JJF10591999测量不确定度评定与表示.docx
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JJF10591999测量不确定度评定与表示
JJF-1059-1999-测量不确定度评定与表示
LT
一致的;
——当一个测量结果用于下一个测量时,其不确定度可作为下一个测量结果不确定度的分量,即它们是可传播的。
c)在诸如工业、商业及与健康或安全有关的某些领域中,往往要求提供较高概率的置信区间,本方法应能方便地给出这样的区间及相应的置信概率。
本规范给出了常见情况下,评定与表示测量不确定度的原则、方法和简要步骤,其中的举例,旨在对原则和方法作详细说明,以便于进一步理解和有助于实际应用。
附录中所用的基本符号,取自GUM及有关的ISO、IEC标准。
1范围
1.1本规范所规定的测量中评定与表示不确定度的通用规则,适用于各种准确度等级的测量领域,例如:
a)建立国家计量基准、计量标准及其国际比对;
b)标准物质、标准参考数据;
c)测量方法、检定规程、检定系统、校准规范等;
d)科学研究及工程领域的测量;
e)计量认证、计量确认、质量认证以及实验室认可;
f)测量仪器的校准和检定;
g)生产过程的质量保证以及产品的检验和测试;
h)贸易结算、医疗卫生、安全防护、环境监测及资源测量。
1.2本规范主要涉及有明确定义的,并可用唯一值表征的被测量估计值的不确定度。
至于被测量呈现为一系列值的分布或取决于一个或多个参量(例如,以时间为参变量),则对被测量的描述是一组量,应给出其分布情况及其相互关系。
2基本术语及其概念
本规范中所使用的术语及其定义与《JJF1001——1998通用计量术语及定义》一致,但其中楷体字的内容为本规范所增加。
2.1[可测量的]*量[measurable]quantity
*方括号[]中的字一般可省略,下同。
现象、物体或物质可定性区别和定量确定的属性。
注:
1术语“量”可指一般意义的量或特定量。
一般意义的量如长度、时间、质量、温度、电阻、物质的量浓度;特定量如某根棒的长度,某根导线的电阻,某份酒样中乙醇的浓度。
2可相互比较并按大小排序的量称为同种量。
若干同种量合在一起可称之为同类量,如功、热、能;厚度、周长、波长。
3量的符号参照《GB3100~3102—1993量和单位》。
2.2量值valueofaquantity
一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小。
例:
5.34m或534cm,15kg,10s,-40℃。
注:
对于不能由一个数乘以测量单位所表示的量,可参照约定参考标尺,或参照测量程序,或两者都参照的方式表示。
2.3[量的]真值truevalue[ofaquantity]
与给定的特定量定义一致的值。
注:
1量的真值只有通过完善的测量才有可能获得。
2真值按其本性是不确定的。
3与给定的特定量定义一致的值不一定只有一个。
4GUM用“被测量之值”代替“真值”。
在不致引起混淆时,推荐这一用法。
2.4[量的]约定真值conventionaltruevalue[ofaquantity]
对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值,有时该值是约定采用的。
例:
a)在给定地点,取由参考标准复现而赋予该量的值作为约定真值。
b)常数委员会(CODATA)1986年推荐的阿伏加德罗常数值6.0221367×1023mol-1。
注:
1约定真值有时称为指定值、最佳估计值、约定值或参考值。
参考值在这种意义上使用不应与参考条件中的参考值混淆。
2常用某量的多次测量结果来确定约定真值。
2.5被测量measurand
作为测量对象的特定量。
例:
给定的水样品在20℃时的蒸汽压力。
注:
1对被测量的详细描述,可要求包括对其他有关量(如时间、温度和压力)作出说明。
2实践中,被测量应根据所需准确度予以完整定义,以便对所有的测量,其值是单一的。
例如:
一根标称值为1m长的钢棒其长度需测至微米级准确度,其技术说明应包括给定温度和压力。
但若只需毫米级准确度,则无需规定温度、压力和其他影响量的值。
2.6测量结果resultofameasurement
由测量所得到的赋予被测量的值。
注:
1在给出测量结果时,应说明它是示值、未修正测量结果或已修正测量结果,还应表明它是否为若干个值的平均值。
2在测量结果的完整表述中,应包括测量不确定度,必要时还应说明有关影响量的取值范围。
3测量结果仅是被测量之值的估计。
4很多情况下,测量结果是在重复观测的情况下确定的。
5在测量结果的完整表述中,还应给出自由度。
2.7测量准确度accuracyofmeasurement
测量结果与被测量的真值之间的一致程度。
注:
1不要用术语“精密度”代替“准确度”。
2准确度是一个定性概念。
例如:
可以说准确度高低、准确度为0.25级、准确度为3等及准确度符合××标准;尽量不使用如下表示:
准确度为0.25%、16mg、≤16mg及±16mg。
2.8[测量结果的]重复性repeatability[ofresultsofmeasurements]
在相同测量条件下,对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。
注:
1这些条件称为“重复性条件”。
2重复性条件包括:
相同的测量程序;
相同的观测者;
在相同的条件下使用相同的测量仪器;
相同地点;
在短时间内重复测量。
3重复性可以用测量结果的分散性定量地表示。
4重复性用在重复性条件下,重复观测结果的实验标准差(称为重复性标准差)sr定量地给出。
5重复观测中的变动性,是由于所有影响结果的影响量不能完全保持恒定而引起的。
2.9[测量结果的]复现性reproducibility[ofresultsofmeasurements]
在改变了的测量条件下,同一被测量的测量结果之间的一致性。
注:
1在给出复现性时,应有效说明改变条件的详细情况。
2可改变的条件包括:
测量原理;
测量方法;
观测者;
测量仪器;
参考测量标准;
地点;
使用条件;
时间。
3复现性可用测量结果的分散性定量地表示。
4测量结果在这里通常理解为已修正结果。
5在复现性条件下,复现性用重复观测结果的实验标准差(称为复现性标准差)sR定量地给出。
6又称为“再现性”。
2.10实验标准[偏]差experimentalstandarddeviation
对同一被测量作n次测量,表征测量结果分散性的量s可按下式算出:
(1)
式中qk是第k次测量结果;是n次测量的算术平均值。
注:
1当将n个测量结果视作分布的样本时,是该分布的期望值q的无偏估计,实验方差s2(qk)是这一分布的方差2的无偏估计。
2s(qk)/为的分布的标准差估计,称为平均值的实验标准差。
3将平均值的实验标准差称为平均值的标准误差是不正确的。
4s(qk)与s(qk)/n的自由度相同,均为n-1。
5式
(1)称为贝塞尔公式。
2.11[测量]不确定度uncertainty[ofameasurement]
表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。
注:
1此参数可以是诸如标准差或其倍数,或说明了置信水准的区间的半宽度。
2测量不确定度由多个分量组成。
其中一些分量可用测量列结果的统计分布估算,并用实验标准差表征。
另一些分量则可用基于经验或其他信息的假定概率分布估算,也可用标准差表征。
3测量结果应理解为被测量之值的最佳估计,全部不确定度分量均贡献给了分散性,包括那些由系统效应
引起的(如,与修正值和参考测量标准有关的)分量。
4不确定度恒为正值。
当由方差得出时,取其正平方根。
5不确定度一词指可疑程度,广义而言,测量不确定度意为对测量结果正确性的可疑程度。
不带形容词的
不确定度用于一般概念,当需要明确某一测量结果的不确定度时,要适当采用一个形容词,比如合成不确定度或扩展
不确定度;但不要用随机不确定度和系统不确定度这两个术语,必要时可用随机效应导致的不确定度和系统效应导致
的不确定度来说明。
6《JJF1001—1998通用计量术语及定义》给出的上述不确定度定义是可操作的定义,即着眼于测量结果
及其分散性。
虽然如此,这个定义从概念上来说与下述曾使用过的定义并不矛盾:
——由测量结果给出的被测量估计值的可能误差的度量。
——表征被测量的真值所处范围的评定。
不论采用以上哪一种不确定度的概念,其评定方法均相同,表达形式也一样。
7本术语中的方括弧系本规范按GUM所加。
2.12标准不确定度standarduncertainty
以标准差表示的测量不确定度。
2.13不确定度的A类评定typeAevaluationofuncertainty
用对观测列进行统计分析的方法,来评定标准不确定度。
注:
不确定度的A类评定,有时又称为A类不确定度评定。
2.14不确定度的B类评定typeBevaluationofuncertainty
用不同于对观测列进行统计分析的方法,来评定标准不确定度。
注:
不确定度的B类评定,有时又称为B类不确定度评定。
2.15合成标准不确定度combinedstandarduncertainty
当测量结果是由若干个其他量的值求得时,按其他各量的方差或(和)协方差算得的标准不确定度。
注:
它是测量结果标准差的估计值。
2.16扩展不确定度expandeduncertainty
确定测量结果区间的量,合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。
注:
扩展不确定度有时也称展伸不确定度或范围不确定度。
2.17包含因子coveragefactor
为求得扩展不确定度,对合成标准不确定度所乘之数字因子。
注:
1包含因子等于扩展不确定度与合成标准不确定度之比。
2包含因子有时也称覆盖因子。
3根据其含义可分为两种:
k=U/uc;kp=Up/uc。
4一般在2~3范围内。
5下脚标p为置信概率,即置信区间所需要的概率。
2.18自由度degreesoffreedom
在方差的计算中,和的项数减去对和的限制数。
注:
1在重复性条件下,对被测量作n次独立测量时所得的样本方差其中残差为
。
因此,和的项数即为残差的个数n,而,是一个约束条件,即限制
数为1。
由此可得自由度v=n-1。
2当测量所得n组数据用t个未知数按最小二乘法确定经验模型时,自由度v=n-t。
3自由度反映相应实验标准差的可靠程度,用于在评定扩展不确定度Up时求得包含因子kp。
合成标准不确
定度uc(y)的自由度,称为有效自由度νeff,当y接近正态分布时,包含因子等于t分布临界值,即kp=tp(veff)。
2.19置信概率confidencelevel;levelofconfidence
与置信区间或统计包含区间有关的概率值(1-α)。
注:
1符号为p,p=1-α。
2经常用百分数表示。
3又称置信水平,置信系数,置信水准。
2.20[测量]误差error[ofmeasurement]
测量结果减去被测量的真值。
注:
1由于真值不能确定,实际上用的是约定真值。
2当有必要与相对误差相区别时,此术语有时称为测量的绝对误差。
注意不要与误
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