測量不確定度的評估程序

11測量不確定度的評估程序
11.1 目的:
   為了增加對測量結果的信任度及提高服務質量,使測量結果更接近真值,因而對儀器計量實行了不確定度評定.

11.2 范圍:
所有內部計量的儀器.

11.3職責:
11.3.1實驗室負責組織評估工作的展開.
11.3.1經理負責審批評估報告.

11.4不確定度評定程序
11.4.1分析不確定度來源(比如:人員/儀器/樣品/方法/環境等)
11.4.2標準不確定度的評定
A    A類評定
     用對一系列觀測值進行統計分析的方法,得到的實驗標準偏差就是A
類標準不確定度值.
     一般情況下,對同一被測量X,獨立重復觀測n次,用算朮平均值X=   
作為測量結果時,測量結果的A類評定的標準不確定度為:

式中,
其中,n-1為自由度
B    B類評定
    用非統計的方法進行評定,用估計的標準偏差表征.一般情況下,可利
用以下相應公式計出標準不確定度.
?已知置信區間的半寬a和包含因子k,則xi的標準不確定度為U(xi)=a/k.
?已知擴展不確定度Up和置信水準p的正態分布,標準不確定度為:u(x)=Up/Kp
?已知xi的擴展不確定度U(xi)和包含因子K,則xi的標準不確定度為:u(xi)=U(xi)/K.
?已知擴展不確定度Up和置信水準p與有效自由度Veff的t分布,標準不確定度為:u(x)=Up/tp(Veff
獲得B類標準不確定度的信息來源一般有:
(1)以前的觀測數據
(2)對有關技術資料和測量儀器特性的了解和經驗;
(3)生產部門提供的技術說明文件;
(4)校準證書/檢定證書或其它文件提供的數據/準確度的級別,包括目前暫在使用的極限誤差等;
(5)手冊或某些資料給出的參考數據及其不確定度;
(6)規定實驗方法的國家標準或類似技術文件中給出的重復性限r或復現性限R.
11.4.3計算A類或B類標準不確定度后,則要對其合成不確定度,合成不確定度的計算為:
?當輸入量xi是彼此獨立或不相關時,合成不確定度為:uc(y)=
?當被測量Y為相互獨立的輸入量xi的線性函數時,合成不確定度為:


11.4.4計算擴展不確定度.
     分析此測量是何種分布,然后取其相應的包含因子k,則擴展不確定度為U=Kuc.
11.4.5評定測量結果與其不確定度,如果標準程序及其它影響量引入的不確定度不大于被校儀器允許誤差極限,則判該儀器為合格,否則反之.

需要專家們多提供測量不確定度方面的具體分析例子，以便基層人員進行學習和操作。

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如果多一點，針對某一儀器的相關實例，那就好了。
不確定度，是一個難點，針對不同層次的學習者，難度又不盡相同，但是如果有相關的實例的話，這個就比較容易被子初學者理解和接受。。
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測量不確定度評定控制程序

1.0目的:為合理評定測量不確定度，使評定步驟和方法適合檢測特點并符合JJF1059《測量不確定度評定與表示》技術規范和國內外專業機構制定的評定要求。
2.0適用范圍: 本程序適用于檢測實驗室中需提供數字結果的檢測項目的測量不確定度的評定與表示。
3.0職責
3.1技術負責人應負責:
3.1.1根據檢測項目的特點識別并提出評定要求，組織評定和評定結果的評審工作；
3.1.2組織測量不確定度的驗證；
3.1.3批準對外公布實驗室能力時的測量不確定度指標；
3.1.4維護本文件的有效性。
3.2檢測部門負責人應:
3.2.1根據各檢測項目的特點識別評定要求；
3.2.2組織需要評定的檢測項目編寫“測量不確定度評定與表示”報告；
3.2.3會同監督員對本部門的評定報告和使用進行審核。
3.3檢測項目的負責人應：
3.3.1學習和掌握“測量不確定度的評定與表示”的基礎知識和方法；
3.3.2編寫本項目測量不確定度的評定報告；
3.3.3及時發現和反饋會導致測量不確定度發生較大變化的信息。
4.0控制程序
4.1技術負責人應組織各檢測部門的負責人、監督員和有關人員就下述情況決定有關項目評定不確定度的具體要求：
4.1.1當檢測不要求得到數字結果（如僅需作通過或不通過，正或負或其它定性的估計）則不要求評定測量結果的不確定度，但實驗室應對檢測結果的可變性有一正確的理解。
4.1.2對于某些廣泛公認的檢測方法，如果該方法規定了測量不確定度主要來源的極限值和計算結果的表示形式時，實驗室只要遵守該方法和報告結果的方式，即被認為符合要求可以不編寫評定測量不確定度的報告。
4.1.3由于某些檢測方法的性質，決定了無法從計量學和統計學角度對測量不確定度進行有效而嚴格的評定，這時應通過分析列出各主要不確定度分量并作出合理評定，但要確保測量結果報告形式不會造成客戶對所給測量不確定度的誤解。
4.1.4除上述三種情況，檢測實驗室均應根據檢測項目的特點分門別類制定并實施評定其測量不確定度的程序，如有的檢測項目包含取樣和樣品制備，則評定時就應考慮由此引起的不確定度來源，有的檢測樣品不能作重復獨立測量，就不應考慮重復性對測量不確定度的貢獻，有的檢測A類評定不確定度分量對總不確定度起決定作用，這時就不必勉強去尋求B類評定分量。
4.1.5評定測量不確定度的嚴密程度取決于檢測方法的要求，客戶提出的要求和作合格評定時規定的極限的寬窄。
4.1.6當不確定度與檢測結果的有效性或應用有關，或客戶有要求，或當不確定度影響到對規范限度的符合性時，檢測報告（或證書）上應給出有關不確定度的信息。
4.2技術負責人應組織有關人員認真學習正確理解ISO/IEC17025中對檢測實驗室測量不確定度評定與表示的要求，學習評定測量不確定度的基礎知識和方法。綜合辦公室協助技術負責人有計劃地組織有關知識的培訓和考核并負責將考核結果歸檔。
4.3技術負責人組織各檢測部門負責人和監督員關注并收集國內外認可管理機構，同行實驗室和專家有關測量不確定度評定的信息。技術負責人應指定專人設法溝通國內外同行實驗室交換有關不確定度評定的資料。
4.4檢測部門的負責人應根據4.1條的要求，組織檢測項目負責人編寫各自的 評定 測量不確定度報告（初稿）并提出在檢測報告上表示不確定度方法的意見，經檢測部門負責人和監督員審核修改后報技術負責人匯總。
4.5技術負責人應根據實驗室的規模和專業構成，提名測量不確定度評審組成員或指定專人，經實驗室主任批準后負責評審評定報告初稿和意見，必要時或實驗室規模太小可委托外單位專家評審。
4.6評審后的測量不確定度評定報告和測量不確定度表示意見經技術負責人審核批準作為實驗室的受控技術文件打印歸檔并作為作業指導書發至有關檢測部門執行。
4.7技術負責人應結合能力驗證和實驗室間比對有計劃地安排對評定的測量不確定度實施驗證。
4.8技術負責人應建立維護評定測量不確定度有效性的機制，當檢測項目負責人發現發生嚴重影響相關不確定度分量的變化時，應及時向檢測部門負責人和監督員反饋并提出修改的具體意見，經技術負責人批準后實施，修改結果應向評審組通告。

附錄-1  測量不確定度評定步驟
1.明確被測量，簡述被測量的定義以及測量方案和測量過程；
2.畫出測量系統方框示意圖
3.給出評定測量不確定度的數學模型，即被測量Y與各輸入量之間的函數關系，若Y的測量結果為y，輸入量Xi的估計值為 ，則

4.根據數學模型列出各不確定度分量的來源（即輸入量 ），盡可能做到不遺漏不重復，如測量結果是修正后的結果應考慮由修正值所引入的不確定度分量。
5.評定各輸入量的標準不確定度 ，并通過由數學模型得到的靈敏系數 （ ），進而給出與各輸入量對應的標準不確定度分量 。如擴展不確定度用 （如 ）表示，則應估算對應于各輸入量標準不確定度的自由度 ，根據 的實際情況可以選擇A類或B類評定得到其 。

5.1 A類評定
對Xi 作 次獨立重復測量，得到的測量結果 ，（ ），則其最佳估計值（平均值）為：
                        
單次測量的標準不確定度為：
                  
估計值 的標準不確定度為：
                  
如測量系統穩定，實時測量的標準不確定度 均可以由預先評估時所作的  次測量結果得到。如實時提供給客戶的是單次測量的測得值，其標準不確定度可以用上述 的值，如實時提供給客戶的是m（例如m=3）次測得值的平均值，其相應的標準不確定度為 ，（一般m≤n）。

5.2 B類評定
1.        若資料（如檢測證書）給出 的擴展不確定度 和包含因子K，則 的標準不確定度為：
                  
   ?   若資料只給出了U，沒有指明K，則可以認為K=2（對應約95%的置信概率）；
   ?  若資料只給出 （其中P為置信概率），則包含因子 與 的分布有關，此時除非另有說明一般按照正態分布考慮，對應p=0.95，k可以查表得到，即 =1.960 ；
   ?  若資料給出了 及 ,則 可查t分布表得到，即  ；
2. 若由資料查得或判斷 的可能值分布區間半寬度 （通常為允許誤差限的絕對值）則 的標準不確定度為：
                     
   此時，k與 的分布有關（參見JJF1059-1999附錄B“概率分布情況的估計”）
   對應幾種非正態分布其包含因子為：
分布        兩點        反正弦        矩形        梯形        三角

1         


其中 為上下底邊之比值



6.合成不確定度 的計算

式中 ， 為輸入量，
為輸入量 和 之間的相關系數估計值。
實際工作中，若各輸入量之間均不相關，或雖有部分輸入量相關，但其相關系數較小而近似為 = 0，于是 可簡化為：


7.不確定度分量匯總
輸入量
估計值
標準不確定度
概率分布        靈敏系數
不確定度分量

                                       
                                       
輸出量Y                                        合成不確定度


8. 擴展不確定度的確定
可用下列兩種方法之一給出擴展不確定度U
1）  一般取k=2，對應約95%的置信概率；
2） =   ， 由查t分布表獲得，一般取 對應95%的置信概率。

附錄-2 測量不確定度合理性驗證
驗證方法可采用下述方法之一，通過實驗室之間的比對進行。
1.送校法
將被驗證的計量標準送校，給標準給出的y值與上級計量機構檢測該值的結果y0 比較應滿足：
     （其中U為被驗證計量標準的擴展不確定度），則評定合理性滿意。
2.傳遞比較法
用高一級測量標準(測量不確定度為U0 )和被驗證的計量標準測量同一臺穩定的傳遞標準或核查標準，應滿足：


如， 成立，  則評定合理性滿意。
3.比對法
用兩臺不確定度同為U的計量標準測量同一穩定的被測對象進行比對，比對結果差為 ，應滿足：
                               ，則評定合理性滿意。
4.多臺比對法
用三臺或三臺以上同等水平的計量標準測量同一穩定的被測對象進行比對，多臺（n臺）測量結果的平均值為 ，其中某一臺計量標準的測量結果為 ，應滿足：
                              ，則該臺標準的測量不確定度評定合理性滿意。

注：
1）以上四種方法適用于檢測實驗室，如能得到高一級計量標準的測量值時盡可能采用前兩種方法，否則可采用后二種方法。
2）對檢測實驗室可采用后兩種方法，測試系統或裝置應視為方法中的計量標準。


附錄-3  幾點說明

1.為了便于客戶比較和選擇實驗室的能力，在表述實驗室能力有關不確定度的指標時應填寫典型值，即“最小測量不確定度”和“最佳測量不確定度”，同時注明為獲得最小測量不確定度的測量條件，它應綜合考慮下列兩個不確定度來源后加以評估：
       1）與實驗室的測量系統（包括環境影響）相聯系的不確定度；
       2）與被測對象相聯系的不確定度。
鑒于被測對象的狀況差異可能很大（如被測對象和測量系統端面的失配隨被測對象變化很大，為獲得最小測量不確定度可選擇最佳匹配作為評定條件）。實驗室應建立一個評審不確定度評定有效性的機制，以便當測量儀器、設備重新校準或發生嚴重影響相關不確定度分量的其他變化時能及時修改對外公布的不確定度指標，這種評審既要考慮設備的最新校準結果，也要考慮最新校準結果與先前校準結果相比較而判定的穩定性，（例如在校準不確定度評定的數學模型中，除了要考慮標準值校準的不確定度，也要把該標準值自它上次校準以來的漂移作為輸入量寫進數學模型）。

2.也是為了便于客戶比較和選擇實驗室的能力，擴展不確定度對應的置信概率應統一規定為95%或近似為95% 。

3.對于國家基準、標準，在給出擴展不確定度時應同時指明其有效自由度，對于一般的校準實驗室在評定測量不確定度時可以不給出自由度，（參見European cooperation for Accreditation of Laboratories EAL-R2 Supplement 1 TO EAL-R2：EXAMPLES）。

4. JJF1059-1999“測量不確定度評定與表示”中指出‘在實際工作中，如對Y可能值的分布作正態分布的估計，雖未計算 ，但可估計其值并不太小時，則U = 2 大約是置信概率近似為95%的區間的半寬’。意即U = 2 對應近似為95%的置信概率的前提是輸出量Y可能值的分布應服從正態分布，且估計 不會太小。另外，‘如果可以確定Y可能值的分布不是正態分布，而是接近于其他某種分布，則絕不應按k = 2~3或kp = tp   計算U或UP’，例如：Y可能值近似為矩形分布，則對于U0.95  , k = 1.65
5. 如A類評定標準不確定度在合成標準不確定度中所占的比例比較大，如： ，則對應95%的置信概率的包含因子應查t分布表確定，特別當作A類評定重復測量次數較少時，應按 及95%置信概率，查t分布表得t0.95  并用t0.95  /2作安全因子乘 后再和B類標準不確定度合成，這時仍用U = 2 或得置信概率為95% 的擴展不確定度。

測量不確定度的評估程序