测量不确定度的评估程序

11测量不确定度的评估程序
11.1 目的:
   为了增加对测量结果的信任度及提高服务质量,使测量结果更接近真值,因而对仪器计量实行了不确定度评定.

11.2 范围:
所有内部计量的仪器.

11.3职责:
11.3.1实验室负责组织评估工作的展开.
11.3.1经理负责审批评估报告.

11.4不确定度评定程序
11.4.1分析不确定度来源(比如:人员/仪器/样品/方法/环境等)
11.4.2标准不确定度的评定
A    A类评定
     用对一系列观测值进行统计分析的方法,得到的实验标准偏差就是A
类标准不确定度值.
     一般情况下,对同一被测量X,独立重复观测n次,用算朮平均值X=   
作为测量结果时,测量结果的A类评定的标准不确定度为:

式中,
其中,n-1为自由度
B    B类评定
    用非统计的方法进行评定,用估计的标准偏差表征.一般情况下,可利
用以下相应公式计出标准不确定度.
已知置信区间的半宽a和包含因子k,则xi的标准不确定度为U(xi)=a/k.
已知扩展不确定度Up和置信水准p的正态分布,标准不确定度为:u(x)=Up/Kp
已知xi的扩展不确定度U(xi)和包含因子K,则xi的标准不确定度为:u(xi)=U(xi)/K.
已知扩展不确定度Up和置信水准p与有效自由度Veff的t分布,标准不确定度为:u(x)=Up/tp(Veff
获得B类标准不确定度的信息来源一般有:
(1)以前的观测数据
(2)对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验;
(3)生产部门提供的技术说明文件;
(4)校准证书/检定证书或其它文件提供的数据/准确度的级别,包括目前暂在使用的极限误差等;
(5)手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度;
(6)规定实验方法的国家标准或类似技术文件中给出的重复性限r或复现性限R.
11.4.3计算A类或B类标准不确定度后,则要对其合成不确定度,合成不确定度的计算为:
当输入量xi是彼此独立或不相关时,合成不确定度为:uc(y)=
当被测量Y为相互独立的输入量xi的线性函数时,合成不确定度为:


11.4.4计算扩展不确定度.
     分析此测量是何种分布,然后取其相应的包含因子k,则扩展不确定度为U=Kuc.
11.4.5评定测量结果与其不确定度,如果标准程序及其它影响量引入的不确定度不大于被校仪器允许误差极限,则判该仪器为合格,否则反之.

需要专家们多提供测量不确定度方面的具体分析例子，以便基层人员进行学习和操作。

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测量不确定度评定控制程序

1.0目的:为合理评定测量不确定度，使评定步骤和方法适合检测特点并符合JJF1059《测量不确定度评定与表示》技术规范和国内外专业机构制定的评定要求。
2.0适用范围: 本程序适用于检测实验室中需提供数字结果的检测项目的测量不确定度的评定与表示。
3.0职责
3.1技术负责人应负责:
3.1.1根据检测项目的特点识别并提出评定要求，组织评定和评定结果的评审工作；
3.1.2组织测量不确定度的验证；
3.1.3批准对外公布实验室能力时的测量不确定度指标；
3.1.4维护本文件的有效性。
3.2检测部门负责人应:
3.2.1根据各检测项目的特点识别评定要求；
3.2.2组织需要评定的检测项目编写“测量不确定度评定与表示”报告；
3.2.3会同监督员对本部门的评定报告和使用进行审核。
3.3检测项目的负责人应：
3.3.1学习和掌握“测量不确定度的评定与表示”的基础知识和方法；
3.3.2编写本项目测量不确定度的评定报告；
3.3.3及时发现和反馈会导致测量不确定度发生较大变化的信息。
4.0控制程序
4.1技术负责人应组织各检测部门的负责人、监督员和有关人员就下述情况决定有关项目评定不确定度的具体要求：
4.1.1当检测不要求得到数字结果（如仅需作通过或不通过，正或负或其它定性的估计）则不要求评定测量结果的不确定度，但实验室应对检测结果的可变性有一正确的理解。
4.1.2对于某些广泛公认的检测方法，如果该方法规定了测量不确定度主要来源的极限值和计算结果的表示形式时，实验室只要遵守该方法和报告结果的方式，即被认为符合要求可以不编写评定测量不确定度的报告。
4.1.3由于某些检测方法的性质，决定了无法从计量学和统计学角度对测量不确定度进行有效而严格的评定，这时应通过分析列出各主要不确定度分量并作出合理评定，但要确保测量结果报告形式不会造成客户对所给测量不确定度的误解。
4.1.4除上述三种情况，检测实验室均应根据检测项目的特点分门别类制定并实施评定其测量不确定度的程序，如有的检测项目包含取样和样品制备，则评定时就应考虑由此引起的不确定度来源，有的检测样品不能作重复独立测量，就不应考虑重复性对测量不确定度的贡献，有的检测A类评定不确定度分量对总不确定度起决定作用，这时就不必勉强去寻求B类评定分量。
4.1.5评定测量不确定度的严密程度取决于检测方法的要求，客户提出的要求和作合格评定时规定的极限的宽窄。
4.1.6当不确定度与检测结果的有效性或应用有关，或客户有要求，或当不确定度影响到对规范限度的符合性时，检测报告（或证书）上应给出有关不确定度的信息。
4.2技术负责人应组织有关人员认真学习正确理解ISO/IEC17025中对检测实验室测量不确定度评定与表示的要求，学习评定测量不确定度的基础知识和方法。综合办公室协助技术负责人有计划地组织有关知识的培训和考核并负责将考核结果归档。
4.3技术负责人组织各检测部门负责人和监督员关注并收集国内外认可管理机构，同行实验室和专家有关测量不确定度评定的信息。技术负责人应指定专人设法沟通国内外同行实验室交换有关不确定度评定的资料。
4.4检测部门的负责人应根据4.1条的要求，组织检测项目负责人编写各自的 评定 测量不确定度报告（初稿）并提出在检测报告上表示不确定度方法的意见，经检测部门负责人和监督员审核修改后报技术负责人汇总。
4.5技术负责人应根据实验室的规模和专业构成，提名测量不确定度评审组成员或指定专人，经实验室主任批准后负责评审评定报告初稿和意见，必要时或实验室规模太小可委托外单位专家评审。
4.6评审后的测量不确定度评定报告和测量不确定度表示意见经技术负责人审核批准作为实验室的受控技术文件打印归档并作为作业指导书发至有关检测部门执行。
4.7技术负责人应结合能力验证和实验室间比对有计划地安排对评定的测量不确定度实施验证。
4.8技术负责人应建立维护评定测量不确定度有效性的机制，当检测项目负责人发现发生严重影响相关不确定度分量的变化时，应及时向检测部门负责人和监督员反馈并提出修改的具体意见，经技术负责人批准后实施，修改结果应向评审组通告。

附录-1  测量不确定度评定步骤
1.明确被测量，简述被测量的定义以及测量方案和测量过程；
2.画出测量系统方框示意图
3.给出评定测量不确定度的数学模型，即被测量Y与各输入量之间的函数关系，若Y的测量结果为y，输入量Xi的估计值为 ，则

4.根据数学模型列出各不确定度分量的来源（即输入量 ），尽可能做到不遗漏不重复，如测量结果是修正后的结果应考虑由修正值所引入的不确定度分量。
5.评定各输入量的标准不确定度 ，并通过由数学模型得到的灵敏系数 （ ），进而给出与各输入量对应的标准不确定度分量 。如扩展不确定度用 （如 ）表示，则应估算对应于各输入量标准不确定度的自由度 ，根据 的实际情况可以选择A类或B类评定得到其 。

5.1 A类评定
对Xi 作 次独立重复测量，得到的测量结果 ，（ ），则其最佳估计值（平均值）为：
                        
单次测量的标准不确定度为：
                  
估计值 的标准不确定度为：
                  
如测量系统稳定，实时测量的标准不确定度 均可以由预先评估时所作的  次测量结果得到。如实时提供给客户的是单次测量的测得值，其标准不确定度可以用上述 的值，如实时提供给客户的是m（例如m=3）次测得值的平均值，其相应的标准不确定度为 ，（一般m≤n）。

5.2 B类评定
1.        若资料（如检测证书）给出 的扩展不确定度 和包含因子K，则 的标准不确定度为：
                  
   ٭   若资料只给出了U，没有指明K，则可以认为K=2（对应约95%的置信概率）；
   ٭  若资料只给出 （其中P为置信概率），则包含因子 与 的分布有关，此时除非另有说明一般按照正态分布考虑，对应p=0.95，k可以查表得到，即 =1.960 ；
   ٭  若资料给出了 及 ,则 可查t分布表得到，即  ；
2. 若由资料查得或判断 的可能值分布区间半宽度 （通常为允许误差限的绝对值）则 的标准不确定度为：
                     
   此时，k与 的分布有关（参见JJF1059-1999附录B“概率分布情况的估计”）
   对应几种非正态分布其包含因子为：
分布        两点        反正弦        矩形        梯形        三角

1         


其中 为上下底边之比值



6.合成不确定度 的计算

式中 ， 为输入量，
为输入量 和 之间的相关系数估计值。
实际工作中，若各输入量之间均不相关，或虽有部分输入量相关，但其相关系数较小而近似为 = 0，于是 可简化为：


7.不确定度分量汇总
输入量
估计值
标准不确定度
概率分布        灵敏系数
不确定度分量

                                       
                                       
输出量Y                                        合成不确定度


8. 扩展不确定度的确定
可用下列两种方法之一给出扩展不确定度U
1）  一般取k=2，对应约95%的置信概率；
2） =   ， 由查t分布表获得，一般取 对应95%的置信概率。

附录-2 测量不确定度合理性验证
验证方法可采用下述方法之一，通过实验室之间的比对进行。
1.送校法
将被验证的计量标准送校，给标准给出的y值与上级计量机构检测该值的结果y0 比较应满足：
     （其中U为被验证计量标准的扩展不确定度），则评定合理性满意。
2.传递比较法
用高一级测量标准(测量不确定度为U0 )和被验证的计量标准测量同一台稳定的传递标准或核查标准，应满足：


如， 成立，  则评定合理性满意。
3.比对法
用两台不确定度同为U的计量标准测量同一稳定的被测对象进行比对，比对结果差为 ，应满足：
                               ，则评定合理性满意。
4.多台比对法
用三台或三台以上同等水平的计量标准测量同一稳定的被测对象进行比对，多台（n台）测量结果的平均值为 ，其中某一台计量标准的测量结果为 ，应满足：
                              ，则该台标准的测量不确定度评定合理性满意。

注：
1）以上四种方法适用于检测实验室，如能得到高一级计量标准的测量值时尽可能采用前两种方法，否则可采用后二种方法。
2）对检测实验室可采用后两种方法，测试系统或装置应视为方法中的计量标准。


附录-3  几点说明

1.为了便于客户比较和选择实验室的能力，在表述实验室能力有关不确定度的指标时应填写典型值，即“最小测量不确定度”和“最佳测量不确定度”，同时注明为获得最小测量不确定度的测量条件，它应综合考虑下列两个不确定度来源后加以评估：
       1）与实验室的测量系统（包括环境影响）相联系的不确定度；
       2）与被测对象相联系的不确定度。
鉴于被测对象的状况差异可能很大（如被测对象和测量系统端面的失配随被测对象变化很大，为获得最小测量不确定度可选择最佳匹配作为评定条件）。实验室应建立一个评审不确定度评定有效性的机制，以便当测量仪器、设备重新校准或发生严重影响相关不确定度分量的其他变化时能及时修改对外公布的不确定度指标，这种评审既要考虑设备的最新校准结果，也要考虑最新校准结果与先前校准结果相比较而判定的稳定性，（例如在校准不确定度评定的数学模型中，除了要考虑标准值校准的不确定度，也要把该标准值自它上次校准以来的漂移作为输入量写进数学模型）。

2.也是为了便于客户比较和选择实验室的能力，扩展不确定度对应的置信概率应统一规定为95%或近似为95% 。

3.对于国家基准、标准，在给出扩展不确定度时应同时指明其有效自由度，对于一般的校准实验室在评定测量不确定度时可以不给出自由度，（参见European cooperation for Accreditation of Laboratories EAL-R2 Supplement 1 TO EAL-R2：EXAMPLES）。

4. JJF1059-1999“测量不确定度评定与表示”中指出‘在实际工作中，如对Y可能值的分布作正态分布的估计，虽未计算 ，但可估计其值并不太小时，则U = 2 大约是置信概率近似为95%的区间的半宽’。意即U = 2 对应近似为95%的置信概率的前提是输出量Y可能值的分布应服从正态分布，且估计 不会太小。另外，‘如果可以确定Y可能值的分布不是正态分布，而是接近于其他某种分布，则绝不应按k = 2~3或kp = tp   计算U或UP’，例如：Y可能值近似为矩形分布，则对于U0.95  , k = 1.65
5. 如A类评定标准不确定度在合成标准不确定度中所占的比例比较大，如： ，则对应95%的置信概率的包含因子应查t分布表确定，特别当作A类评定重复测量次数较少时，应按 及95%置信概率，查t分布表得t0.95  并用t0.95  /2作安全因子乘 后再和B类标准不确定度合成，这时仍用U = 2 或得置信概率为95% 的扩展不确定度。

测量不确定度的评估程序