测量不确定度的评估.pdf

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1、测量不确定度的评估第一章引言1.1不确定度表达的意义可以毫不不太夸张地说，测量支撑着现代社会；测量是科学技术、工农业生产、国内外贸易以至于日常生活各个领域中不可或缺的。测量的目的在于确定被测量的值或获取测量结果。测量结果的质量（品质），往往会对社会交往、商业利益、人身安全、社会公平、履行法律等等产生决定性的影响。测量不确定度是测量结果质量（品质）的定量表征，是测量结果可信度的表达。测量结果只有在附有不确定度时才具有完整的意义。1.2不确定度发展历程1963年，美国国家标准局（NBS）的Eisenhart先生在研究“仪器校准系

2、统的精密度和准确度的估计”时，第一次提出了测量结果不确定度的表达建议。上世纪70年代初，NBS在研究和推广测量保证方案(MAP)时，对测量结果不确定度的表达有了定量表示的进展。不确定度的概念逐渐被测量领域接受和应用，但表示方法却各不相同。1977年，国际计量委员会(CIPM)的电离辐射咨询委员会提出并讨论了研究解决不确定度的必要性和迫切性问题。时任NBS局长和电离辐射咨询委员会主席的Ambler先生将该问题提交到CIPM和国际计量局(BIPM)，并正式提出解决测量不确定度表示的国际统一性提案。1978年，BIPM按CIPM要

3、求向全球32个国家计量院和5个国际组织征求意见，正式开始着手解决这一问题。1980年，BIPM成立的不确定度表示工作组起草了一份建议书——INC-1(1980)，向各国推荐不确定度的表示原则，以促进测量不确定度的表示方法趋于统一。1981年，第七十届CIPM批准了该建议书，并发布了CIPM建议书——CI-1981。1986年CIPM再次重申了测量不确定度表示的统一方法(CI-1986)，并要求CIPM在出具结果时必须使用合成不确定度。由于测量涉及社会的方方面面，测量不确定度得到了7个著名的国际组织（国际计量局——BIPM、国

4、际电工委员会——IEC、国际临床化学联合会——IFCC、国际标准化组织——ISO、国际理论化学与应用化学联合会——IUPAC、国际理论物理与应用物理联合会——IUPAP、国际法制计量组织——OIML）的支持，最终由ISO负责起草了《测量不确定度表示指南》(GUM)，GUM以7个国际组织名义由ISO出版发行。GUM在术语定义、概念、评定方法和报告的表达方式上都作出了明确的统一规定，代表了国际上表示测量结果及其不确定度的约定做法，从而使不同国家、不同地区、不同学科、不同领域在表示测量结果及其不确定度时具有了一致的含义。1.3测量

5、不确定度的应用范围我国的现行的国家计量技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》规定了测量中评估与表示不确定度的通用规则，它适用于各种准确度等级的测量，而不仅仅限于计量领域。主要应用领域列举如下：建立国家计量基准、计量标准及其国际比对；标准物质、标准参考数据；测量方法、检定规程、检定系统、校准规范等；科学研究及工程领域的测量；计量认证、计量确认、质量认证、实验室认可；测量仪器的校准或检定；生产过程的质量保证以及产品的检验和测试；贸易结算、医疗卫生、安全防护、环境监测及资源测量等等。JJF1059现正在进行最新

6、的修订中。第二章概率与统计基础2.1随机事件与随机变量2.1.1事件与随机事件观测或试验的结果称为事件。如：天气是晴天、阴天还是雨天。这三种可能的每一种都被称为事件。在客观世界中，我们可把事件大致分为确定和不确定的两类。如：向上抛石子下落——确定的；抛硬币，人头向上或向下——不确定的。确定性事件有着内在的规律，我们比较容易接受和处理。对于不确定性事件，虽然每次结果可疑，但通过大量试验或观测可得出其统计规律性。如抛硬币，人头向上和向下的可能性大致各占一半。概率统计就是用来研究不确定性事件的统计规律性的，它把客观世界可能出现的事

7、件区分为三种典型的情况：必然事件：在一定条件下必然出现的事件（如：工件直径测量结果一定是正值）。不可能事件：在一定条件下不可能出现的事件（如：工件直径测量结果是负值）。随机事件：在一定条件下可能出现可能不出现的事件（如：射击可能击中或脱靶）。2.1.2随机变量在一定条件下，如果变量（如测量结果）取某一个值，或在某一范围内取值是一个随机事件，该变量便被称为随机变量。随机变量不同与其他变量，它的特点在于它的研究方法——概率统计，即：它是以一定概率在一定区间上取值，或以一定概率取某一值。如：工件直径测量结果在（20.0～19.9）

8、mm范围内的概率为0.95。由此可见：测量结果及其不确定度均为随机变量。随机变量根据其取值的特征可分为两种：连续型随机变量：可在某一区间内，其可能的取值布满整个区间。如：由重复测量所得结果（测量次数无限多）。离散型随机变量：可能的取值不能布满区间。如：有效位数的取舍误差。2.2概率和分布函