不确定度评定中的重复性问题

dxquan

规矩湾锦苑 发表于 2017-6-2 22:12
你的被测量或输出量是R，不是U和I，U和I是输入量不是要求测量的被测量。因此评定不确定度的目标是评R的 ...

已经解释很清楚了

吴下阿蒙

路云 发表于 2017-6-11 07:24
您可能没有理解我说的意思。我之所以说U和I不相关，是因为该两个被测量的测量分别用两台不同的测量系统， ...

您的测量模型并未展开，在我看来
R=U/I则根据模型，不确定度分量包括：
1.电压表测量U时引入的不确定度分量，此分量包括：
   （1）测量U时的重复性引入的分量  （2）电压表的MPEV引入的分量
2.电流表测量I时引入的不确定度分量，此分量包括：
   （1）测量I时的重复性引入的分量   （2）电流表的MPEV引入的分量

其中电压表的MPEV引入的分量和电流表的MPEV引入的分量自然和其他量都是不相关的，但测量U时的重复性引入的分量和测量I时的重复性引入的分量 必然存在一定的相关性（这个重复很大原因应该是同一个电压源影起的）。不分开的话难以合成。

您提到电压表和电流表的重复性试验，应该是用一稳定的电压源和电流源来分别对其进行重复性试验，而不是用一不稳定的电源，这样无法区分究竟是电源的不稳定还是电压/电流表的重复性差。，但其实模型中测量U时的重复性引入的分量和测量I时的重复性引入的分量 ，应该是测量结果的重复性（只是这个测量结果是中间步骤的结果），选用一稳定的电压源和电流源得出的测量仪器（电压表和电流表）的重复性和模型中的分量是不同的。

规矩湾锦苑

        在逻辑关系上，测量模型R=U/I表达的意思，是电阻的测得值R通过分别测量电压U和测量电流I，再将两者相除得到。因此根据模型，输出量R的不确定度分量包括：
        1.测量电压U时，由输入量U给输出量R引入的不确定度分量，此分量主要是在测量U时使用的电压表MPEV给R测得值引入。
        2.测量电流I时，由输入量I给输出量R引入的不确定度分量，此分量主要是在测量I时使用的电流表的MPEV给R测得值引入。
        3.输出量由一个电压测得值与对应的一个电流测得值相除得到，多次重复测量将得到多个R测得值，这些测得值的分散性给R也引入了一个不确定度分量，称为测得值R的重复性引入的不确定度分量。
        其中1和2两个分量合成，可称为R测量中所用测量设备的计量特性MPEV引入的不确定度分量。这个分量与分量3再合成，即是输出量R的合成标准不确定度。

刘耀煌

规矩湾锦苑 发表于 2017-6-13 02:25
在逻辑关系上，测量模型R=U/I表达的意思，是电阻的测得值R通过分别测量电压U和测量电流I，再将两者 ...

第三个不应该再计入。1、2合成应该是等于3的

路云

吴下阿蒙 发表于 2017-6-11 14:14
您的测量模型并未展开，在我看来
R=U/I则根据模型，不确定度分量包括：
1.电压表测量U时引入的不确定度分 ...

我在21楼所列出的测量结果(R)的不确定度的评定过程确实没有将各分量进一步展开，实际上u(U)和u(I)的计算仍然是由各自的不确定度分量合成。如果将其各分量展开，您的观点认为：

1.电压表测量U时引入的不确定度分量，此分量包括：
   (1)测量U时的重复性引入的分量，(2)电压表的MPEV引入的分量；

2.电流表测量I时引入的不确定度分量，此分量包括：
   (1)测量I时的重复性引入的分量，(2)电流表的MPEV引入的分量。

而我个人的观点则认为，以上各分量中的第(2)项，仅仅是一种简易的评估方法，其前提是只知道测量设备是经检定合格的，或者说测量设备(电压表、电流表)的承检机构没有具体定量的给出实际误差和测量结果的不确定度，只是定性的给出了“合格”的结论(如某些企业内部检定/校准所采取的不出具证书，只张贴“合格证”标识的简化方式)。这种套算出来的不确定度不是测量设备复现量值的实际的不确定度，而是合格测量设备不确定度的极限值。从理论上说，实验室应尽量使用检定或校准证书中所给出的不确定度信息(见CNAS－TRL－003∶2015《校准和测量能力(CMC)的评定与实例》第4.4.1.2条第3段)。

对于各分量的展开评估来说，其测量过程属于直接测量，而非间接测量，其测量模型为Y_出＝Y_入。就各分量来说，还应该有第(3)项(影响量)，即电源波动引入的不确定度分量。从理论上说，第(1)项应该是测量设备本身计量特性引入的不确定度分量，不应包含第(3)项在内。如果直接使用上级出具的检定/校准证书中给出的不确定度信息进行评估，则只有两项，即a.上级证书中给出的“测量结果的不确定度(即测量设备复现量值的不确定度)”分量；b.电源波动引入的不确定度分量。测量设备重复性引入的不确定度分量已涵盖在a项当中了。如果不是直接引用证书中给出的不确定度信息，那么第(1)项就应该用一稳定的电流源和电压源来对电流表和电压表分别进行重复性预评估试验(见CNAS－TRL－003∶2015《校准和测量能力(CMC)的评定与实例》第4.3.6条)。

如果是用R的多次测量结果来评估R的重复性，则不应再考虑U和I的重复性，因为R的重复性中已经包含了U和I的重复性，再考虑就有重复考虑之嫌。用这种方式评估R的重复性，也就无需考虑U和I的相关性了，因为它并非由U和I合成得到，而是直接用r₁、r₂、…、r_n得到。通常这种评估方式多用于直接测量的场合(如：测量标准就是一台电阻测量仪)。

附：CNAS－TRL－003∶2015《校准和测量能力(CMC)的评定与实例》第4.4.1.2条第3段内容：

通常情况下，使用校准或检定证书给出的不确定度信息评定B类不确定度时，应考虑测量仪器稳定性(年漂移)引入的不确定度，当其对不确定度的贡献较小时可忽略不计。当直接使用测量仪器的最大允差评定B类不确定度时，可以认为仪器的最大允差包含了仪器稳定性(年漂移)的影响，不需再考虑长期稳定性引入的不确定度分量。实验室在评定CMC时，应尽量使用校准或检定证书中给出的不确定度信息，因为这样评定的B类分量数值上小于使用最大允差评定的结果。

吴下阿蒙

路云 发表于 2017-6-13 09:48
我在21楼所列出的测量结果(R)的不确定度的评定过程确实没有将各分量进一步展开，实际上u(U)和u(I)的计算仍 ...

虽然电压表/电流表是校准合格，但选用MPEV做为不确定度评定的B类，在实际中是合理的。校准时校准点有限，但这些表类仪器测量点是无限的，这个修正值该如何取用？在实际使用中，这些仪器你真的会加修正值进行使用吗？使用校准或检定证书给出的不确定度信息评定B类不确定度时，应考虑测量仪器稳定性(年漂移)引入的不确定度，当其对不确定度的贡献较小时可忽略不计。这个稳定性在这个情况也是不可能忽略不计的。
对于各分量的展开评估来说，其测量过程属于直接测量，而非间接测量，其测量模型为Y出＝Y入。就各分量来说，还应该有第(3)项(影响量)，即电源波动引入的不确定度分量。从理论上说，第(1)项应该是测量设备本身计量特性引入的不确定度分量，不应包含第(3)项在内。如果直接使用上级出具的检定/校准证书中给出的不确定度信息进行评估，则只有两项，即a.上级证书中给出的“测量结果的不确定度(即测量设备复现量值的不确定度)”分量；b.电源波动引入的不确定度分量。测量设备重复性引入的不确定度分量已涵盖在a项当中了。如果不是直接引用证书中给出的不确定度信息，那么第(1)项就应该用一稳定的电流源和电压源来对电流表和电压表分别进行重复性预评估试验(见CNAS－TRL－003∶2015《校准和测量能力(CMC)的评定与实例》第4.3.6条)。
就直接测量，测量模型Y出＝Y入而言。就以电压表测电源电压为例吧，应该只包括：
（1）电压表MPEV引入的分量（当然，您如果使用修正值，那么参考CNAS－TRL－003∶2015，但个人认为不妥）
（2）测量结果重复性引入的分量（这分量就是测试N次求标准差得到），对其进行分析，这是一个测量结果的重复性，其中包换电源的重复性波动，也包含标准电压表的重复性波动，而包括各种其他的因素。所以不应该重复引入标准器的重复性波动了，而标准器的重复性波动也不是现有仪器可以得到的。

PS:(见CNAS－TRL－003∶2015《校准和测量能力(CMC)的评定与实例》第4.3.6条)。没百度到此文件，可以上传份嘛，谢谢！

路云

吴下阿蒙 发表于 2017-6-12 16:11
虽然电压表/电流表是校准合格，但选用MPEV做为不确定度评定的B类，在实际中是合理的。校准时校准点有限， ...

这个稳定性在这个情况也是不可能忽略不计的。

CNAS标准上所说的“稳定性”是指测量仪器的“长期稳定性(年漂移)”，而不是指“短期稳定性(重复性)”。但无论是“长期稳定性(年漂移)”还是“短期稳定性(重复性)”,都是指由测量仪器本身的计量特性引入的，而不是指由测量过程所提供的电源的特性所导致的。

关于您所说的第(2)点“测量结果重复性引入的分量(这分量就是测试n次求标准差得到)”,测量结果有三个：R、U、I，R是最终测量结果，U和I是中间测量结果，R的重复性(测量结果的重复性)不仅包括了U和I的重复性(两个标准器的重复性)，还包括了电源的短期不稳定引入的重复性。正如您所说的“标准器的重复性(即U和I的重复性)波动也不是现有仪器可以得到的”，本级机构恐怕不具备对本级机构测量标准进行重复性试验的条件和能力。所以说，为了进行测量标准重复性的预评估，我们往往会在送检时，要求上级机构多测几遍数据，供自己评估测量标准的重复性。

刘耀煌

不认同 “ 本级机构恐怕不具备对本级机构测量标准进行重复性试验的条件和能力。" 这个说法。要是这个说法成立，建标考核就不应该要做重复性、不确定度评定了

路云

刘耀煌 发表于 2017-6-12 20:14
不认同 “ 本级机构恐怕不具备对本级机构测量标准进行重复性试验的条件和能力。" 这个说法。要是这个说法成 ...

我没有说所有的机构都不具备对测量标准做重复性试验的条件和能力，我只是说“本级机构恐怕……”，不代表全体。毕竟有的机构的测量标准精度太高，暂时没有能力找到合适的被测对象(最佳仪器)来对其做重复性试验，完全可以委托上级机构用更高等级的标准来对其做重复性试验，这也是不争的事实。

吴下阿蒙

刘耀煌 发表于 2017-6-13 16:14
不认同 “ 本级机构恐怕不具备对本级机构测量标准进行重复性试验的条件和能力。" 这个说法。要是这个说法成 ...

详见1033-2016，重复性实验已修改为 检定或校准结果的重复性实验，其使用的被测仪器为被测仪器。而路云前辈提出的，我指出的都是测量标准的重复性。这两者是不同的。

见附件，现在的重复性实验和不确定度评定中重复性都是指的附件中的  检定或校准结果的重复性实验。这个和那么第(1)项就应该用一稳定的电流源和电压源来对电流表和电压表分别进行重复性预评估试验(见CNAS－TRL－003∶2015《校准和测量能力(CMC)的评定与实例》第4.3.6条)。很明显是不同的。路云前辈的这个重复性，明显指的是测量标准器本身的重复性。我测量标准本身的重复性，在我看来需要更高的标准器，是现有情况无法得出的，一般要交给高一级的计量单位。。。

路云

楼主说的是正解。对于JJF1033－2016《计量标准考核规范》来说，要求评定的是“检定或校准结果的重复性”。而对于国防军工计量来说，依据的是JJF(军工)3－2012《国防军工计量标准器具技术报告编写要求》，要求评定的是测量标准的重复性。对于军事计量来说，依据的是GJB2749A－2009《军事计量测量标准建立与保持通用要求》，该标准不仅要求评定测量标准的不确定度，而且还要评定测量结果的不确定度，但“测量标准的重复性”与JJF(军工)3－2012一样，都是指测量标准的重复性，与JJF1033－2016所说的“检定或校准结果的重复性”有着天壤之别。

刘耀煌

JJF(军工)3－2012《国防军工计量标准器具技术报告编写要求》，要求评定的是测量标准的重复性。-------查看了一下，其实际做法与“检定或校准结果的重复性"的做法并无二致！只要求用稳定的测量仪器，并没有要求用检定测量标准的高等级仪器。

比如： 检定千分尺的量块的重复性，只要求用稳定的测量仪器千分尺测量量块，读取千分尺读数计算实验标准差，并没有要求用检定量块的方法，用干涉仪或比较仪来测量量块尺寸。重复性只要求小于合成标准不确定度的三分之二

路云

刘耀煌 发表于 2017-6-12 21:30
JJF(军工)3－2012《国防军工计量标准器具技术报告编写要求》，要求评定的是测量标准的重复性。-------查看 ...

您所举的例子中，量块属于实物量具，通常不称其为“重复性”，只有不同截面和不同方向长度的不一致性。用量块去检千分尺，所获得的往往是被测对象的重复性(即检定或校准结果的重复性)，而不是量块的重复性(测量标准的重复性)。就如同砝码一样，其短期稳定性要高于任何天平，不存在所谓的重复性，短期多次测量结果的不一致，不是砝码所致，而是测量工具(天平)所导致。测量标准与被测对象并不都是由实物量具构成，有的可能两者都是模拟式或数字式仪器，在现有条件下所获得的被测对象的重复性有时往往比测量标准低很多，这种情况下如何去对测量标准进行重复性试验呢？

规矩湾锦苑

刘耀煌 发表于 2017-6-13 09:30
第三个不应该再计入。1、2合成应该是等于3的

1、2合成应该仅仅是所用的两个测量设备计量特性（示值允差）给测得值引入的不确定度分量的合成，3是重复测量R时，测量重复性给测得值引入的不确定度分量，1和2的合成并没有包括3，也不等于3，1和2的合成一定会远大于3。

规矩湾锦苑

刘耀煌 发表于 2017-6-13 16:14
不认同 “ 本级机构恐怕不具备对本级机构测量标准进行重复性试验的条件和能力。" 这个说法。要是这个说法成 ...

        我支持你的观点，不认同“本级机构恐怕不具备对本级机构测量标准进行重复性试验的条件和能力。" 这个说法。要是这个说法成立，建标考核就不应该要做重复性、不确定度评定了。事实上任何一个实验室建标，除了国家规定的免于不确定度评定的两个批次的计量标准外，都应该自行考核拟建计量标准的重复性，并评定测量不确定度，因此，“本级机构恐怕不具备对本级机构测量标准进行重复性试验的条件和能力”是错误的说法。

规矩湾锦苑

刘耀煌 发表于 2017-6-13 17:30
JJF(军工)3－2012《国防军工计量标准器具技术报告编写要求》，要求评定的是测量标准的重复性。-------查看 ...

        你的说法很对，重复性的考核只要求用稳定的测量仪器，并没要求用检定测量标准的高等级仪器。这是因为重复性属于测量过程和测量结果，不属于测量设备。无论使用实物量具还是仪器仪表实施测量，测量结果都有重复性这个特性，都需要考核。而对于稳定性，实物量具的稳定性要比仪器仪表的稳定性高得多。

路云

楼主在35楼已经清清楚楚的表述了，他现在的情况是暂时不具备对他所使用的测量标准进行重复性试验的条件，也许是提供不了稳定的电压源和稳定的电流源来对电压表和电流表分别进行重复性试验，不知道某版主会采取什么措施来为楼主进行这项重复性预评估试验。是不是随便找一台稳压电源就可以对楼主所使用的电压表(测量标准)进行重复性试验啦？

路云

刘耀煌 发表于 2017-6-12 21:30
JJF(军工)3－2012《国防军工计量标准器具技术报告编写要求》，要求评定的是测量标准的重复性。-------查看 ...

JJF(军工)3－2012所说的“计量标准的重复性”与JJF1033－2016所说的“检定或校准结果的重复性”完全是两码事。前者的要求是对一稳定的被测对象(最佳仪器)进行重复测量，而后者的要求是对一常规的被测对象进行重复测量，并没有要求被测对象稳定。前者好歹还有一个“计量标准器具的重复性应小于合成不确定度的三分之二”的合格判据。后者什么判据也没有，仅仅是要求做重复性试验。根据JJF1033－2016第C.1.6条所说的“对于已建计量标准，如果测得的重复性不大于新建计量标准时测得的重复性，则重复性符合要求；如果测得的重复性大于新建计量标准时测得的重复性，则应当依据新测得的重复性重新进行检定或校准结果的不确定度的评定，如果评定结果仍满足开展的检定或校准项目的要求，则重复性试验符合要求，并可以将新测得的重复性作为下次重复性试验是否合格的判定依据；如果评定结果不满足开展的检定或校准项目的要求，则重复性试验不符合要求。”人们完全可以在首次进行重复性试验时(新建标时)，从合格的被测对象中选择一重复性最差的被测对象(仍然可以称之为“常规的被测对象”)来进行重复性试验，这样一来，日后的重复性试验结果都不会大于它了。如此一来，重复性试验也用不着做了，直接引用检定规程或校准规范中对被测对象的重复性指标要求套算得了。尽管这么做并不符合标准制定者的意图，但实际实施过程的效果却表明，迟早有一天会走到这一步。

规矩湾锦苑

路云 发表于 2017-6-14 05:49
楼主在35楼已经清清楚楚的表述了，他现在的情况是暂时不具备对他所使用的测量标准进行重复性试验的条件，也 ...

楼主35楼的原文是“需要更高的标准器，是现有情况无法得出的”，并非“提供不了稳定的电压源和稳定的电流源”。重复性试验的关键是在“重复性条件”下对同一个被测对象重复测量，不需要更高的标准器。此例的被测对象是电阻，电阻器是个实物量具，应该是很容易找到适合于做重复性试验的被测对象。

刘耀煌

路云 发表于 2017-6-14 05:49
楼主在35楼已经清清楚楚的表述了，他现在的情况是暂时不具备对他所使用的测量标准进行重复性试验的条件，也 ...

稳压电源不行电池肯定行！在稳定的室温条件下静放的干电池、锂电池、铅酸电池等的噪声远低于FLUKE 5500A、5520A、5820A等校准源，甚至比FLUKE 732A/732B都还要低不少，做电压表的重复性试验一点问题都没有。

njlyx

将"被测量自身的可能散布"与"测量系统(器具)所引起的散布"混搅在一起，总会是一团糨糊，"理"不清的。……正视"测量误差"才有出路。

路云

刘耀煌 发表于 2017-6-13 12:53
稳压电源不行电池肯定行！

要是楼主单位没有标准电池呢(该电压表就是他们的最高标准)？

刘耀煌

路云 发表于 2017-6-14 09:02
要是楼主单位没有标准电池呢(该电压表就是他们的最高标准)？

并不需要标准电池！普通电池也很行。在稳定的室温条件下静放的干电池、锂电池、铅酸电池等的噪声远低于FLUKE 5500A、5520A、5820A等校准源，甚至比FLUKE 732A/732B都还要低不少，做电压表的重复性试验一点问题都没有。

路云

刘耀煌 发表于 2017-6-13 12:53
稳压电源不行电池肯定行！在稳定的室温条件下静放的干电池、锂电池、铅酸电池等的噪声远低于FLUKE 5500A ...

难怪您会将“用量块校准千分尺”与“用千分尺测量量块的重复性”视为是一码事了。看来在市面上随便买一块电池，就可以作为校准电压表的标准源了。

路云

规矩湾锦苑 发表于 2017-6-13 12:49
楼主35楼的原文是“需要更高的标准器，是现有情况无法得出的”，并非“提供不了稳定的电压源和稳定的电流 ...

人家楼主在35楼说得清清楚楚“我测量标准本身的重复性，在我看来需要更高的标准器，是现有情况无法得出的，一般要交给高一级的计量单位…”。