计量人员培训计量综合知识内容.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,计量人员培训计量综合知识内容,计量综合知识,测量结果,:,1,、被测量及影响量,2,、量的真值和约定真值,3,、测量结果,4,、描述测量结果的术语,计量综合知识,1,、被测量及影响量,被测量,被测量是“作为被测对象的特定量”。如被测量是给定的水样品在,20,时的蒸汽压力，给定的水样品就是被测对象，,20,时的蒸汽压力是被测的特定量。,影响量,影响量是指“不是被测量但对测量结果有影响的量”。如用,安培计直接测量交流电流的幅度时受频率影响，电流是被测量，,而频率就是影响量。,计量综合知识,2,、量的真值和约定真值,真值,真值是指“与给定的特定量的定义一致的值”。真值是不确,定的。,约定真值,约定真值是指“对于给定目的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。由于真值不知道，实际,计量中用约定真值代替真值。,约定真值仅是真值的估计值，是具有不确定度的。,计量综合知识,3,、测量结果,测量结果是指“由测量所得的赋予被测量的值”。测量结果,仅是被测量的估计值，其可信度由测量不确定度定量表示。,通常情况下，测量结果表示为一个被测量的估计值及其测量,不确定度，必要时还要给出不确定度的置信水平、自由度等的说,明。测量结果是多次测量的算术平均值及该算术平均值的测量不,确定度。,测量结果有两种情况：未修正结果和已修正结果。,对于间接测量，测量结果是由各直接测量的量值通过函数关,系经计算获得的，其中每个直接测量值的不确定度都会对测量结,果的不确定度有贡献。,计量综合知识,4,、描述测量结果的术语,测量误差,测量误差是“测量结果减去被测量的真值”，简称误差。,测量误差的估计值是测量值偏离参考量值的程度，通常是指绝对误,差。用绝对误差与被测量值之比表示时称相对误差，常用百分数或指数,幂表示。测量误差有正负号。,测量误差分为系统误差和随机误差两类。系统误差是指“在重复性,条件下，对同一被测量进行无穷多次测量所得结果的平均值与被测量真,值之差”。它是在重复测量中保持恒定不变或按可预见的方式变化的测,量误差的分量。随机误差是指“测量结果与在重复性条件下对同一被测,量进行无穷多次测量所得结果的平均值之差”。它是在重复测量中按不,可预见的方式变化的测量误差的分量。,修正值是指“用代数法与未修正测量结果相加，以补偿系统误差,的值”。修正值等于负的系统误差的估计值，即与估计的系统误差大小,相等，符号相反。修正不能消除系统误差，只能在一定程度上减小系统,误差。,计量综合知识,测量结果的重复性和复现性,测量结果的重复性可简称为重复性，是指“在相同条件下，,对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性”。,测量结果的复现性可简称为复现性，是指“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”。,测量准确度,测量准确度是指“测量结果与被测量真值之间的一致程,度”，它是一个定性的概念。,计量综合知识,测量不确定度,测量不确定度是指“表征合理赋予被测量之值的分散性，与,测量结果相联系的参数”。,（,1,）测量不确定度是用来描述测量结果的；,（,2,）测量不确定度是说明测量值分散性的参数；,（,3,）测量不确定度用标准偏差表示；,（,4,）不同场合下测量不确定度术语的表述不同；,（,5,）标准不确定度由两类评定方法，即,A,类评定和,B,类评定；,（,6,）不确定度不按系统或随机的性质分类。,于来自不同的总体，或属于意外的、偶然的测量错误。,1、最大允许误差的表示形式,标准不确定度分量：ui；,式中：与显著水平和重复观测次数n有关的格拉布斯临界值。,测量结果与计量标准的标准值比较得到，也就是通过校,（3）评定各输入量的标准不确定度，通过灵敏系数确定不确定度,n 测量次数；,序的带有数码的标记构成”。,2、量值传递和量值溯源,测量仪器的作用。,相对扩展不确定度：Ur或Urel；,真值是指“与给定的特定量的定义一致的值”。,对于间接测量，测量结果是由各直接测量的量值通过函数关,测量信号从输入到输出的通道”。,示值范围、标称范围、测量范围的区别。,计量综合知识,标准不确定度是指“以标准偏差表示的测量不确定度”，用,u,表示。,合成不确定度是指“当测量结果由若干其他量的值求得时，,按其他各量的方差或（和）协方差算得的标准不确定度”用,u,c,表,示。合成不确定度也可用相对形式表示。,扩展不确定度是指“确定测量结果的区间的量，合理赋予被,测量之值的分布的大部分可望含于此区间”。扩展不确定度是由,合成标准不确定度的倍数得到，用符号,U,表示,，,U=ku,c,，,其确定了,测量结果可能值所在的区间。测量结果的取值区间在被测量值概,率分布总面积中所包含的百分数称为该区间的包含概率或置信水,平，用,p,表示。扩展不确定度也可用相对形式表示。,测量不确定度与测量误差是有区别的。,计量综合知识,测量仪器及其特性,:,1,、测量仪器（计量器具）,2,、测量仪器的特性,计量综合知识,1,、测量仪器（计量器具）,测量仪器及其作用,测量仪器又称计量器具，是指“单独地或连同辅助设备一起,用以进行测量的器具”。它是用来测量并能得到被测对象量值的,一种技术工具或装置。,测量仪器的特点：,（,1,）用于测量，目的是为了获得被测对象量值的大小；,（,2,）具有多种形式，可以单独地或连同辅助设备一起使用；,（,3,）测量仪器本身是一种器具或一种技术装置，是一种实,物。,测量仪器的作用。,计量综合知识,实物量具、测量系统和测量设备,实物量具是“使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或,多个已知值的器具”。它的主要特性是能复现或提供某个量、某,些量的已知量值。它的特点：,（,1,）本身直接复现或提供了单位量值；,（,2,）在结构上一般没有测量机构，只是复现单位量值的一个,实物；,（,3,）不能直接测量被测量值。,标称值是指标在实物上的以固定形态复现或提供给定量的那,个值。,量具可分为单值量具和多值量具；从属量具和独立量具。,计量综合知识,测量系统是指“组装起来以进行特定测量的全套测量仪器及,其配套设备”。,测量设备是指“测量仪器、测量标准、标准物质、辅助设备,以及进行测量所必须的资料的总称”。它包括检定或校准中使用,的，还包括试验和检验过程中使用的测量设备。它的特点：,（,1,）概念的广义性；,（,2,）内容的扩展性；,（,3,）测量设备不仅是指硬件还有软件。,计量综合知识,测量仪器的分类,指示类或显示式测量仪器,记录式测量仪器,累计式测量仪器,积分式测量仪器,模拟式测量仪器或模拟式指示仪器,数字式测量仪器或数字式指示仪器,计量综合知识,测量链、测量传感器、检测器、敏感器,测量链是指“测量仪器或测量系统的系列单元，由它们构成,测量信号从输入到输出的通道”。,测量传感器是指“提供与输入量有确定关系的输出量的器,件”。,检测器是指“用于指示某个现象的存在而不必提供有关量值,的器件或物质”。,敏感器是指“测量仪器或测量链中直接受被测量作用的元,件”。,计量综合知识,显示装置、指示器、测量仪器的标尺和仪器常数,显示装置是指“测量仪器显示示值的部件”。,指示器是指“显示装置的固定的或可动的部件，根据它相对,于标尺标记的位置可确定示值”。,测量仪器的标尺是指“测量仪器显示装置的部件，由一组有,序的带有数码的标记构成”。与标尺有关的术语有标尺长度、标,尺间距、标尺间隔（分度值）、标尺分度。,仪器常数是指“为给出被测量的指示值或用于计算被测量的,指示值，必须与测量仪器直接示值相乘的系数”。,计量综合知识,测量仪器的调整和使用者调整,测量仪器的调整是指“使测量仪器性能进入适于使用状态的,操作”。调整的方式可以是自动的、半自动的或手动的。,测量仪器的“使用者调整”是指“可由使用者做的调整”。,其目的是为了确保测量仪器使用中的准确度。,计量综合知识,测量仪器的计量特性,灵敏度,是指“测量仪器响应的变化除以对应的激励变化”。,鉴别力（阈）,又称阈值，是指“使测量仪器产生未察觉的响,应变化的最大激励变化，这种激励变化应缓慢而单调地进行”。,有时又称灵敏阈或灵敏限。,灵敏度与鉴别力（阈）的区别。,显示装置的,分辨力,是指“显示装置能有效辨别的最小示值差”。,稳定性,是指“测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力”。,漂移,是指“测量仪器计量特性的慢变化”。是反映在规定条件,下测量仪器计量特性随时间的慢变化保持其计量特性恒定的能力。,计量综合知识,2,、测量仪器的特性,示值范围、标称范围、量程和测量范围,测量仪器的,示值,是指测量仪器所给出的量值；,示值范围,是指,测量仪器“极限示值界限内的一组值”。,标称范围,是指“测量仪器的操作器件调到特定位置时可得到,的示值范围”。,量程,是指“标称范围两极限之差的模”。,测量范围,也称工作范围，是指“测量仪器的误差处在规定极,限内的一组被测量的值”。,示值范围、标称范围、测量范围的区别。,计量综合知识,响应特性,是指“在确定条件下，激励与对应响应之间的关系”。,响应时间,是指“激励受到规定突变的瞬间，与响应达到并保,持其最终稳定值在规定极限内的瞬间，这两者之间的时间间隔”。,死区,是指“不致引起测量仪器响应发生变化的激励双向变动,的最大区间”。,测量仪器的,准确度,是指“测量仪器给出接近于真值的响应能,力”，也就是测量仪器输出的测量结果接近于被测量真值的能力。,准确度等级,是指“符合一定的计量要求，使误差保持在规定,极限以内的测量仪器的等别、级别”。,计量综合知识,测量仪器的,示值误差,是指“测量仪器示值与对应输入量的真值之,差”，简称测量仪器的误差。,测量仪器的,最大允许误差,是指“对给定的测量仪器，规范、规程等,所允许的误差极限值”。,测量仪器的,基值误差,是指“为核查仪器而选用在规定的示值或规定,的被测量值处的测量仪器误差”，可简称为基值误差。,测量仪器的,零值误差,是指“被测量为零值的基值误差”。,测量仪器的,固有误差,是指“在参考条件下确定的测量仪器的误差”。,测量仪器的,偏移,是指“测量仪器示值的系统误差的估计值”。,测量仪器的,重复性,是指“在相同测量条件下，重复测量同一个被测,量，测量仪器提供相近示值的能力”。,测量仪器的,引用误差,是指“测量仪器的误差除以仪器的特定值”。,计量综合知识,测量仪器的使用条件,测量仪器的计量特性受测量仪器使用条件的影响，通常允许,使用条件有三种形式：参考条件、额定操作条件、极限条件。,参考条件,是指“为测量仪器的性能评价或为测量结果的相互,比对而规定的使用条件”。这是指测量仪器在进行检定、校准、,比对时的使用条件，参考条件就是标准工作条件或称为标准条,件。,额定操作条件,是指“测量仪器的规定计量特性处于给定极限,内的使用条件”，即测量仪器的正常工作条件。,极限条件,是指“测量仪器的规定计量特性不受损也不降低，,其后仍可在额定操作条件下运行而能承受的极端条件”，也就是,测量仪器能承受的极端条件。,计量综合知识,第五节 测量标准,1,、测量标准概述,2,、量值传递和量值溯源,3,、计量基值,4,、计量标准,5,、标准物质,计量综合知识,1,、测量标准概述,测量标准的含义,测量标准是指“为了定义、实现、保存或复现量的单位或一,个或多个量值，用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质或测,量系统”。,测量标准是计量基准和计量标准的统称。它有三层含义。,计量综合知识,测量标准的分类和应用,按国际上通行的分类方式和,JJF1001-1998,的规定，测量标准,可分为国际,测量,标准、国家,测量,标准、原级标准、次级标,准、参考标准、工作标准、传递标准、搬运式标准及参考物质,等。,根据管理需要，我国将测量标准分为计量基准、计量标准和,标准物质三类。计量基准分为基准和副基准；计量标准分为最高,等级计量标准（简称最高计量标准）和其他等级计量标准；标准,物质分类一级标准物质和二级标准物质。,测量标准的作用和管理,计量综合知识,2,、量值传递与量值溯源,量值传递与溯源性的含义,量值传递是指“通过计量检定或校准，将国际计量基准所复,现的计量单位量值逐级传递给各级计量标准直至工作计量器具的,活动,”,。,溯源性是指“通过一条具有规定不确定度的不间断的比较,链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准，通常是,与国家测量标准或国际测量标准联系起来的特性”。这种特性使,所有的同种量的测量结果都可以溯源到同一个计量基准，从而保,证测量的准确性和一致性。,计量综合知识,量值传递与量值溯源的关系,量值传递和量值溯源是同一过程的两种不同的表达。,量值传递是自上而下逐级传递。,量值溯源是一种自下而上的自愿行为，溯源的起点是计量器,具测得的量值即测量结果或计量标准所指示或代表的量值，通过,工作计量器具、各级计量标准直至国家基准。,量值传递和量值溯源的必要性,计量综合知识,3,、计量基准,计量基准的含义,计量基准又称国家计量基准，它是由经国家决定承认，在一,个国家内作为对有关量的其他测量标准定值的依据。它体现了一,个国家的科学计量水平。,计量基准的地位和作用,计量基准的管理,计量综合知识,4,、计量标准,计量标准的含义,计量标准是指准确度低于计量基准、用于检定或校准其他计,量标准或工作计量器具的测量标准。通常，计量标准的准确度应,高于被检定或校准的计量器具的准确度。,计量标准的地位和作用,计量综合知识,计量标准的分级和应用,计量标准可分为最高等级计量标准和其他等级计量标准；最高等级计,量标准又可分为三类：最高社会公用计量标准、部门最高计量标准和企事,业最高计量标准；其他等级计量标准也可分为三类：其他等级社会公用计,量标准，部门次级计量标准和企事业单位其他等级计量标准。,在给定地区或在给定组织内，其他等级计量标准的准确度等级要比同,类的最高计量标准低，其他等级计量标准的量值一般可以溯源到相应的最,高计量标准。,对一个计量技术机构而言，如果一项计量标准可在本机构溯源，不能,就判断其为次级标准，还应当按照计量标准在与其“计量学特性”相应的,国家计量检定系统表中的位置来判断其是否为最高计量标准。,【,案例,】,某市属企业从 购买了一台准确度等级最高的压力计量标准，向当地市质量技术监督局申请计量标准考核，考核合格后，就对外开展压力表的检定工作。,请问：上述做法正确吗？为什么？,计量综合知识,计量标准的考核和复查,计量标准考核：社会公用计量标准的考核；部门计量标准,的考核；企事业单位计量标准的考核；无主管部门的单位计量,标准的考核；授权单位的计量标准的考核。,计量标准的复查：有效期届满,6,个月前提出申请。,【,案例,】,某企业购买了一台准确度等级很高的电能计量标准作为企业的最高计量标准，并将计量标准器送省计量院检定合格后，就开始开展本企业电能表的检定工作。,请问：上述做法正确吗？为什么？,【,案例,】,某事业单位计量中心建立了一项场强计量标准作为本单位的最高计量标准，经计量标准考核后，了解到所在行政区域内仅有本单位建立了场强计量标准，就向计量行政部门申请强制计量检定授权，经计量行政部门组织计量授权考核合格，承担所在行政区域对社会开展强制计量检定的任务。该项计量标准在有效期满后未及时申请计量标准复查，场强计量标准也没有连续、有效的送检，但该单位一直对外开展强制检定工作。,请问：上述做法正确吗？为什么？,计量综合知识,5,、标准物质,标准物质的特点、分级和作用,标准物质是具有一种或多种足够均匀和很好地确定了的特,性，用以校准测量装置、评价测量方法或给材料赋值的一种材料,或物质。标准物质又称参考物质。标准物质可以是纯的或混合,的气体、液体和固体。,标准物质的特点：具有量值准确性；用于测量的目的。,标准物质的分级：一级、二级。,标准物质的作用,计量综合知识,标准物质的管理,标准物质的管理：许可证管理。,测量数据处理,测量误差的处理,:,系统误差的发现和减小系统误差的方法,实验标准偏差的估计方法,算术平均值及其实验标准差的计算,异常值的判别和剔除,测量重复性和测量复现性的评定,加权算术平均值及其实验标准偏差的计算方法,计量器具误差的表示与评定,计量器具其他一些计量特性的评定,测量误差的处理,系统误差的发现和减小系统误差的方法,1,、系统误差的发现,2,、减小系统误差的方法：,（,1,）采用修正的方法,（,2,）在试验中尽可能减少或消除一切产生系统误差的因素,（,3,）选择适当的测量方法，使系统误差抵消而不致带入测,量结果中,测量误差的处理,恒定系统误差消除法,异号法,改变测量中的某些条件，使两种条件下的测量结果中,的误差符号相反，取其平均值以消除系统误差。,交换法,将测量中的某些条件适当交换，设法使两次测量中的,误差源对测量结果的作用相反，从而抵消了系统误差。,替代法,保持测量条件不变，用某一已知量值的标准器替代被,测件再作测量，使指示仪器的指示不变或指零，这时被,测量等于已知的标准量，达到消除系统误差的目的。,测量误差的处理,可变系统误差消除法,用对称测量法消除线性系统误差,半周期偶数测量法消除周期性系统误差,测量误差的处理,3,、修正系统误差的方法：,（,1,）在测量结果上加修正值,修正值的大小等于系统误差估计值的大小，,但符号相反。,测量结果系统误差的估计值为：,修正值,C,为：,已修正的测量结果 为：,测量误差的处理,（,2,）对测量结果乘修正因子,修正因子,C,r,等于标准值与未修正测量结果之比：,已修正的测量结果,X,c,为：,（,3,）画修正曲线,（,4,）制定修正值表,测量误差的处理,注意：,（,1,）修正值或修正因子的获得，最常用的方法是将,测量结果与计量标准的标准值比较得到，也就是通过校,准得到。修正曲线往往还需要采用实验方法获得。,（,2,）修正值和修正因子都有不确定度。在获得修正,值或修正因子时，需要评定这些值的不确定度。,（,3,）使用已修正测量结果时，应该考虑由于修正不,完善引入的不确定度分量。,测量误差的处理,实验标准偏差的估计方法,1,、几种常见的实验标准偏差的估计方法,（,1,）贝塞尔公式法,有限次独立重复测量代入下式得到估计的标准偏差：,测量误差的处理,（,2,）极差法,从有限次独立重复测量的一列测量值中找出最大值,x,max,和最小值,x,min,，得到极差,R=x,max,-x,min,；根据测量次数,n,查表得,到,C,值，代入下式得到估计的标准偏差：,（,3,）较差法,从有限次独立重复测量的一列测量值中，将每次测量值,与后一次测量值比较得到差值，代入下式得到估计的标准偏,差：,测量误差的处理,2,、各种估计方法的比较,贝塞尔公式法是一种基本方法，但,n,很小时其估计的,不确定度较大，适合测量次数较多的情况。,极差法使用简便，但当数据概率分布偏离正态分布较大时，应当以贝塞尔公式法的结果为准，测量次数较少时常采用极差法。,较差法适用于频率稳定度测量或天文观测等领域。,测量误差的处理,算术平均值及其实验标准差的计算,1,、算术平均值的计算,2,、算术平均值实验标准差的计算,3,、算术平均值的应用,通常算术平均值作为测量结果，当用算术平均值作,为被测量的估计值时，算术平均值的实验标准偏差就是,测量结果的,A,类标准不确定度。,测量误差的处理,异常值的判别和剔除,1,、什么是异常值,异常值（,abnormal value,）又称离群值，指在对一,个被测量反复观测所获的若干观测结果中，出现了与其,他值偏差较远且不符合统计规律的个别值，他们可能属,于来自不同的总体，或属于意外的、偶然的测量错误。,也称为存在着“粗大误差”。,测量误差的处理,2,、判别异常值常用的统计方法,（,1,）格拉布斯准则,设在一组重复观测结果,x,i,中，其残差 的绝对值 最大者为可疑值,x,d,，在给定的置信概率为 或 ，也就是显著水平为,或,0.05,时，如果 满足下式，则可以判定,x,d,为异常值：,式中：,与显著水平,和重复观测次数,n,有关的格拉布斯临界值。,测量误差的处理,测量重复性和测量复现性的评定,1,、测量重复性评定,（,1,）计量标准的重复性评定,计量标准重复性：在,相同测量条件,下，重复测量同一,被测量时，计量标准提供相近示值的能力。,相同测量条件包括：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记录标准；在相同地点；在短,时间内重复测量。,尽可能选择实物量具、标准物质或具有良好重复性的,测量仪器作为被测件，以减小被测件本身不重复对评定结,果的影响。,测量误差的处理,（,2,）测量结果的重复性评定,测量结果的重复性：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。,测量重复性用实验标准偏差 定量表示：,式中：,每次测量的测量值；,n ,测量次数；通常取,n=10,；,n,次测量的算术平均值。,在测量结果的不确定度评定中，当测量结果由单次测量得到,时，直接是由重复性引入的标准不确定度分量；当测量结果,由,n,次重复测量的平均值得到时，由重复性引入的标准不确定,度分量为,测量误差的处理,2,、测量复现性评定,测量复现性：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。,改变了的测量条件可以是：测量原理、测量方法、观测,者、测量仪器、计量标准、测量地点、环境及使用条件、测,量时间。改变条件可以是一个或多个。给出复现性时应说明,所改变条件的详细情况。,测量复现性用实验标准偏差 定量表示，,复现性中所涉及的测量结果通常指已修正结果。,测量误差的处理,计量器具误差的表示与评定,1,、最大允许误差的表示形式,测量仪器的最大允许误差是由给定测量仪器的规程或规范所允许,的示值误差的极限值。它是生产厂规定的技术指标，又称允许误差,或,允许误差限。其有上限和下限，通常为对称限，表示时加,号。,最大允许误差可以用绝对误差、相对误差、引用误差或它们的组,合形式表示。,测量误差的处理,2,、计量器具示值误差的评定,计量器具示值误差是指计量器具（即测量仪器）的示值与相应测,量标准提供的量值之差。在检定时，用高一级计量标准所提供的量值,作为约定值，称为标准值，被检仪器的指示值或标称值统称为示值。,示值误差,=,示值,-,标称值,示值误差的评定方法：比较法、分部法、组合法。,测量误差的处理,计量器具的绝对误差和相对误差计算,示值误差可以用绝对误差表示。,绝对误差：,式中：,用绝对误差表示的示值误差；,x ,被检仪器的示值；,x,s,标准值。,示值误差是有符号有单位的量值，其计量单位与被检仪器示值,的单位相同，正负值都有可能。当示值误差为正值时，正号可以省,略。在示值误差为多次测量结果的平均值时，示值误差是被检仪器,的系统误差的估计值。需要修正时，修正值,C,：,（5）列出不确定度分量的汇总表；,相对误差：测量仪器的示值误差除以相应示值之商。,（2）以实际值的测量不确定度评定准确度等级；,和最小值xmin，得到极差R=xmax-xmin；,连续随机变量的期望：,（1）在测量结果上加修正值,测量不确定度的评定与表示,测量链、测量传感器、检测器、敏感器,模拟式测量仪器或模拟式指示仪器,计量中用约定真值代替真值。,连续随机变量的期望：,连续随机变量的期望：,对于间接测量，测量结果是由各直接测量的量值通过函数关,修正值C为：,测量误差的处理,相对误差：测量仪器的示值误差除以相应示值之商,。,在误差的绝对值较小的情况下，示值相对误差可用下式计算：,测量误差的处理,计量器具的引用误差计算,引用误差：测量仪器的示值的绝对误差与该仪器的特定值之比,值。特定值又称引用值（,x,N,），通常是仪器测量范围的上限值（或）,或量程。,引用误差的计算：,引用误差有正负号，是一个相对量，一般没有单位（即量纲为,1,），用百分数表示，有时也用其他形式表示（如,m,/,),测量误差的处理,3,、检定时判定计量器具合格或不合格的判据,符合性评定：计量器具（测量仪器）的合格评定，即评定,仪器的示值误差是否在最大允许误差范围内，也就是测量仪器,是否符合其技术指标的要求，凡符合要求的判为合格。,评定方法：将被检计量器具与相应的计量标准进行技术比,较，在检定的量值点上得到被检计量器具的示值误差，再将示,值误差与被检仪器的最大允许误差相比较确定被检仪器是否合,格。,测量误差的处理,测量仪器示值误差符合性评定的基本要求,按照,JJF1094-2002,的规定，对测量仪器特性进行符合性评定时，若,评定示值误差的不确定度满足：,时，示值误差评定的测量不确定度对符合性评定的影响可以忽略不计,（也就是合格评定误判概率很小），此时,合格判据为 判为合格,不合格判据为 判为不合格,式中：,被检仪器示值误差的绝对值；,MPEV,被检仪器示值的最大允许误差的绝对值。,对于型式评价和仲裁鉴定，必要时 与,MPEV,之比也可取小于或等于,1,：,5,。,测量误差的处理,考虑示值误差评定的测量不确定度后的符合性评定,当示值误差的测量不确定度（时的,U,）与被评定,测量仪器的最大允许误差的绝对值（,MPEV,）之比不满足小于或,等于,1,：,3,时，必须考虑示值误差的测量不确定度对符合性评定的,影响。,合格判据：判为合格,不合格判据：判为不合格,待定区：判为待定区，,可通过采用准确度更高的计量标准、改善环境条件、增加测量次,数等措施降低示值误差评定的测量不确定度,U,95,后再进行合格评定。,测量误差的处理,计量器具其他的一些计量特性的评定,1,、准确度等级：应根据检定规程的规定进行。,有以下几种情况：,（,1,）以最大允许误差评定准确度等级；,（,2,）以实际值的测量不确定度评定准确度等级；,（,3,）测量仪器多个准确度等级的评定。,第一节 测量误差的处理,2,、分辨力：可通过测量仪器的显示装置或读数装置能有效辨别的最小示值来评定。,带数字显示装置的测量仪器的分辨力为最低位数字显示变化一个步进量时的示值差。,用标尺读数装置（包括带有光学机构的读数装置）的测量仪器的分辨力为标尺上任意两个相邻标记之间的最小分度值的一半。,测量误差的处理,2,、稳定性：是对测量仪器保持其机理特性恒定能力的评定，,通常可用以下几种方式：,方法一：通过测量标准观测被评定测量仪器计量特性的变化，,当变化达到某规定值时，其变化量与所经过的时间间隔之比。,方法二：通过测量标准定期观测被评定测量仪器计量特性随时,间的变化，用所记录的被评定测量仪器计量特性在观测期间的变化,幅度除以其变化所经过的时间间隔。,方法三：频率源的频率稳定性用阿伦方差的正平方根值评定，,称频率稳定度。,当稳定性不是对时间而言时，应根据检定规程、技术规范或仪,器说明书等有关文件规定的方法进行评定。,测量误差的处理,6,、漂移：用测量标准在一定时间内观测被,评定测量仪器计量特性随时间的慢变化，记录,前后的变化值或画出观测值随时间变化的漂移,曲线。,7,、响应特性：在确定条件下，激励与对应,响应之间的关系。,测量数据处理,测量不确定度的评定与表示,统计技术应用,评定不确定度的一般步骤,测量不确定度的评定方法,表示不确定度的符号,测量不确定度的评定与表示,统计技术应用,1,、,概率分布：通常用概率密度函数随随机变量变化的曲线来表示。,测量值,X,落在区间,a,b,内的概率,p,：,式中：为概率密度函数，数学上代表,面积。,概率,p,是概率分布曲线下在区间,a,b,内包含的面积，又称包含概率或置信水平。,0.2,0.4,p(x),a b,x,测量不确定度的评定与表示,2,、概率分布的数学期望、方差和标准偏差,期望：又称（概率分布或随机变量的）均值或期望值，有时称,数学期望。,离散随机变量的期望：,连续随机变量的期望：,测量不确定度的评定与表示,方差：,方差是测量的随机误差平方的期望值：,已知测量值的概率密度函数时，方差为：,当期望值为零时方差可表示为：,标准偏差：是方差的正平方根值，又可称标准差。,小表明测量值比较集中，,大表,明测量值比较分散。,测量不确定度的评定与表示,3,、有限次测量时的算术平均值和实验标准偏差,算术平均值：有限次测量时概率分布的期望,的估,计值。通常用算术平均值作为被测量的最佳估计值，即,作为测量结果。,在相同条件下对被测量进行有限次重复测量，其平,均值为：,测量不确定度的评定与表示,实验标准偏差：有限次测量得到的标准偏差的估计,值。最常用的估计方法是贝塞尔公式法：,4,、正态分布：又称高斯分布，其概率密度函数为：,正态分布的特性,正态分布的概率计算：,概率密度,概率,p,=95.45%,概率,p,=68.27%,等于概率曲线与横坐标围成的面积,x,f,(,x,),整个分布曲线与横坐标围成的面积(概率)等于1,概率,p,=99.73%,2,3,2,3,正态分布,概率密度函数曲线,随机变量,x,的取值,s,，,2,s,内的概率为,p,=81.86%,测量不确定度的评定与表示,5,、常用非正态分布,（,1,）均匀分布，等概率分布，又称矩形分布。,其概率密度函数：,0,其标准偏差：当对称分布时：,（,2,）三角分布,其概率分布函数：,其标准偏差：,测量不确定度的评定与表示,（,3,）梯形分布,其概率密度函数：,0,其他,其标准偏差：,（,4,）反正弦分布,其概率分布函数：,其标准偏差：,（,5,）常用分布与包含因子,k,、,标准偏差,u,(,x,i,),的关系,分布类别,p,(%),k,u,(,x,i,),正 态,99.73,3,a,/3,三 角,100,梯 形,=0.71,100,2,a,/,2,矩 形,100,反正弦,100,两 点,100,1,a,a,为测量值概率分布区间半宽度,测量不确定度的评定与表示,评定不确定度的一般步骤,测量不确定度的评定方法应依据,JJF1059-1999,测量不确定度,评定与表示,的规定，使用计量术语应执行,JJF1001-1998,通用计,量术语及定义,等技术规范的规定。,评定步骤：,（,1,）明确被测量和测量方法；,（,2,）列出所有影响测量不确定度的影响量，并给出数学模型；,（,3,）评定各输入量的标准不确定度，通过灵敏系数确定不确定度,分量；,（,4,）计算合成不确定度；,（,5,）列出不确定度分量的汇总表；,（,6,）计算扩展不确定度：由合成不确定度和包含因子,k,的乘积得到扩展不确定度,U,，,取包含因子,k,=2,；,（,7,）给出测量不确定度的最后陈述。,测量不确定度的评定与表示,测量不确定度的评定方法,（,1,）分析测量不确定度的来源,主要考虑：被测量的定义不完整；复现被测量的测量方法不,理想；取样的代表性不够；对测量过程受环境影响的认识不恰如,其分或对环境的测量与控制不完善；对模拟式仪器的读数存在人,为偏移；测量仪器计量性能的局限性；测量标准或标准物质提供,的量值不准确；引用的数据或其他参量值的不准确；测量方法和,测量程序的近似和假设；在相同条件下被测量在重复观测中的变,化。,测量不确定度的评定与表示,（,2,）建立测量的数学模型,测量的数学模型是指测量结果与其直接测量的量、引用的量以,及影响量等有关量之间的数学函数关系。,数学模型的输入量可以是当前直接测量的量；由以前测量获得,的量；由手册或其他资料得来的量；对被测量有明显影响的量。,数学模型可以用已知的物理公式得到，也可以是实验方法确,定，甚至是数值方程的给出；不是唯一的；不一定完善；可能是一,系列关系式；如果数据表明数学模型中没有考虑某个具有明显影响,的影响量时，应在模型中增加输入量，直到满足测量准确度的要求。,测量不确定度的评定与表示,（,3,）标准不确定度分量的评定,A,类评定方法：对被测量在同一条件下进行多次独立重复测量，得到,算术平均值及实验标准偏差。,B,类评定方法：是借助于一切可利用的有关信息进行科学判断，得到,估计的标准偏差。,（,4,）合成标准不确定度的计算,影响测量结果不确定度的因素很多，为了计算总不确定度，需要将各,不确定度分量进行合成。,测量不确定度的传播率；,输入量间不相关时合成不确定度的评定；,输入量间相关系数均为,+1,时合成标准不确定度的评定；,输入量间相关时的处理方法；,合成标准不确定度的有效自由度的计算。,合成标准不确定度计算举例,测量不确定度的评定与表示,（,5,）扩展不确定度的确定,确定扩展不确定度的流程,扩展不确定度,U,的评定方法,明确规定包含概率时扩展不确定度,U,P,的评定方法,测量不确定度的评定与表示,表示不确定度的符号,标准不确定度：,u,；,标准不确定度分量：,u,i,；,相对标准不确定度：,u,r,或,u,rel,；,合成标准不确定度：,u,c,；,扩展不确定度：,U,；,相对扩展不确定度：,U,r,或,U,rel,；,明确规定包含概率为,p,时的扩展不确定度：,U,p,；,包含因子：,k,；,明确规定包含概率为,p,时的包含因子：,k,p,；,自由度：,；,合成标准不确定度的有效自由度：,eff,。,测量数据处理,测量结果的处理和报告,:,最终报告时测量不确定度的有效位数及数字修约规则,报告测量结果的最佳估计值的有效位数的确定,测量结果的表示和报告,测量结果的处理和报告,最终报告时测量不确定度的有效位数及数字修约规则,1、测量不确定度的有效位数,有效数字,数值修约,在报告测量结果时，不确定度U或uc（y）都只能12位有效数,字，最终取1位还是两位，主要取决于修约误差限的绝对值占测量,不确定度的比例大小。建议：当第1位有效数字是1或2时，应保留,2位有效数字；除此之外，对测量要求不高时可保留1位，测量要,求高时，一般取两位有效数字。,在测量不确定度评定过程中可以适当多保留几位数字，以避免,中间运算过程的修约误差影响到最终报告的不确定度。,2、数字修约规则,四舍五入，逢五取偶；为 起见，也可将不确定度的末位后,的数字全都进位而不是舍去。,前后的变化值或画出观测值随时间变化的漂移,企事业单位计量标准的考核；,为被测量的估计值时，算术平均值的实验标准偏差就是,及影响量等有关量之间的数学函数关系。,序的带有数码的标记构成”。,可预见的方式变化的测量误差的分量。,测量仪器的示值是指测量仪器所给出的量值；,输入量间相关系数均为+1时合成标准不确定度的评定；,测量不确定度的评定与表示,（5）扩展不确定度的确定,测件再作测量，使指示仪器的指示不变或指零，这时被,测量标准或标准物质提供,实物量具、测量系统和测量设备,有限次独立重复测量代入下式得到估计的标准偏差：,（6）不确定度不按系统或随机的性质分类。,测量结果的处理和报告,报告测量结果的最佳估计值的有效位数的确定,测量结果（即被测量的最佳估计值）的末位一般应修约到与其,测量不确定度的末位对齐。,例如：,y=6.3250g,，,u,c,=0.25g,，则被测量估计值应写成,y=6.32g,。,测量结果的处理和报告,测量结果的表示和报告,（,1,）完整的测量结果的报告内容应包括：被测量的最佳估计值；测,量不确定度。在报告测量结果的测量不确定度时，应对测量结果不确定度,有充分详细地说明，以便人们可以正确利用该测量结果。,（,2,）用扩展不确定度报告测量结果：,通常测量结果的不确定度都用扩展不确定度表示。,对于,U,要给出包含因子,k,值；对于,U,p,要在下表中给出置信水平,p,值，必,要时还要说明有效自由度，以便查表得,t,值，得到,k,p,值，或直接说明,k,p,；,需要时可给出相对扩展不确定度。,