砝码的不确定度问题

wangdada

JJG99-2006里规定任何砝码的扩展不确定度（k=2）不能大于其最大允许误差的1/3，但我以前在做电子秤不确定度评定中标准砝码的不确定度采用的是最大允许误差的1/√3，这两者之间差很多。在砝码规程后的附录里不确定度评定中标准砝码的不确定度，对于F1等级以下的砝码也采用的是MPE/√3,只不过加了稳定性，请教一下该用哪个

规矩湾锦苑

回复 1# wangdada

你说的这是完全两个不同的概念，应该在不同的场合使用不同的概念。
     “JJG99-2006里规定任何砝码的扩展不确定度（k=2）不能大于其最大允许误差的1/3”指的是：
     用来检定砝码的检定方法的不确定度，不能大于被检砝码的最大允许误差的1/3。这就是我们常说的选择的测量方法与被测参数控制限之间的关系应该遵循的“三分之一原则”。
    “做电子秤不确定度评定中标准砝码的不确定度采用的是最大允许误差的1/√3”指的是：
     用这个砝码去检定电子秤，给电子秤检定这个测量过程带来的不确定度分量是你所使用的砝码最大（允许）误差的1/√3。这是因为误差的分布状态我们并不知道，因而采用了矩形分布（又称均匀分布），矩形分布的包含因子k＝√3。
     作为砝码，在前后两种情况的身份完全不同。在前者是测量设备（计量标准）的被测对象，需要用计量标准测量它的实际值，在后者它变成了测量设备，是已知其实际值，用来测量电子秤的示值误差。

wangdada

谢谢，有点理解了

刘彦刚

回复  wangdada

你说的这是完全两个不同的概念，应该在不同的场合使用不同的概念。
     “JJG99-2006里 ...
规矩湾锦苑 发表于 2010-10-9 19:50

    我觉得是否可以这样理解：如果砝码是合格的可以按下方法估计它的不确定度：当使用砝码的标称值时用他的最大允许误差除以根号下3，就是砝码的标准不确定度的极限值；使用砝码修正值时用最大允许误差除以3就是使用修正值时砝码的扩展不确定度的极限值（k=2）

wangdada

砝码F1等级及以下的低等级砝码一般采用标称值，其不确定度用最大允许误差除以根号下3

刘彦刚

砝码F1等级及以下的低等级砝码一般采用标称值，其不确定度用最大允许误差除以根号下3 ...
wangdada 发表于 2010-10-12 11:12

F1等砝码能说是低等级砝码吗？好像F2等砝码都会给出修正值吧？

规矩湾锦苑

回复 4# 刘彦刚

取√3还是取3，和砝码是否合格没有丝毫关系。
　　一个测量设备当作为测量工具用于其他被测参数的测量时，它的计量特性将对测量结果带来不确定度分量。由于它的示值误差分布状态我们并不清楚，按照JJF1059的要求可以视为均匀分布（又称矩形分布），均匀分布的包含因子k＝√3，此时测量设备引入的标准不确定度为MPE/√3，MPE可视为测量设备的最大示值误差。
　　一个测量设备当作为被测对象（产品）时，我们一般要求对其测量的测量过程能力（不确定度）应该控制在被测参数控制限的1/3～1/10，也就是最起码≤1/3，这就是计量界常说的三分之一原则。其中测量设备的示值误差引入的不确定度在整个测量过程的能力中占据了绝大部分，一般情况下约占90%，因此人们常常把测量设备的能力简单视为测量过程的能力，于是就推导出测量设备的能力是被测对象控制限的三分之一的结论，用于简单评估测量结果的可靠性。此时，测量结果的不确定度就要求“CMR/3”，CMR为被测参数最大允许误差。
　　于是有：
　　砝码作为计量标准时，它给测量结果引入的不确定度分量为MPE/√3，MPE可视为计量标准（也就是该砝码）的最大示值误差。楼主的“做电子秤不确定度评定中标准砝码的不确定度采用的是最大允许误差的1/√3”就是指的这种情况。做电子秤检定结果不确定度评定时，砝码是测量设备（计量标准），它给测量结果（电子秤检定结果）引入的不确定度分量采用的就是该砝码最大允许误差的1/√3。
　　砝码作为被检对象时，我们要求检定砝码的测量过程，或者近似地要求测量设备（高一等级的标准砝码）引入的不确定度分量应该≤CMR/3，这个CMR就是被检砝码的最大允许示值误差。楼主的“JJG99-2006里规定任何砝码的扩展不确定度（k=2）不能大于其最大允许误差的1/3 ”就是指的这种情况。

刘彦刚

回复 7# 规矩湾锦苑


    “取√3还是取3，和砝码是否合格没有丝毫关系。”但与能否用其误差限去除√3还是取3有关系。
　　对于“一个测量设备当作为测量工具用于其他被测参数的测量时，它的计量特性将对测量结果带来不确定度分量。由于它的示值误差分布状态我们并不清楚，按照JJF1059的要求可以视为均匀分布（又称矩形分布），均匀分布的包含因子k＝√3，此时测量设备引入的标准不确定度为MPE/√3，MPE可视为测量设备的最大示值误差。”和“一个测量设备当作为被测对象（产品）时，我们一般要求对其测量的测量过程能力（不确定度）应该控制在被测参数控制限的1/3～1/10，也就是最起码≤1/3，这就是计量界常说的三分之一原则。其中测量设备的示值误差引入的不确定度在整个测量过程的能力中占据了绝大部分，一般情况下约占90%，因此人们常常把测量设备的能力简单视为测量过程的能力，于是就推导出测量设备的能力是被测对象控制限的三分之一的结论，用于简单评估测量结果的可靠性。此时，测量结果的不确定度就要求“CMR/3”，CMR为被测参数最大允许误差。”
      我没有异议。

　　对于“砝码作为计量标准时，它给测量结果引入的不确定度分量为MPE/√3，MPE可视为计量标准（也就是该砝码）的最大示值误差。楼主的“做电子秤不确定度评定中标准砝码的不确定度采用的是最大允许误差的1/√3”就是指的这种情况。做电子秤检定结果不确定度评定时，砝码是测量设备（计量标准），它给测量结果（电子秤检定结果）引入的不确定度分量采用的就是该砝码最大允许误差的1/√3。”
     如果使用该砝码检定时被检计量器具时，使用砝码的标称值，我也没有异议；如果检定时还使用了该砝码的砝码的修正值，我觉得此时测量的不确定度肯定要更小才对，所以我认为：此时应该用误差限的三分之一，作为上级计量机构检定砝码的扩展不确定度。因为事实上，上级检定该砝码时的扩展不确定度本来也是要为被检砝码的误差限的三分之一。也就是说即使上级检定机构给出的检定证书上，没有给出检定的扩展不确定度，但最起码也应该是也要为被检砝码的误差限的三分之一。而砝码规程给出的不确定评定的实例，也是要求用作为标准的砝码，检定证书上的扩展不确度。
　　对于“砝码作为被检对象时，我们要求检定砝码的测量过程，或者近似地要求测量设备（高一等级的标准砝码）引入的不确定度分量应该≤CMR/3，这个CMR就是被检砝码的最大允许示值误差。楼主的“JJG99-2006里规定任何砝码的扩展不确定度（k=2）不能大于其最大允许误差的1/3 ”就是指的这种情况。”也没有异议。

规矩湾锦苑

回复 8# 刘彦刚

　　“如果检定时还使用了该砝码的砝码的修正值，我觉得此时测量的不确定度肯定要更小才对”是正确的。但是，不能“用该砝码误差限的三分之一”，此时砝码的误差限已经视为0，使用的是砝码的修正值，因此而应该用砝码修正值的不确定度除以√3，实际上就是上级计量技术机构检定该砝码这个测量过程的不确定度除以√3，也可以近似地看成检定该砝码所用的那个标准砝码的误差限除以√3。根据JJG99-2006《砝码》检定规程7.2.3 条规定，“标准砝码……质量扩展不确定度应不大于被检砝码质量最大允许误差的九分之一”，在确实无法知道修正值不确定度的情况下，而不得已使用砝码的误差限进行不确定度评定时，也可以用砝码误差限除以9√3，比直接除以3要小得多。
　　除以√3还是除以3的最重要的区别是：除以√3用于测量设备引入的不确定度分量的评估，且不知道误差分布状况时。除以3主要用于测量方法和测量设备的策划（涉及），提出对测量设备或者测量方法的要求，也就是常说的用于计量要求的导出。
　　当然在评估测量不确定分量时也有特例，即如果知道某不确定度分量分布状态就是正态分布，且在置信概率p＝99.73%以上时，其包含因子k＝3，或者有文件依据告诉我们k＝3，根据u(xi)＝a/k，评估该不确定度分量就应该除以3了。

刘彦刚

回复 9# 规矩湾锦苑


    我之前主要从事电学计量，现在又八十岁学吹鼓，学习理化计量，对质量计量我完全彻底地是个门外汉。据在计量所工作十三年的“棉花土里检绿豆”，深感各专业的计量学理论既有共性，又有个性。在《砝码》规程的宣贯教材中，还真的是要求“扩展不确定度不得大允许误差的三分之一”。
    其实对此我之前也很是不能理解，请见http://www.gfjl.org/thread-145818-1-1.html

yihaode2000

我来举个例子，比如：在电子天平示值误差测量结果不确定度评定中，在标准砝码的不确定度分量u(m)
检定所用的E2等级标准砝码的允差Um=0.3mg，考虑按均匀分布。因此:可以用误差极限值0.1/√3
.请问老师着样对吗?
如果不对,应该如何表示!

规矩湾锦苑

回复 11# yihaode2000

　　“在电子天平示值误差测量结果不确定度评定中，在标准砝码的不确定度分量u(m)检定所用的E2等级标准砝码的允差Um=0.3mg，考虑按均匀分布”。这就是砝码作为测量设备去检测被检对象电子天平的情况，测量设备计量特性引入的不确定度分量就是其扩展不确定度除以√3，因此我认为可以用误差极限值0.3/√3。估计你是笔误，将0.3写成了0.1。

规矩湾锦苑

回复 10# 刘彦刚

　　我也不是搞力学计量的，呵呵。不过JJG99-2006《砝码》检定规程7.2.3 条的确规定“标准砝码……质量扩展不确定度应不大于被检砝码质量最大允许误差的九分之一”。如果在《砝码》规程的宣贯教材中要求“扩展不确定度不得大允许误差的三分之一”，显然，这两个说法就矛盾了。不是检定规程错了，就是《砝码》规程的宣贯教材说错了。我认为既然是宣贯教材，就应该严格按被宣贯的标准真实意图讲解。所以我认为宣贯教材是错误的。我估计可能宣贯教材编写人员按三分之一原则的惯例取1/3～1/10的低要求1/3解释了，而砝码检定规程偏偏取了1/3～1/10的高要求1/9。希望量友中力学计量的专家来回答这个问题。

规矩湾锦苑

又仔细读了一下JJG99-2006，把相关条款择录如下：
5.2 扩展不确定度
　　在规定的准确度等级内，任何一个质量标称值为m0 的单个砝码，其折算质量的扩展不确定度，U (k=2)，应不大于表1 中相应准确度等级的最大允许误差绝对值的三分之一。
　　　　U ≤1/3|MPE|
7.2.3 标准砝码
　　标准砝码至少应比被检定砝码高一准确度等级，其质量扩展不确定度应不大于被检砝码质量最大允许误差的九分之一。
表1 给出了砝码最大允许误差的绝对值 (|MPE|，以mg 为单位)，以50g砝码为例，各等级砝码最大允许误差如下：
　　　 E1：0.03；  E2：0.10；  F1：0.3；  F2：1.0；  M1：3.0；  M2：10；  M3：30。
　　根据以上条款我们可以看出：
①根据表1，高一等级砝码最大允许误差是相邻低一等级砝码最大允许误差的大致1/3。
②根据5.2条规定，被检砝码的检定结果扩展不确定度U1应该≤被检砝码的最大允许误差的1/3。记为U1≤|MPE|/3。
③根据7.2.3条规定，用来检定被检砝码的标准砝码质量的扩展不确定度U0控制在被检砝码最大允许误差的1/9。记为U0≤|MPE|/9。
④由③和②得出标准砝码的扩展不确定度是被检砝码的扩展不确定度的1/3，即U0＝U1/3。
⑤由②知，U1≤|MPE|/3，因此在评估该砝码给测量结果带来的标准不确定度分量u1时，根据u=a/k，并且5.2条规定k＝2，则u1=U1/k＝(|MPE|/3)/2＝|MPE|/6，即砝码引入的标准不确定度分量是该砝码最大允许误差的1/6。

刘彦刚

回复 13# 规矩湾锦苑

     我觉得：《砝码》规程的宣贯教材中要求“扩展不确定度不得大允许误差的三分之一”，与《砝码》检定规程7.2.3 条的确规定“标准砝码……质量扩展不确定度应不大于被检砝码质量最大允许误差的九分之一”并不矛盾。因为宣贯教材中要求“扩展不确定度不得大允许误差的三分之一”，此处的“允许误差”是指作为检定的标准砝码的允许误差；而检定规程7.2.3 条的“标准砝码……质量扩展不确定度应不大于被检砝码质量最大允许误差的九分之一”，其中的“最大允许误差”是指被检砝码的。又因为相邻两等级砝码的最大允许误差的关系约为高一等级为低一等的三分之一，这样不就有了：“标准砝码……质量扩展不确定度应不大于被检砝码质量最大允许误差的九分之一”，你说是吗？

刘彦刚

又仔细读了一下JJG99-2006，把相关条款择录如下：
5.2 扩展不确定度
　　在规定的准确度等级内，任何一个质 ...
规矩湾锦苑 发表于 2010-10-14 01:29

    “根据以上条款我们可以看出：
①根据表1，高一等级砝码最大允许误差是相邻低一等级砝码最大允许误差的大致1/3。
②根据5.2条规定，被检砝码的检定结果扩展不确定度U1应该≤被检砝码的最大允许误差的1/3。记为U1≤|MPE|/3。
③根据7.2.3条规定，用来检定被检砝码的标准砝码质量的扩展不确定度U0控制在被检砝码最大允许误差的1/9。记为U0≤|MPE|/9。
④由③和②得出标准砝码的扩展不确定度是被检砝码的扩展不确定度的1/3，即U0＝U1/3。
⑤由②知，U1≤|MPE|/3，因此在评估该砝码给测量结果带来的标准不确定度分量u1时，根据u=a/k，并且5.2条规定k＝2，则u1=U1/k＝(|MPE|/3)/2＝|MPE|/6，即砝码引入的标准不确定度分量是该砝码最大允许误差的1/6。”

      这就对了！通过讨论，使我们两个力学计量的门外汉，对《砝码》规程有了些了解。也深深体会到在计量基础理论的应用上，的确存在各专业的个性。
     我因为还要做小容量的计量，所以要对砝码和天平有些了解。在了解《砝码》规程时，还发现：磁性测量记录欠妥、体积温度修正公式处有误。写了：《《砝码》规程中磁性测量记录和体积温度修正公式的探讨》一稿，在《计量与测试技术》今年第7期上发表，请指教！ 《砝码》规程中磁性测量记录和体积温度修正公式的探讨.rar (45.63 KB, 下载次数: 14)

2010-10-14 05:34 上传

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谢谢，有点理解

飘雪

同意12楼的说法！确定不确定度评价的对象是很重要的。

谢谢，有点理解

bqcy488

按你的说法，那你能解释一下，电子天平检定规程中7.1.1.1中规定吗？7.1.1.1中应配被一组扩展不确定度k=2的标准砝码。

bqcy488

yihaode2000 发表于 2010-10-13 20:21
我来举个例子，比如：在电子天平示值误差测量结果不确定度评定中，在标准砝码的不确定度分量u(m)
检定所用 ...

不对！！！！