计量检定员培训资料.ppt

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1、1,河北省计量 检定员培训 主讲人：河北省计量院 康志茹 电 话：0311-88606663,2,测量能力的确认,标准器及配套设备,标准的主要计量特性,环境条件及设施,文件集,人员,3,计量检定员考核内容：一是计量理论知识：1)计量基础及法律知识 2)计量专业项目知识(相应计量标准的工作原理和使用维护，相应的国家计量检定系统，计量检定规程或计量技术规范)二是计量检定实际操作技能：相应计量器具全过程检定操作；检定结果处理；出具检定证书、标注检定印等。,4,一、计量基础知识 误差基本概念 不确定度基本概念 计量标准有关内容 数据处理基本内容 计量单位基本内容二、计量法的有关内容 计量检定系统表 计

2、量检定规程 强制检定，计量检定人员的职责和违法行为,5,第一部分：计量基础知识,6,一、误差基本概念,计量学是关于测量的科学，计量科学是研究测量、保证测量统一和准确的科学，它从事计量单位及其基准、标准的建立、保存和使用，因此涉及领域非常广泛，有长度、温度、力学等各方面，其最突出之点就是准字，所以误差理论是计量工作者必须很好掌握的一门知识，它可以帮助我们分析各项数据的可靠程度，探索如何使用最经济、最简便的手段获得可靠的测量结果。误差理论已经成为计量科学和实验测量科学的主要理论基础之一。,7,.,科学从测量开始，对自然界所发生的量变现象的研究，需要借助于各式各样的的实验与测量来完成。例如：用一只尺

3、子去测量门的高度是211.3cm，如果用一个更好的钢卷尺去测量高度，就会得到更精密的结果，用一台激光干涉仪去测量，会得到差异更小的结果，但仍然不能知道门口的准确高度。因为当需要更准确的高度测量时，在测量过程中，温度、湿度在变化，薄薄的灰尘也有影响。,8,误差公理：测量结果都具有误差，误差自始至终存在于一切科学实验和测量的过程之中。一个没有标明误差的测量结果，几乎是没有用的数据,9,二、误差的来源,为了减小测量误差，提高测量准确度，就必须了解误差来源。而误差来源是多方面的，在测量过程中，几乎所有因素都将引入测量误差。,主要来源,测量设备误差,测量方法误差,测量环境误差,测量人员误差,10,测量设

4、备误差,标准器误差,装置误差,附件误差,以固定形式复现标准量值的器具，如标准电阻、标准量块、标准砝码等等，他们本身体现的量值，不可避免地存在误差。一般要求标准器件的误差占总误差的1/31/10。,测量装置在制造过程中由于设计、制造、装配、检定等的不完善，以及在使用过程中，由于元器件的老化、机械部件磨损和疲劳等因素而使设备所产生的误差。,测量仪器所带附件和附属工具所带来的误差。,设计测量装置时，由于采用近似原理所带来的工作原理误差,组成设备的主要零部件的制造误差与设备的装配误差,设备出厂时校准与定度所带来的误差,读数分辨力有限而造成的读数误差,数字式仪器所特有的量化误差,元器件老化、磨损、疲劳所

5、造成的误差,11,测量方法误差,指使用的测量方法不完善，或采用近似的计算公式等原因所引起的误差，又称为理论误差,如用均值电压表测量交流电压时，其读数是按照正弦波的有效值进行刻度，由于计算公式中出现无理数和，故取近似公式，由此产生的误差即为理论误差。,12,测量环境误差,指各种环境因素与要求条件不一致而造成的误差。,对于电子测量，环境误差主要来源于环境温度、电源电压和电磁干扰等,激光光波比长测量中，空气的温度、湿度、尘埃、大气压力等会影响到空气折射率，因而影响激光波长，产生测量误差。高精度的准直测量中，气流、振动也有一定的影响,13,测量人员误差,测量人员的工作责任心、技术熟练程度、生理感官与心

6、理因素、测量习惯等的不同而引起的误差。,为了减小测量人员误差，就要求测量人员要认真了解测量仪器的特性和测量原理，熟练掌握计量规程，精心进行测量操作，并正确处理测量结果。,14,三、测量误差的定义,测量误差（error of measurement）,测量误差,测得值,真值,真值（true value）是指一个特定的物理量在一定条件下所定义的客观量值，又称为理论值或定义值。理论真值一般只存在于纯理论之中。,三角形内角之和恒为180,一个整圆周角为360,15,1001-2011通用计量术语及定义,测量误差（measuement error)测得的量值减去参考量值参考值可以是被测量的真值,也可以是

7、约定量值注：测量误差不应与出现的错误或过失相混淆。measurement error error of measurement error measured quantity value minus a reference quantity value,16,约定真值(conventional true value）,指定值、最佳估计值、约定值或参考值,是指对于给定用途具有适当不确定度的、赋予特定量的值。这个术语在计量学中常用。,由国家建立的实物标准（或基准）所指定的千克副原器质量的约定真值为1kg，其复现的不确定度为0.008mg。,当今保存在国际计量局的铂铱合金千克原器的最小不确定度为0.

8、004mg,误差是针对真值而言的，真值一般都是指约定真值。,亦称,17,量的真值true quantity value简称真值 true value,与量的定义一致的量值。,18,约定量值conventional quantity value 又称量的约定值（conventional value of a quantity)简称约定值（conventional value）,对于给定目的，由协议赋予某量的量值。例：1 标准自由落体加速度（以前称标准重力加速度）注1：有时将术语“约定真值”用于此概念，但不提倡这种用法。注2：有时约定量值是真值的一个估计值。注3：约定量值通常被认为具有适当小（可能

9、为零）的测量不确定度。,19,四、误差的分类,误差,绝对误差,相对误差,系统误差,随机误差,表示形式,性质特点,20,绝对误差（absolute error）,定义,测得值,被测量的真值，常用约定真值代替,绝对误差,特点,绝对误差是一个具有确定的大小、符号及单位的量。单位给出了被测量的量纲，其单位与测得值相同。,绝对误差不能完全说明测量的准确度。,1 按表现形式分类,21,修正值(correction),与误差绝对值相等、符号相反的值，一般用c表示。,在自动测量仪器中，可将修正值编成程序存储在仪器中，仪器输出的是经过修正的测量结果。,修正结果（correction result）是将测得值加上

10、修正值后的测量结果，这样可提高测量准确度。,在测量仪器中，修正值常以表格、曲线或公式的形式给出。,修正值,22,修正correction,对估计的系统误差的补偿注1：补偿可取不同形式，诸如加一个修正值或乘一个修正因子，或从修正值表或修正曲线上得到。注2：修正值是用代数方法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误差的值。修正值等于负的系统误差估计值。注3：修正因子是为补偿系统误差而与未修正测量结果相乘的数字因子。注4：由于系统误差不能完全知道，因此这种补偿并不完全。,23,定义,被测量的真值，常用约定真值代替，也可以近似用测量值来代替,相对误差,特点,相对误差只有大小和符号，而无量纲，一般用百分数来

11、表示。,相对误差常用来衡量测量的相对准确程度。,绝对误差,相对误差（relative error）,相对误差,24,引用误差（fiducial error of a measuring instrument）,定义,该标称范围（或量程）上限,引用误差,仪器某标称范围（或量程）内的最大绝对误差,引用误差是一种相对误差，而且该相对误差是引用了特定值，即标称范围上限（或量程）得到的，故该误差又称为引用相对误差。,25,引用误差,测量仪器或测量系统的误差除以仪器的特定值。注：该特定值一般称为引用值，例如，可以是测量仪器的量程或标称范围的上限。,26,准确度等级：,在规定工作条件下，符合规定的计量要求，

12、使测量误差或仪器不确定度保持在规定极限内的测量仪器或测量系统的等别或级别。,27,我国电工仪表、压力表的准确度等级（accuracy class）就是按照引用误差进行分级的。,当一个仪表的等级s选定后，用此表测量某一被测量时，所产生的最大绝对误差为,最大相对误差为,绝对误差的最大值与该仪表的标称范围（或量程）上限xm之比,选定仪表后，被测量的值越接近于标称范围（或量程）上限，测量的相对误差越小，测量越准确,（公式2）,（公式1）,电工仪表、压力表的准确度等级,28,仪表准确度等级选择原则,不应单纯追求测量仪表准确度越高越好，而应根据被测量的大小，兼顾仪表的级别和标称范围（或量程）上限合理进行选

13、择。,选择被测量的值应大于均匀刻度测量仪表量程上限的三分之二，即,测量的最大相对误差不超过,即测量误差不会超过测量仪表引用误差的的1.5倍。,29,【例1-】,某被测电压为100伏左右，现有0.5级、量程为300伏和1.0级、量程为150伏两块电压表，问选用哪一块合适？,【解,由公式2，当用0.5级、量程为300伏的电压表测量时，有,当用1.0级、量程为100伏的电表测量时，有,可见，如果量程选择适当，用1.0级电压表进行测量与用0.5级一样准确。考虑到仪表等级越高，成本越高，故应选择1.0级电压表进行测量。,30,系统误差（systematic error）,2 按性质分类,在重复性条件下，

14、对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。,定义,特征,在相同条件下，多次测量同一量值时，该误差的绝对值和符号保持不变。相同测量程序、相同观测者、使用相同的测量仪器、相同地点、在短时间内进行的重复测量。系统误差产生的原因：系统误差的减小：,31,系统测量误差（简称系统误差）,在重复测量中保持不变或按可预见方式变化的测量误差的分量。注1：系统测量误差的参考量值是真值，或是测量不确定度可忽略不计的测量标准的测量值，或是约定量值。注2：系统测量误差及其来源可以是已知或未知的，对于已知的系统测量误差可采用修正补偿。注3：系统测量误差等于测量误差减随机测量误差。,32,随机误差（r

15、andom error）,测量结果与在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量结果的平均值之差。,定义,特征,在相同测量条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定方式变化的误差。,产生原因,实验条件的偶然性微小变化，如温度波动、噪声干扰、电磁场微变、电源电压的随机起伏、地面振动等。,33,随机误差的大小、方向均随机不定，不可预见，不可修正。,虽然一次测量的随机误差没有规律，不可预定，也不能用实验的方法加以消除。但是，经过大量的重复测量可以发现，它是遵循某种统计规律的。因此，可以用概率统计的方法处理含有随机误差的数据，对随机误差的总体大小及分布做出估计，并采取适当措施减小随机误差对测量

16、结果的影响。随机误差的减小,随机误差的性质,34,随机测量误差（简称随机误差）random measurement error,在重复测量中按不可预见方式变化的测量误差的分量。注1：随机测量误差的参考量值是对同一被测量由无穷多次重复测量得到的平均值。注2：一组重复测量的随机测量误差形成一种分布，该分布可用期望和方差描述，其期望通常可假设为零。注3：随机误差等于测量误差减系统测量误差。,35,粗大误差（gross error）,指明显超出统计规律预期值的误差。又简称粗差。,定义,产生原因,某些偶尔突发性的异常因素或疏忽所致。,测量方法不当或错误，测量操作疏忽和失误（如未按规程操作、读错读数或单位

17、、记录或计算错误等）,测量条件的突然变化（如电源电压突然增高或降低、雷电干扰、机械冲击和振动等）。,由于该误差很大，明显歪曲了测量结果。故应按照一定的准则进行判别，将含有粗大误差的测量数据（称为坏值或异常值）予以剔除。,36,概率论与数理统计的基本概念,一、随机变量的基本概念事件和随机变量：观测或实验的结果称为一个事件。如明天的天气晴天、阴天和下雨这三种可能性的每一种都成为事件；测量工件的直径所得结果9.91mm，9.92mm，9.93mm，每个测量结果都称为事件。必然事件：在一定条件下必然出现的事件。不可能事件：在一定条件下不可能出现的事件。随机事件：在一定条件下，可能出现也可能不出现的事件

18、。如测量工件的直径所得结果9.91mm，9.92mm，9.93mm，之间，是一个随机事件，随机事件是随机现象的某种结果。,37,随机变量：如果某一量（例如测量结果）在一定的条件下，取某一值是一个随机事件，则这样的量叫随机变量。随机变量不同与其他变量的特点，他是以一定的概率，在一定的区间上取值。如工件直径测量结果在（）区间上取值的概率为0.9，测量结果是随机变量。事件的概率：随机事件的特点是，在一此观 测和实验中，它可能出现，也可能不出现，但在大量重复的观测和实验中呈现统计规律，概率就是用以度量随机事件出现可能大小的数值。必然事件概率为1，不可能事件概率为0，随机事件的概率大于0，小于1。,38

19、,分布函数随机变量的特点是以一定的概率取值。如重复测量某一圆柱体直径时，测量结果是随机变量，记为X，它所取得可能值是充满某一区间，我们关心的问题是落在该区间的概率是多少=？根据概率加法定理显然只要求出 及 因为它只依赖于一个参数。对于任何实数x，事件（）的概率当然是一个函数。令，我们称 为随机变量X的分布函数，所以分布函数完全决定了随机变量在 区间的概率。或者说分布函数完全描述了随机变量的统计特性。,39,概率分布密度f（x)定义为概率分布函数的F（x）的导数，由此可将分布函数写为：随机误差的可能值（）：测量列的标准偏差或标准差,40,随机变量的数字特征：分布函数和分布密度函数可以完全确定一个

20、随机变量，但在实际问题中，求分布函数和分布密度函数不仅十分困难，而且没有必要，如测量零件的长度，只需知道零件长度这个随机变量的一些特证就够了，如长度的平均值，及测量标准差。用一些数字来描述随机变量的主要特征，这些数字特征有数学期望、方差。数学期望：随机变量X的数学期望记为E(X)或记为，它用来表示随机变量本身的大小，表征随机变量分布的中心位置，为一系列观测值的平均值一般形式为。加权平均值,41,方差：只用数学期望还不能充分描述一个随机变量，对测量而言，数学期望表示被测量本身的大小，各个测得值对数学期望的分散程度用方差来表示。,42,误差分类的图解,43,条形的面积表示 测量结果出现在 该区间内

21、的概率,44,45,概率密度 f(x)测得值的概率 密度分布曲线 总体均值 测得值,46,概率密度 f(x)真值 系统误差等于无限 多次测量结果的平 均值减去真值 测得值的概率 密度分布曲线 总体均值 测得值,47,概率密度 f(x)真值 系统误差 测得值的概率 密度分布曲线 总体均值 测得值,48,概率密度 f(x)真值 随机误差是测量结 系统误差 果与无限多次测量 结果的平均值之差 测得值的概率 密度分布曲线 总体均值 测得值,49,概率密度 f(x)测量结果 真值 系统误差 测得值的概率 密度分布曲线 总体均值 测得值,50,概率密度 f(x)测量结果 真值 系统误差 随机误差 测得值的

22、概率 密度分布曲线 总体均值 测得值,51,概率密度 f(x)测量结果 真值 系统误差 随机误差 测得值的概率 密度分布曲线 误差等于测量 结果减真值 总体均值 测得值,52,概率密度 f(x)测量结果 误差 真值 系统误差 随机误差 测得值的概率 密度分布曲线 总体均值 测得值,53,概率密度 f(x)测量结果 误差 真值 系统误差 随机误差 测得值的概率 密度分布曲线 结论：误差=随机误差+系统误差 总体均值 测得值,54,概率密度 f(x)测量结果 测得值的概率 误差 真值 密度分布曲线 随机误差 系统误差 总体均值 测得值,55,由系统误差和随机误差的定义，可得：误差=测量结果真值=测

23、量结果总体均值+总体均值真值=随机误差+系统误差 测量结果=误差+真值=真值+随机误差+系统误差,56,常用术语测量结果的准确度定义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 准确度是一个定性的概念。,57,准确度、正确度和精密度三者之间的关系,弹着点全部在靶上，但分散。相当于系统误差小而随机误差大，即精密度低，正确度高。,弹着点集中，但偏向一方，命中率不高。相当于系统误差大而随机误差小，即精密度高，正确度低。,弹着点集中靶心。相当于系统误差与随机误差均小，即精密度、正确度都高，从而准确度亦高。,58,测量准确度（简称准确度）measurement accur

24、acy,被测量的测得值与其真值间的一致程度。注1：概念“测量准确度”不是一个量，不给出有数字的量值。当测量提供较小的测量误差时就说该测量是较准确的。注2：术语“测量不确定度”不应与“测量正确度”、“测量精密度”相混淆，尽管它与这两个概念有关。注3：测量准确度有时被理解为赋予被测量的测量值之间的一致程度。,59,测量正确度（简称正确度）measurement trueness,无穷多次重复测量所得量值的平均值与一个参考量值间的一致程度。注1：测量正确度不是一个量，不能用数值表示。注2：测量正确度与系统测量误差有关，与随机测量误差无关。注3：术语“测量正确度”不能用“测量准确度”表示。反之亦然。,

25、60,测量精密度（简称精密度）measurement precision,在规定条件下，对同一或类似被测对象重复测量所得示值或测得值间的一致程度。注1：测量精密度通常用不精密程度以数字形式表示，如在规定测量条件下的标准偏差、方差或变差系数。注2：规定条件可以是重复性测量条件、期间精密度测量条件或复现性测量条件。注3：测量精密度用于定义测量重复性、期间测量精密度或测量复现性。注4：术语“测量精密度”有时用于指“测量准确度”，这是错误的。,61,二、计量标准有关内容,62,1、计量标准的重复性,计量标准的重复性是指在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，计量标准提供相近示值的能力。通常用测量结果的

26、分散性来定量地表示，即用测量列结果的实验标准差s(yi)来表示。,63,重复性的试验方法,在重复性条件下，用计量标准对常规的被检定或被校准对象进行 n 次独立重复测量，若得到的测量结果为yi(i=1，2，n)，则其重复性s(yi)为(C-1)式中n 为 重复测量次数，n 应尽可能大，一般应不少于10次。如果重复性引入的不确定度分量在检定或校准结果的测量不确定度中不是主要分量，允许适当减少重复测量的次数，但至少应满足n6。,64,被测对象对重复性测量的影响,由于被测对象也会对测量结果的分散性有影响，特别是当被测对象是非实物量具的测量仪器时。因此，由式(C-1)计算得到的分散性通常比计量标准本身所

27、引入的分散性稍大。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，它直接就是由重复性引入的不确定度分量。当测量结果由N次重复测量的平均值得到时，由重复性引入的不确定度分量为,65,分辨力对重复性测量的影响,被测仪器的分辨力也会对重复性测量有影响。在不确定度评定中，当重复性引入的不确定度分量大于被测仪器的分辨力所引入的不确定度分量时，可以不考虑分辨力所引入的不确定度分量。当重复性引入的不确定度分量小于被测仪器的分辨力所引入的不确定度分量时，应该用分辨力引入的不确定度分量代替重复性分量。若被测仪器的分辨力为dx,则分辨力引入的不确定度分量为0.289dx。,66,测量重复性(简称重复性）m

28、easurement repeatability,在一组重复性测量条件下的测量精密度。,67,重复性测量条件 measurement repeatability condition of measurement 简称重复性条件 repeatability condition,相同测量程序、相同操作者、相同测量系统、相同操作条件和相同地点、并在短时间内对同一或相类似被测对象重复测量的一组测量条件。,68,复现性测量条件measurement reproducibility condition of measurement 简称复现性条件 reproducibility condition,不同地

29、点、不同操作者、不同测量系统，对同一或相类似被测对象重复测量的一组测量条件。注1：不同的测量系统可采用不同的测量程序。注2：在给出复现性时应说明改变和未变的条件及实际改变到什么程度。,69,测量复现性 measurement reproducibility 简称复现性 reproducibility,在复现性测量条件下的测量精密度。,70,2、计量标准的稳定性,计量标准的稳定性是指计量标准保持其计量特性随时间恒定的能力。因此计量标准的稳定性与所考虑的时间段的长短有关。注：稳定性可用几种方式量化。例：1 用计量特性变化到某个规定的量所经过的时间间隔表 示；2 用特性在规定时间间隔内发生的变化表示

30、。,71,稳定性测量的对象核查标准,计量标准通常由计量标准器和配套设备所组成，因此一般说来计量标准的稳定性应包括计量标准器的稳定性和配套设备的稳定性。同时在稳定性的测量过程中还不可避免地会引入被测对象对稳定性测量的影响，为使这一影响尽可能地小，必须选择一稳定的测量对象来作为稳定性测量的核查标准。,72,核查标准的选择,核查标准的选择大体上可以按下述几种情况分别处理:(1)被检定或被校准的对象是实物量具 在这种情况下可以选择一性能比较稳定的实物量具作为核查标准。,73,核查标准的选择,(2)计量标准仅由实物量具组成，而被检定或被校准的对象为非实物量具的测量仪器 实物量具通常可以直接用来检定或校准

31、非实物量具的测量仪器，并且实物量具的稳定性通常远优于非实物量具的测量仪器，因此在这种情况下可以不必进行稳定性考核。但需画出计量标准器所提供的标准量值随时间变化的曲线，即计量标准器稳定性曲线图。,74,核查标准的选择,(3)计量标准器和被检定或被校准的对象均为非实物量具的测量仪器如果存在合适的比较稳定的对应于该参数的实物量具，可以用它作为核查标准来进行计量标准的稳定性考核。如果对于该被测参数来说，不存在可以作为核查标准的实物量具，可以不作稳定性考核。一次性使用的标准物质可以不进行稳定性考核。,75,稳定性的考核方法,对于新建计量标准，每隔一段时间（大于一个月），用该计量标准对核查标准进行一组 n

32、 次的重复测量，取其算术平均值作为该组的测量结果。共观测 m 组（m4）。取 m 个测量结果中的最大值和最小值之差，作为新建计量标准在该时间段内的稳定性。,76,稳定性的考核方法,对于已建计量标准，每年用被考核的计量标准对核查标准进行一组 n 次的重复测量，取其算术平均值作为测量结果。以相邻两年的测量结果之差作为该时间段内计量标准的稳定性。若计量标准在使用中采用标称值或示值（即不加修正值使用），则测得的稳定性应小于计量标准的最大允许误差的绝对值；如加修正值使用，则测得的稳定性应小于该修正值的扩展不确定度（即U，k=2或U95）。,77,真值,时间,测得值,78,真值,t1,t2,时间,测得值,

33、79,真值,t1,t2,时间,测得值,80,真值,t1,t2,时间,测得值,81,真值,t1,t2,分散性 1,分散性 2,时间,测得值,82,真值,t1,t2,分散性 1,分散性 2,期望值 1,期望值2,时间,测得值,83,真值,t1,t2,分散性 1,分散性 2,漂移,期望值 1,期望值2,时间,测得值,84,真值,t1,t2,分散性 1,分散性 2,漂移,期望值 1,期望值2,时间,测得值,85,真值,t1,t2,分散性 1,分散性 2,漂移,期望值 1,期望值2,时间,测得值,不确定区域,86,真值,t1,t2,分散性 1,分散性 2,漂移,期望值 1,期望值2,系统误差 1,系统误

34、差 2,时间,测得值,不确定区域,87,真值,t1,t2,分散性 1,分散性 2,漂移,期望值 1,期望值2,系统误差 1,系统误差 2,测量结果 1,测量结果 2,时间,测得值,不确定区域,88,真值,t1,t2,分散性 1,分散性 2,漂移,期望值 1,期望值2,系统误差 1,系统误差 2,测量结果 1,测量结果 2,随机误差 1,随机误差 2,时间,测得值,不确定区域,89,真值,t1,t2,分散性 1,分散性 2,漂移,期望值 1,期望值2,系统误差 1,系统误差 2,测量结果 1,测量结果 2,随机误差 1,随机误差 2,时间,测得值,粗差,粗差,不确定区域,90,三、测量结果的不确

35、定度,91,1 为什么要用测量不确定度评定代替过去的误差评定,传统的误差评定遇到的两个问题：(1)逻辑概念上的问题 测量误差和真值的定义(2)评定方法问题随机误差和系统误差的合成方法,92,传统误差评定方法回顾,寻找所有误差来源将所有误差分量分为系统误差和随机误差两类系统误差用可能产生的最大误差来表示随机误差通过多次重复测量，以标准偏差 s 或其倍数 2s 或 3s 表示。如果有多个系统误差分量，则通过平方相加再开方（方和根法）进行合成，得到总的系统误差 d sys如果有多个随机误差分量，也用方和根法进行合成，得到总的随机误差dran最后总误差D可表示为:D2=d 2sys+d 2ran,93

36、,1993年以七个国际组织的名义正式由ISO出版发行，Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement1995年修订重印。1999年我国发布了JJF1059-1999测量不确定度评定与表示。,94,七个国际组织是国际计量局（BIPM）、国际电工委员会（IEC）、国际临床化学委员会（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）。,95,2、测量结果的不确定度,定义 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。,96,测量

37、不确定度measurement uncertainty简称不确定度uncertainty,根据所用到的信息，表征赋予被测量量值分散性的非负参数。,97,仪器的测量不确定度instrumental measurement uncertainty,由所用的测量仪器或测量系统引起的测量不确定度的分量。注1：除原级测量标准采用其他方法外，仪器的不确定度通过对测量仪器或测量系统校准得到。注2：仪器的不确定度通常按B类测量不确定度评定。注3：对仪器的测量不确定度的有关信息可在仪器说明书中给出。,98,校准 calibration,在规定条件下的一组操作，其第一步是确定由测量标准提供的量值与相应示值之间的关

38、系，第二步则是用此信息确定由示值获得测量结果的关系，这里测量标准提供的量值与相应示值都具有测量不确定度。注1：校准可以用文字说明、校准函数、校准图、校准曲线或校准表格的形式表示。某些情况下，可以包含示值的具有测量不确定度的修正值或修正因子。注2:校准不应与测量系统的调整（常被错误称作“自校准”）相混淆，也不应与校准的验证相混淆。注3：通常，只把上述定义中的第一步认为是校准。,99,calibration,operation that,under specified conditions,in a first step,establishes a relation between the qua

39、ntity values with measurement uncertainties provided by measurement standards and corresponding indications with associated measurement uncer-tainties and,in a second step,uses this information to establish a relation for obtaining a measurement result from an indication,100,计量溯源性metrological tracea

40、bility,通过文件规定的不间断的校准链，测量结果与参照对象联系起来的特性，校准链中的每项校准均会引入测量不确定度。,101,计量溯源链 metrological traceability chain 简称溯源链 traceability chain,用于将测量结果与参照对象联系起来的测量标准和校准的次序。,102,不确定度是与测量结果相联系的参数 测量不确定度这个参数用在测量仪器上。由所用的测量仪器或测量系统引起的测量不确定度的分量。,103,不确定度是一个分散性，因此不确定度表示一个区间或范围。这是不确定度和误差之间最大的差别。误差表示一个差值，不确定度表示一个区间或范围。,104,控制

41、范围,-4s,4s,-3s,3s,-2s,2s,-s,s,正态分布时的置信概率,105,注：(1)此参数可以是诸如标准偏差或其倍数，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它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，而所有的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。,106,用标准偏差表示的不确定度称为标准不确定，统一规定用小写拉丁字母 u 表用标准偏差的倍数表示的不确定度称为扩展不

42、确定，统一规定用大写拉丁字母U表示。扩展不确定度通常对应于较高的置信概率。,107,3、几个相关的名词与概念,标准不确定度（standard uncertainty）,用标准差表示测量结果的不确定度，一般用符号u来表示。对于不确定度分量，常在u上加小脚标进行表示，如u1，u2，un等。,合成标准不确定度（combined standard uncertainty）,当测量结果由若干个其它量的值求得时，测量结果的合成标准不确定度等于这些量的方差和（或）协方差加权和的正平方根，其中权系数按测量结果随这些量变化的情况而定。用符号uc表示。,108,扩展不确定度.（expanded.uncertain

43、ty）,规定了测量结果取值区间的半宽度，该区间包含了合理赋予被测量值的分布的大部分。用符号U或UP表示。,包含因子（coverage factor）,为获得扩展不确定度，对合成标准不确定度所乘的倍数因子。常用符号k或kP来表示。也可称为覆盖因子，其取值一般在2与3之间。,几个相关的名词与概念,109,标准偏差 标准不确定度 s u 标准偏差的倍数 扩展不确定度 ks U U=k u 说明了置信水准区间的半宽度 置信概率 p 半宽度 由于通常用这种方法表示 时置信概率均较高，因此 置信区间 也是一种扩展不确定度。,110,测量误差和测量不确定度的主要区别,区别1：定义测量误差 表明测量结果偏离真

44、值，是一个差值。测量不确定度 表明被测量之值的分散性，是一个区间。用标准偏差，标准偏差的倍数，或说明了置信水准的区间的半宽度来表示。,111,区别2：分类不同测量误差按出现于测量结果中的规律，分为随机误差和系统误差两类，它们都是无限多次测量的理想概念。测量不确定度按是否用统计方法求得，分为A类评定和B类评定两种评定方法。它们都以标准不确定度表示。在测量不确定度评定中，一般不必区分其性质。若需要区分时，应表述为“由随机效应引入的测量不确定度分量”和“由系统效应引入的不确定度分量”。,112,区别3：可操作性测量误差 由于真值未知，往往不能得到测量误差的值。当用约定真值代替真值时，可以得到测量误差

45、的估计值。测量不确定度 测量不确定度可以由人们根据实验、资料、经验等信息进行评定，从而可以定量确定测量不确定度的值。,113,区别4：数值符号 测量误差 非正即负，不能用正负（）号表示。测量不确定度 是一个无符号的参数，当由方差求得时，取其正平方根。,114,区别5：合成方法 测量误差 各误差分量的代数和。测量不确定度 当各分量彼此独立时用方和根法进行合成，否则应考虑加入相关项。,115,区别6：结果修正 测量误差 已知系统误差的估计值时，可以对测量结果进行修正，得到已修正的测量结果。测量不确定度 不能用测量不确定度对测量结果进行修正。对已修正测量结果进行不确定度评定时，应考虑修正不完善引入的

46、不确定度分量。,116,区别7：结果说明 测量误差 误差是客观存在的，不以人的认识程度而转移。误差属于给定的测量结果，相同的测量结果具有相同的误差，而与得到该测量结果的测量仪器和测量方法无关。测量不确定度 测量不确定度与人们对被测量、影响量、以及测量过程的认识有关。合理赋予被测量的任一个值，均具有相同的测量不确定度。,117,uc,图2 测量不确定度与测量误差的区别,118,标准不确定度的评定方法有两类：（1）A类评定：对在规定测量条件下测得的量值用统计分析的方法进行的测量不确定度分量的评定，用实验标准偏差表征。（2）B类评定：用不同于A类评定的方法进行的测量不确定度分量的评定。评定是基于有关

47、信息或经验及假设的概率分布（先验概率分布），用估计的标准偏差表征。所有的不确定度来源包括随机影响和系统影响均对被测量估计值的不确定度有贡献。,119,测量不确定度的评定方法,A类评定的方法 对被测量进行独立重复测量，通过所得到的一系列测得值，用统计分析方法获得实验标准偏差s(x),当用算术平均值作为被测量估计值时，被测量估计值的A类标准不确定度按公式下式计算：,120,贝塞尔公式法 在重复性条件或复现性条件下对同一被测量独立重复观测n次，得到n个测得值xi（i=1，2，n），被测量X的最佳估计值是n个独立测得值的算术平均值，自由度为n-1。实验标准偏差表征了测得值x的分散性，测量重复性用 表征

48、。,121,图1 扩展不确定度示意图,PDF,122,计量法律知识,计量法中有关内容,123,计量法律制度概述,中国的计量法规体系 我国的计量法规体系分为以下三个层次：1)计量法律 即中华人民共和国计量法。2)计量行政法规：一是国务院依据计量法制定的计量行政法规如:计量法实施细则。二是地方性计量法规。3)计量规章：一是国务院计量行政部门制定的计量管理办法,如中华人民共和国计量法条文解释,计量标准考核办法,计量检定人员管理办法等。二是国务院有关主管部门制定的部门计量管理规章。三是地方计量管理规章。,124,计量法律有关内容,1.法定计量单位*我国采用国际单位制，国际单位制计量单位和国家选定的其他

49、计量单位为国家法定计量单位。2.计量基准*国家计量基准是统一全国量值的最高依据。计量基准由国务院计量行政部门负责批准和颁发证书。,125,计量法律有关内容,计量基准“作为统一全国量值的最高依据”，是指全国的各级计量标准和工作计量器具的量值，都要溯源于计量基准。“国务院计量行政部门负责建立”，是指由国家质检总局根据国家的实际情况和各方面的条件统一规划、组织建立。计量基准大多数都建立在国家计量院，还有一部分建立在其他-单位。目前国家共有计量基准178项,126,计量法律有关内容,3.计量标准*县级以上地方人民政府计量行政部门，根据本地区需要建立本行政区域内社会公用计量标准。*社会公用计量标准是统一

50、本地区量值的依据，,127,计量法律有关内容,在社会上实施计量监督具有公证作用，其数据具有权威性和法律效力。*国务院有关主管部门或省级有关主管部门根据本部门的特殊需要，可以建立本部门使用的计量标准。企业、事业单位根据需要，可以建立本单位使用的计量标准。,128,计量法律有关内容,计量标准的溯源遵照计量法第十一条“计量检定工作应当符合经济合理，就地就近的原则，不受行政区划和部门管辖的限制。”的规定执行。,129,计量法律有关内容,4.强制检定强制检定是指计量标准或工作计量器具必须定期定点地由法定的或授权的计量检定机构检定。*强制检定的计量器具范围有:(1)社会公用计量标准器具;(2)部门和企业、