态分布处理, 置信概率P%=50%。k50=0.67, u4=0.45kg, 灵敏系数。 (5) 试验物料颗粒大小引起的不确定度, 记为u5。按照实际情况, 该秤常用物料是粗石子, 一般取0.5kg为半区间, 按正态分布处理, 置信概率P%=95%。k95=2, u5=0.25kg, 灵敏系数。
2.5 合成标准不确定度由于输入量彼此独立不相关, 因此对于电子配料秤动态称量结果的合成标准不确定度
2.6 扩展不确定度取k=2, 扩展不确定度U=kuc=1.76kg
2.7 相对扩展不确定度
综上述, 该电子配料秤4000kg称量点测量结果可表示为:m=3999.8kg, Urel=0.04%。
参考文献
[1]李慎安主编, 测量不确定度与检测辞典, 中国计量出版社, 1996.
[2]王江主编, 现代计量测试技术, 中国计量出版社, 1990.
[3]费业泰主编, 误差理论与数据处理, 机械工业出版社, 1981.
[4]赵亚军主编, 天平砝码秤测量不确定度评定, 中国质检出版社, 2012.
临床生化检验测量不确定度分析 篇9
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取2013年4-5月我院收治的64例患者进行静脉血各项的生化检验。其中男38例, 女26例, 年龄26~67岁, 平均年龄 (30.27±7.65) 岁。所有患者均接受相应治疗, 并配合调查研究。所有患者身体的基本资料没有较大差异, 无统计学意义 (P>0.05) 。
1.2 方法
1.2.1 分析方法:
选择日立公司的自动生化分析仪和配套试剂, 对本次选取的64例患者进行生化检测, 抽取空腹患者5ml的静脉血液, 采取离心操作并分离血清, 检测各项生化指标。具体程序: (1) 首先进行批内CV检测, 将1d内室内质控品的20次测定结果作为根据, 并每天对室内质控品给予批内CV检测, 共检测20d, 并计算20d的检测结果。 (2) 偏倚CV计算方式为:重复测定定值质控血清3次, 计算平均值, 然后计算百分差值和偏倚CV, 计算公式:CV (bias) =相对差值品均值。
1.2.2 测指标方法:
选择速率法检测丙氨酸氨基转移酶、γ-谷氨酰转移酶和天门冬氨酸氨基转移酶;使用尿酸酶比色法进行尿酸检测, 使用双缩脲终点法进行总蛋白的检测, 使用酶法进行尿素氮和肌酐的检测, 选择胆固醇氧化酶的方法检测胆固醇, 选择氧化酶的方法检测葡萄糖。不确定度的来源主要有:偏倚因素, 批内因素和批件因素。
1.3 统计学分析
对本文所得数据均采用SPSS14.0统计学软件进行检验, 计量资料采用t检验, 计数资料采用χ2检验, P<0.05有统计学意义。
2 结果
对患者进行各项生化检验后, 其各指标不确定度为:总蛋白:2.92%, 肌酐:9.33%, 尿素氮:9.18%, 碱性磷酸酶:8.21%, 葡萄糖:4.08%, 清蛋白:7.22%, 谷氨酰转肽酶:14.18%, 具体数值见表1。
3 讨论
不确定度的测量为数字信息, 合理补充测量结果, 显示这一结果的怀疑程度, 根据应用系统的差异, 不确定度是因为不同因素的集合[2]。测量结果是否可靠的指标来表示测量结果, 在实际的临床工作中, 不能对一个样品多次检测, 所以误差不能对所有的临床检验都适用。检测不确定度为完善发展误差理论, 实践中很难用复杂方法检测不确定度, 需要大量的物力资源、人力资源[3]。本文在分析测量不确定度的过程中, 对各项不精准度给予分量分析, 按照相关标准严格操作, 在检验中依然会受到相关因素的制约, 不同指标的不确定度差异明显, 在检验中说明测量不确定度能够清楚反映生化检验结果的分散程度和准确性, 可在一定程度上降低检验的误差。
测量不确定度的数值可对实验条件下其检验结果的分散性和准确定给予真实反映, 值得广泛推荐。
参考文献
[1]陈辉, 邓小玲, 毕小云, 等.人血清胆固醇常规测量不确定度的研究〔J〕.临床检验杂志.2013, 24 (17) :109-110.
[2]刘小娟, 江咏梅, 王泓, 等.临床生化检验测量不确定度的初步研究〔J〕.重庆医学.2013, 28 (21) :156-157.
电子计价秤测量结果不确定度评定 篇10
【关键词】电子计价秤;测量结果;不确定度评定
1.概述
1.1评定依据
JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》。
1.2测量依据
JJG539-1997《数字指示秤检定规程》。
1.3环境条件
温度:-10℃~40℃;相对湿度:≤70%RH。
1.4测量标准
选取M1级砝码,查表得砝码100mg~10kg其|MPE|为±(0.5~500)mg,并取k=2。
1.5被测对象
使用中的电子计价秤一台,属
1.6测量过程
用标准砝码从零点起从小到最大秤量,然后回程卸砝码至零点,分段测量示值与标准砝码之差为示值误差。一般情况下,至少选定5个称量点,即最小秤量、最大秤量、50%最大秤量、500e和2000e。
1.7评定结果的使用
测量不确定度的表征合理地赋予被测量值的分散性,与测量结果相关的参数,一切的测量结果不可避免地具有不确定度。在符合本评定条件检定的同型号电子计价秤,对其15kg点示值误差的测量,一般可使用本次的不确定度评定结果。本方法同样适用于其他示值误差测量结果不确定度的评定。
2.数学模型
△E=P-m
式中:
△E—电子计价秤示值误差;
P—电子计价秤示值;
m—M1级标准砝码质量值。
3.输入量的标准不确定度评定
本次评定以电子计价秤的最大秤量15kg点为例。
3.1输入量P的标准不确定度来源u(P)主要是电子计价秤测量重复性、偏载误差以及示值随电源电压变化等
3.1.1电子计价秤测量重复性引起的标准不确定度分项u(P1)的评定(采用A类评定方法)
用固定的标准砝码在重复性条件下,对电子计价秤进行6次的连续测量,得到测量结果为:15.000kg,15.000kg,15.000kg,15.000kg,15.000kg,15.000kg。
测量结果为:=x=15.000kg
单次实验标准差为:s==0g
在实际测量中,应选同一测量量加载和卸载两次的算数平均值作为测量结果,则该测量结果的标准不确定度为:
u(P)==0g
3.1.2电子计价秤的偏载误差引起的标准不确定度分项u(P2)的评定
电子计价秤在进行偏载试验时,应选用1/3最大称量的砝码,放置在1/4秤台面积中,最大值与最小值之差一般不会超过5g(超过该秤最大允许误差即该秤不合格),半宽a=2.5g,而测量时放置砝码的位置较为注意,偏载量远比做偏载试验时少,假设其误差为偏载试验的1/3,并服从均匀分布,包含因子k=,故其标准不确定度为:
u(P)==0.48g
3.1.3 电源电压稳定度引起的标准不确定度分项u(P3)的评定
电子计价秤的电源电压在规定条件下变化可能会造成示值变化0.2e,即1.0g,假设半宽a=1.0g,并服从均匀分布,包含因子k=,故其标准不确定度为:
u(P)==0.58g
3.1.4输入量P的标准不确定度的计算
因输入量P的分项彼此独立不相关,故:
u(P)=u(P)+u(P)+u(P)
u(P)=
=
=0.75g
3.2输入量m的标准不确定度分项u(m)的评定(采用B类评定方法)
输入量m的不确定度可在检定证书中找到,如检定证书中没有给出扩展不确定度,则可按OIML R111砝码国际建议的约定,对低准确度级砝码的标准不确定度等于砝码允差表规定的最大允许误差的。
经查表可得15kg的M1标准砝码,其最大允许误差为±0.75g,故其标准不确定度为:
u(m)==0.43g
3.3环境变化引起的标准不确定度分项u(P4)
电子计价秤在检定过程中受到温度、湿度和室外条件的影响,检定规程要求其温度:-10℃~40℃,相对湿度:≤70%RH,室外检定现场无雨雪及4级以上风力。实际检定过程一般在室内,容易控制符合要求的条件,因此可不考虑以上因素引入的不确定度分项u(P4)。
4.合成标准不确定度的评定
4.1灵敏系数
c==1 c==-1
4.2标准不确定度汇总于表1。
表1输入量的标准不确定度汇总表
4.3合成标准不确定度的计算
电子计价的输入量P与m为彼此独立不相关,故其合成标准不确定度可按下列公式计算得到:
u(ΔE)=
·u(P)+
·u(m)=
c·u(p)+
c·u(m)
uc(ΔE)==0.86g
5.扩展不确定度的评定
取置信因子取k=2,故其标准不确定度为:
U=k·u(ΔE)=2×0.86=1.7g
6.测量不确定度的报告与表示
15kg电子计价秤示值误差测量结果的不确定度为:
U=1.7g k=2 (在Max=15kg时测量)。
【参考文献】
[1]JJG99-2006.砝码检定规程.
[2]JJG539-1997.数字指示秤检定规程.
[3]JJF1059-1999.测量不确定度评定与表示.