GUM法评定测量不确定度.doc

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1、第四讲GUM法评定测量不确定度(一)【来源/作者】中国计量报【更新日期】2014-5-3011:05:45JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中关于测量不确定度评定的方法是采用国际标准ISO/IECGuide98-3:2008《测量不确定度表示指南》所规定的方法，测量不确定度表示指南的原文为“GuidetotheUncertaintyinMeasurement”，缩写为GUM，所以称其为GUM法。GUM法是采用“不确定度传播律”得到被测量估计值的测量不确定度的方法。●GUM法评定测量不确定度的步骤(1)明确被测量的定义。(2)明确测量方法、测量条件以及所用的测量

2、标准、测量仪器或测量系统。(3)建立被测量的测量模型，分析对测量结果有明显影响的不确定度来源。(4)评定各输入量的标准不确定度。(5)计算合成标准不确定度。(6)确定扩展不确定度。(7)报告测量结果。用GUM法评定测量不确定度的一般流程如图1所示。●评定时的注意事项(1)在分析测量不确定度的来源时，应充分考虑各种来源的影响，对主要贡献的来源尽可能不遗漏、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，采用何种方法要根据实际情况选择。例如:有时对于随机因素的影响，由于没有重复测量的条件，也可以用B类评定。10图1用GUM法评定测量不确定

3、度的一般流程(3)测量中的失误或突发因素不属于测量不确定度的来源。采用测量不确定度A类评定时，如果怀疑存在粗大误差，则应按统计判别准则进行判别，并剔除测量数据中的异常值(即离群值)，然后再评定其标准不确定度。(4)若对被测量的估计值进行了修正，修正值不应计入不确定度内，但应考虑由于修正不完善引入的不确定度。一、输入量标准不确定度的评定1.标准不确定度的A类评定用对被测量独立重复观测，并根据测量数据进行统计分析的方法得到的实验标准偏差就是A类评定的标准不确定度。(1)A类评定方法对被测量X，在同一条件下进行n次独立重复观测，得到测得值xi(i=1,2,……,n)。用由

4、式(1)得到的算术平均值X作为被测量的最佳估计值，即10A类评定得到的被测量最佳估计值的标准不确定度u()按式(2)计算:式中:s(xk)——用统计分析方法获得的任意单个测得值xk的实验标准偏差；s()——算术平均值的实验标准偏差。A类评定得到的标准不确定度u()的自由度就是实验标准偏差s(xk)的自由度。u()成反比，当标准不确定度较大时，可以通过适当增加测量次数以减小其不确定度。(2)A类评定时实验标准偏差的估计方法①常用贝塞尔公式法估计，此时实验标准偏差s(xk)按式(3)计算:自由度为ν=n-1(n为测量次数)。当测量次数较少时，也可用极差法估计实验标准偏差。②测量过程的

5、合并标准偏差对一个测量过程，采用核查的方法使测量过程处于统计控制状态，若第j次核查时测量次数为nj(自由度为νj)，实验标准偏差为sj，共核查m次，则统计控制下的测量过程的A类评定的标准不确定度可以用合并标准偏差sp表征。测量过程的实验标准偏差按式(4)计算:10若每次核查的自由度相等(即每次核查时测量次数相同)，则式(4)变换成式(5):式中:sp——合并标准偏差，是测量过程长期组内标准偏差的统计平均值；sj——第j次核查时的实验标准偏差；m——核查次数。在过程参数sp已知的情况下，由该测量过程对被测量X在同一条件下进行n次独立重复观测，以算术平均值为被测量估计值，则其A类评定

6、的标准不确定度为③规范化的常规测量时的合并标准偏差规范化的常规测量是指计量检测机构的测量人员按照检定规程、校准规范或测试标准，较长时期地使用同一个计量标准或测量仪器，在相同条件下检定、校准或检测一组同类被测件的同一个被测量，此时，可以用该组被测件的测得值作测量不确定度的A类评定。若对每个被测件的被测量X在相同条件下进行n次独立重复测量，对第i个被测件的测得值为xi1,xi2,……,xin，其平均值为；若有m个被测件，则有m组这样的测得值，可按式(6)计算单个测得值的合并标准偏差sp(xk):式中:i——组数(i=1，2，……，m)；j——每组测量的次数(j=1，2，……，n)。若

7、对每个被测件已分别按n＇次重复测量算出了其实验标准偏差si，则m组测得值的合并标准偏差sp(xk)=，自由度均为m(n-1)。由同样方法对某个被测件进行n′次测量时，由A类评定得到的被测量最佳估计值的标准不确定度为10在规范化常规测量中，往往对被测件测量次数较少(例如只测3次)，用合并标准偏差可以大大加大所评定的标准不确定度的自由度，也就提高了可信程度。举例:用同一个计量标准装置对标称值为10kg的一批10个砝码进行校准，对每个砝码重复测量4次(n=4)，共测10个砝码(m=10