分析不确定度来源
D.1 介绍
通常有必要将分析方法有关的所有不确定来源分析出来并加以记录。将这一过程系统化通常是有用的，既可保证考虑范围的全面性，又可避免重复过高。下面的步骤（基于以前出版的方法[H.14]），提供了一种合适的、系统地分析不确定度产生原因的可能方法。
D.2 方法的原理
D.2.1该策略分成两步：
·识别对结果的影响因素
实际上，通过使用因果图（有时称作Ishikawa或“鱼骨”图）[H.15]来进行必要的系统分析。
·简化并解决重复的情况
首次列出的内容要进行精简并且保证影响因素没有不必要地重复列出。
D.3 因果分析
D.3.1构造因果图的原理在其他地方加以详述。所使用的步骤如下：
1．写出结果的完整公式。该公式中的参数构成因果图的主要分支。几乎有必要增加一个对总偏差（通常以回收率来表示）修正的主要分支。适当时，推荐在此本步骤中增加此分支。
2．考虑方法的每一步骤，并且从主要影响因素之外来考虑，在因果图上进一步增加其他因素，如环境及基体的影响。
3．对每一个分支，增加有贡献的影响因素直至影响因素变得足够小，即直到对结果的影响可忽略。
4．解决重复问题，并重新安置，澄清影响因素，将有关的有不确定度来源编成组。在该步骤在单独的精密度分支上集合所有精密度内容是便利的。
D.3.2因果分析的最后步骤要求进一步说明。对每个输入参数的贡献量进行详细分析时，自然会产生重复性问题。例如，对任何影响因素，重复性实验的变异性总是存在的，至少在名义上。这些影响因素总体上会对方法的总体方差有贡献。因此，假如已有这样考虑了，就不需单独列出。同样，通常用同一台仪器称量物质，会导致校准不确定度的重复计算。出于这些考虑，就有了下述精简因果图的附加规则（虽然它完全等同地适用于任何系统地列出的影
响因素）。
·取消影响因素：两者均要去掉。例如，在差减称量中，称量两次，两次均受天平“零偏差”的影响，“零偏差”将由于重量差而消除。因此，可在分别列出的称量有关分支中取消。
·类似的影响因素，同样时间：合成一个单一输入量。例如：许多输入量的重复性变化能合成一个总的重复性精密度“分支”。尤其需要注意，每一次测量单独操作间的变异性可以合成，而对整批次操作间的变异性（例如仪器校准）只有用批次间精密度度量时才能观测到。
·不同的情况：重新标注。通常会发现类似命名的影响因素实际上是指类似测量的不同情况。在进行下一步之前，必须清楚区分。
D.3.3这种类型的分析不会导致单一结构的列表。在目前的例子中，温度既可视为所测密度的直接影响因素，也可视为是对此比重瓶中的物质所测质量的影响因素，两者均可成为首次结构内容。实际上这不影响方法的使用性。假如所有重要的影响因素在列表的某个地方只出现过一次，总的一套方法仍然有效。
D.3.4 一旦因果图分析完成，一种适当的做法是回到结果的原始公式，并增加任何新的项（例如温度）到公式中。
D.4 例子
D.4.1本步骤通过参照简化了的直接密度测量例子来说明。考虑直接测量乙醇密度d(EtOH)
的例子，通过称量合适的带刻度容器的皮重m
tare 以及加了乙醇后的毛重m
gross
来获得已知
体积乙醇的质量。密度按下式计算
d (EtOH)=(m
gross -m
tare
)/V
为了清晰，仅考虑三个影响因素：仪器校准、温度和每次测量的精密度。
图D1－D3
D.4.2
结果就是具体的分析结果（图D1的‘d(EtOH)’）。指向该结果的‘各分支’是贡献因素，包括具体的中间测量结果和其他因素，诸如环境或基体影响。每一个分支接着又有自己的贡献因素。这些“因素”包含影响结果的各种因素，无论是变量或常数。这些因素的不确定度都明显地对结果的不确定度有贡献。
D.4.3图D1显示了应用步骤1－3直接获得的一种可能的图表。主要分支是公式中的参数，对各参数的影响因素由次分支来表示。注意，有两个“温度”影响因素，3个精密度影响因素和3个“校准”影响因素。
线性=inearity
D.4.4 图D2显示了按照第二条规则（相同影响因素／时间）将精密度和温度各自组合在一起。温度可作为影响密度的单一因素，而每次测量的变异性均贡献给整个方法的重复实验所
观测到的变异性。
D.4.5按照第一个精简规则（取消），两个称量的校准偏差相互抵消了，可以去除（图D3）。
D.4.6 最后，余下的校准分支需要分成两个（不同）分量，一个可能是由于天平响应的非线性，另一个是与体积测量有关的校准不确定度。
图D1：首次列表
图D2：类似影响因素组合
图D3：取消
附录E：有用的统计程序
CNAS-CL01-G003 测量不确定度的要求Requirements for Measurement Uncertainty 中国合格评定国家认可委员会
前言 中国合格评定国家认可委员会（CNAS）充分考虑目前国际上与合格评定相关的各方对测量不确定度的关注，以及测量不确定度对测量结果的可信性、可比性和可接受性的影响，特别是这种影响和关注可能会造成消费者、工业界、政府和市场对合格评定活动提出更高的要求。因此，为满足合格评定机构、消费者和其他各相关方的期望和需求，CNAS制定本文件，以确保相关认可活动遵循国际规范的相关要求，并与国际认可合作组织（ILAC）等相关国际组织的要求保持一致。 本文件代替CNAS-CL01-G003:2018《测量不确定度的要求》。 本次修订主要为与CNAS-CL01:2018《检测和校准实验室能力认可准则》在表述上相协调，对相关条款作了编辑性修改。
测量不确定度的要求 1适用范围 本文件适用于检测实验室、校准实验室（含医学参考测量实验室）、能力验证提供者（PTP）和标准物质/标准样品生产者（RMP）等（以下简称为实验室）的认可。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过引用而成为本文件的条款。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 CNAS-CL01 检测和校准实验室能力认可准则（idt ISO/IEC 17025） CNAS-CL04 标准物质/标准样品生产者能力认可准则（idt ISO 17034） CNAS-CL07 医学参考测量实验室认可准则（idt ISO 15195） CNAS-GL015 声明检测和校准结果及与规范符合性的指南 CNAS-GL017 标准物质/标准样品定值的一般原则和统计方法（idt ISO指南35） GB/T 27418 测量不确定度评定和表示（mod ISO/IEC指南98-3，GUM）GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定 ISO/IEC指南98-4 测量不确定度在合格评定中的应用 ISO/IEC指南99 国际计量学词汇基础和通用概念及相关术语（VIM） ISO 80000-1 量和单位－第1部分:总则 ILAC-P14 ILAC对校准领域测量不确定度的政策 3术语和定义 ISO/IEC指南99（VIM）界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1校准和测量能力（Calibration and Measurement Capability，CMC） 按照国际计量委员会（CIPM）和ILAC的联合声明，对CMC采用以下定义：校准和测量能力（CMC）是校准实验室在常规条件下能够提供给客户的校准和测量的能力。 a) CMC公布在签署ILAC互认协议的认可机构认可的校准实验室的认可范围中； b) 签署CIPM互认协议的各国家计量院（NMIs）的CMC公布在国际计量
电子天平测量结果不确定度评定报告 1 概述 1.1 测量依据：JJG 1036-2008《电子天平检定规程》（电子天平部分）； 1.2 测量标准：E2级标准砝码装置，出厂编号968，根据JJG 99-2006《砝码检定规程》中给出100g砝码的扩展不确定度不大于0.053mg，包含因子k=2； 1.3 环境条件：温度23℃，相对湿度31 %； 1.4 测量对象：电子天平100g/0.1mg，型号AB104-S，出厂编号1128422995； 1.5 测量过程：检定方法属直接测量法，标准砝码与电子天平示值之差为电子天平示值误差。 2 不确定度来源分析 2.1 输入量m的标准不确定度u(m)，包括： 2.1.1 被检天平测量重复性的标准不确定度u1(m)； 2.1.2 电子天平的分辨力引入的标准不确定度u2(m)； 2.1.3 由温度不稳定及振动等引入的标准不确定度u3(m)； 2.2 由标准砝码本身的误差引入的标准不确定度u(m B)。 3 数学模型 Δm = m —m B 式中： Δm——电子天平示值误差； m——电子天平示值； m B——标准砝码值。 但实际上考虑电子天平的示值与上述不确定度来源中的被检天平的测量重复性、电子天平的分辨力及环境温度的不稳定和振动等影响因素有关，故在测量不确定度评定中必须考虑这三个附加因素的影响，考虑到上述不确定度来源，于是数学模型成为： Δm = m ×f重复性×f分辨力×f温度、振动—m B
4 输入量的标准不确定度评定 4.1 输入量m的标准不确定度分量u(m)的评定 4.1.1 重复性测量 被检天平测量重复性的标准不确定度u1(m)，可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法评定: 以100g为天平最大称量点，进行n=10次重复测量，测得结果如表1所示。 表1 测量数列 次数12345 实测值（g）100.0004100.0004100.0003100.0004100.0003次数678910 实测值（g）100.0004100.0002100.0003100.0004100.0004 其平均值为：100.0004 g 可用贝塞尔公式计算得：u1(m) = s（x i）= 0. 071mg 自由度：υ(m1) =（n-1）= 9 4.1.2 分辨力 电子天平的分辨力引入的不确定度u2(m) ，我们采用标准不确定度的B类评定方法，我们所采用的天平的分辨力为0.1mg，根据经验，数字式测量仪器的分辨力导致的不确定度一般可以近似地估计为矩形分布（均匀分布），矩形分布k取3， 所以有u2（m）=a/k= 0.05÷3= 0.03 mg 自由度为υ(m 2) = ∞ 4.1.3温度不稳定及振动等引起示值不确定度u3 (m)，由于实验室在采用砝码校准的过程中完全采用计量标准规定的方法要求，环境温度的控制、周围振动等影响在此予以忽略。 电子天平示值合成标准不确定度u c(m) 由于没有任何输入量具有值得考虑的相关性，因此 u2 (m) = u12(m)+u22(m) +u32(m) u (m)= √u12 (m)+u22 (m) +u32 (m) = 0.078 mg 4.2 标准砝码误差引入的不确定度量分量u(m B)的评定 该不确定度分量主要由检定装置的误差引起，采用B类评定方法： 由JJG 99-2006《砝码检定规程》可知100g砝码的扩展不确定度不大于 0.053mg，包含因子k = 2 则：标准不确定度u(m B) = 0.053mg ÷2 = 0.027mg/3=0.016mg 5 合成标准不确定度的评定 5.1数学模型Δm = m×f重复性×f分辨力×f温度、振动—m B 灵敏系数为：
标准不确定度的A类评定 减小字体增大字体作者：李慎安来源：https://www.doczj.com/doc/d6723769.html, 发布时间：2007-04-28 08:52:07 计量培训：测量不确定度表述讲座 国家质量技术监督局李慎安 5.1 A类评定的基本方法是什么？ 用统计方法(参阅4.1)评定标准不确定度称为不确定度的A类评定，所得出的不确定度称为A类标准不确定度，简称A类不确定度。当它作为一个分量时，无例外地只用标准偏差表征。 标准不确定度A类评定的基本方法是采用贝塞尔公式计算标准差s的方法。 一个被测量Q(既可以是输入量中的一个，也可以是输出量或被测量)在重复性条件下或复现性条件下重复测量了n次，得到n个观测结果q1，q2，…，q n，那么，Q的最佳估计 即是这n个观测值的算术平均值: 由于n只是有限的次数，故又称为样本平均值，它只是无限多次(总体)平均值的一个估计。n越大，这个估计越可靠。 每次的测量结果q i减称为残差v i，v i=(q i-)，因此有n个残差。 残差的平方和除以n-1就是实验方差s2(q i)，即一次测量结果的实验方差，其正平方根即为实验标准差s(q i)，当用它来表述一次测量结果的不确定度u(q i)时，有s(q)=u(q i)，或简写成s=u。 请注意，今后不再把s作为A类不确定度的符号，把u作为B类不确定度的符号，而是不分哪一类，标准不确定度均用u表示。 上述的计算程序就是3.1给出的程序。 平均值的标准偏差s()或其标准不确定度u()为: 必须注意上式中的n指所用的次数。在实际工作中，为了得到一个较为可靠的实验标准偏差s(q i)，往往作较多次的重复测量(n较大，自由度ν也较大)；但在给出被测量Q i测量结果q时，只用了较少的重复观测次数(例如往往只有4次)。那么，4次的平均值的标准偏差就是s(q i)/4=0.5×s(q i) 但是，如果用于评定s(q i)时的n个观测值，直接用于评定s()(n个的平均)，则成为下式: 5.2 除基本方法外还有哪些简化的方法？用于何种场合？ 在JJF1059中提出了另外的一种简化方法，称之为极差法，极差R定义为一个测量列
测量不确定度的评定方法 1适用范围 本方法适用于对产品或参数进行检测时，所得检测结果的测量不 确定度的评 定与表示。 2编制依据 JJF 1059 —1999测量不确定度评定与表示 3评定步骤 3.1概述：对受检测的产品或参数、检测原理及方法、检测用仪器 设备、检测时的环境条件、本测量不确定度评定报告的使用作一简要的描述； 3.2建立用于评定的数学模型； 3.3根据所建立的数学模型，确定各不确定度分量（即数学模型中 的各输入量）的来源； 3.4分析、计算各输入量的标准不确定度及其自由度； 3.5计算合成不确定度及其有效自由度； 3.6计算扩展不确定度； 3.7给出测量不确定度评定报告。 4评定方法 4.1数学模型的建立 数学模型是指被测量（被检测参数）Y 与各输入量 X i之间的函数
关系，若被测量 Y 的测量结果为 y，输入量的估计值为x i，则数学模型为 y f x1 , x2 ,......, x n。 数学模型中应包括对测量结果及其不确定度由影响的所有输入 量，输入量一般有以下二种： ⑴ 当前直接测定的值。它们的值可得自单一观测、重复观测、 依据经验信息的估计，并包含测量仪器读数修正值，以及对周围温度、大气压、湿度等影响的修正值。 ⑵ 外部来源引入的量。如已校准的测量标准、有证标准物质、 由手册所得的参考数据。 4.2测量不确定度来源的确定 根据数学模型，列出对被测量有明显影响的测量不确定度来源，并要做到不遗漏、不重复。如果所给出的测量结果是经过修正后的结果，注意应考虑由修正值所引入的标准不确定度分量。如果某一标准不确定度分量对合成不确定度的贡献较小，则其分量可以忽略不计。 测量中可能导致不确定度的来源一般有： ⑴被测量的定义不完整； ⑵复现被测量的测量方法不理想； ⑶取样的代表性不够，即被测样本不能代表所定义的被测量； ⑷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； ⑸对模拟式仪器的读数存在人为偏移；
测量不确定度评定报告 1、评定目的 识别实验室定量项目检测结果不确定度的来源，明确评定方法，给临床检测结果提供不确定度依据。 2、评定依据 CNAS-GL05《测量不确定度要求的实施指南》 JJF 1059-1999《测量不确定度评定和表示》 CNAS— CL01《检测和校准实验室能力认可准则》 3 、测量不确定度评定流程 测量不确定度评定总流程见图一。 图一测量不确定度评定总流程 4、测量不确定度评定方法 4.1建立数学模型 4.1.1 数学模型根据检验工作原理和程序建立，即确定被测量Y（输出量）与影
响量（输入量）X 1，X 2 ，…，X N 间的函数关系f来确定，即： Y=f（X 1，X 2 ，…，X N ） 建立数学模型时应说明数学模型中各个量的含义和计量单位。必须注意, 数学模型中不能进入带有正负号(±)的项。另外，数学模型不是唯一的，若采用不同测量方法和不同测量程序，就可能有不同的数学模型。 4.1.2计算灵敏系数 偏导数Y/x i =c i 称为灵敏系数。有时灵敏系数c i 可由实验测定，即通 过变化第i个输入量x i ，而保持其余输入量不变，从而测定Y的变化量。 4.2不确定度来源分析 测量过程中引起不确定度来源，可能来自于： a、对被测量的定义不完整； b、复现被测量定义的方法不理想； c、取样的代表性不够，即被测量的样本不能完全代表所定义的被测量； d、对测量过程受环境影响的认识不周全或对环境条件的测量和控制不完善； e、对模拟式仪器的读数存在人为偏差（偏移）； f、测量仪器的计量性能（如灵敏度、鉴别力阈、分辨力、死区及稳定性等）的 局限性； g、赋予计量标准的值或标准物质的值不准确； h、引入的数据和其它参量的不确定度； i、与测量方法和测量程序有关的近似性和假定性； j、在表面上完全相同的条件下被测量在重复观测中的变化。 4.3标准不确定度分量评定 4.3.1 A 类评定--对观测列进行统计分析所作的评估 a对输入量X I 进行n次独立的等精度测量，得到的测量结果为： x 1，x 2 ， (x) n 。 算术平均值x为 1 n x n= ∑x i n i=1 单次测量的实验标准差s(x i )由贝塞尔公式计算： 1 n S(x i )= ∑ ( x i — x )2 n-1 i=1
CNAS—CL07 测量不确定度评估和报告通用要求General Requirements for Evaluating and Reporting Measurement Uncertainty 中国合格评定国家认可委员会
测量不确定度评估和报告通用要求 1．前言 1.1中国合格评定国家认可委员会（英文缩写：CNAS）充分考虑目前国际上与合格评定相关的各方对测量不确定度的关注，以及测量不确定度对测量、试验结果的可信性、可比性和可接受性的影响，特别是这种影响和关注可能会造成消费者、工业界、政府和市场对合格评定活动提出更高的要求。因此，CNAS在认可体系的运行中给予测量不确定度评估以足够的重视，以满足客户、消费者和其他各有关方的期望和需求。 1.2CNAS在测量不确定度评估和应用要求方面将始终遵循国际规范的相关要求，与国际相关组织的要求保持一致，并在国际规范和有关行业制定的相关导则框架内制订具体的测量不确定度要求。 2．适用范围 本文件适用于CNAS对校准和检测实验室的认可活动。同时也适用于其它涉及校准和检测活动的申请人和获准认可机构。 3．引用文件 下列文件中的条款通过引用而成为本文件的条款。以下引用的文件，注明日期的，仅引用的版本适用；未注明日期的，引用文件的最新版本（包括任何修订）适用。 3.1Guide to the expression of uncertainty in measurement(GUM).BIPM,IEC, IFCC,ISO,IUPAC,IUPAP,OIML,lst edition,1995.《测量不确定度表示指南》3.2International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology(VIM). BIPM,IEC,IFCC,ISO,IUPAC,IUPAP,OIML,2nd edition,1993.《国际通用计量学基本术语》 3.3JJF1001-1998《通用计量术语和定义》 3.4JJF1059-1999《测量不确定度评定和表示》
CNAS-CL07 测量不确定度的要求（ 2011年02月15日发布 2011年05月01日实施）Requirements for Measurement Uncertainty 目次 前言 (2) 1适用范围 (3) 2引用文件 (3) 3术语和定义 (3) 4通用要求 (3) 5对校准实验室的要求 (4) 6对标准物质/标准样品生产者的要求 (5) 7对校准和测量能力（CMC）的要求 (5) 8对检测实验室的要求 (6)
前言 中国合格评定国家认可委员会（CNAS）充分考虑目前国际上与合格评定相关的各方对测量不确定度的关注，以及测量不确定度对测量、试验结果的可信性、可比性和可接受性的影响，特别是这种影响和关注可能会造成消费者、工业界、政府和市场对合格评定活动提出更高的要求。因此，CNAS在认可体系的运行中给予测量不确定度评估以足够的重视，以满足客户、消费者和其他各有关方的期望和需求。 CNAS在测量不确定度评估和应用要求方面将始终遵循国际规范的相关要求，与国际相关组织的要求保持一致，并在国际规范和有关行业制定的相关导则框架内制订具体的测量不确定度要求。 本文件代替CNAS-CL07:2006《测量不确定度评估和报告通用要求》。 测量不确定度的要求 1 适用范围 本文件适用于检测实验室、校准实验室（含医学参考测量实验室）和标准物质/标准样品生产者（以下简称为实验室）。 2 引用文件 下列文件中的条款通过引用而成为本文件的条款。请注意使用引用文件的最新版本（包括任何修订）。 2.1 ISO/IEC 指南98-3《测量不确定度表示指南》（GUM） 2.2 ISO/IEC 指南99《国际通用计量学基本术语》（VIM） 2.3 ISO 指南34《标准物质/标准样品生产者能力的通用要求》 2.4 ISO/IEC 17025《检测和校准实验室能力的通用要求》 2.5 ISO 指南35《标准物质定值的一般原则和统计方法》 2.6 ISO 80000-1《量和单位－第1部分：总则》 2.7 ISO 15195《医学参考测量实验室的要求》 2.8 ILAC-P14《ILAC对校准领域测量不确定度的政策》 3 术语和定义 本文件采用ISO/IEC Guide 99（VIM）中的有关术语及定义。 3.1 校准和测量能力（Calibration and Measurement Capability，CMC）按照CIPM（国际计量委员会）和ILAC的联合声明，对CMC采用以下定义：校准和测量能力（CMC）是校准实验室在常规条件下能够提供给客户的校准和测量的能力。CMC公布在： ａ) 签署ILAC互认协议的认可机构认可的校准实验室的认可范围中； ｂ) 签署CIPM互认协议的各国家计量院（NMIs）的CMC公布在国际计量局（BIPM）的关键比对数据库（KCDB）中。 4 通用要求 4.1 实验室应制定实施测量不确定度要求的程序并将其应用于相应的工作。 4.2 CNAS在认可实验室时应要求实验室组织校准或检测系统的设计人员或熟练操作人员评估相关项目的测量不确定度，要求具体实施校准或检测人员正确应用和报告测量不确定度。还应要求实验室建立维护评估测量不确定度有效性的机制。
测量不确定度评定和分析 【摘要】测量不确定度是评定测量水平的指标，是判断测量结果的重要依据，特别是在中国已加入WTO的宏观经济背景下，开展测量不确定度的评定，对测量领域与国际接轨具有十分重要的现实意义。本文对测量不确定度的评定方法进行了探讨，并结合电力计量实际工作，以典型的电能计量标准装置为实例进行了测量不确定度的评定和分析。 【关键词】测量；不确定度；评定 1 表示测量不确定度的意义 测量是科学技术、国内外贸易及日常生活各个领域中不可缺少的一项工作。测量的目的是确定被测量的值或测量结果。测量结果的质量，往往会直接影响国家和企业的经济利益。此外，测量结果的质量还是科学实验成败的重要因素之一。测量结果有时还会影响到人身安全，测量结果和由测量结果得出的结论，还可能成为决策的重要依据。因此，当报告测量结果时，必须对其质量作出定量的说明，以确定测量结果的可信程度。测量不确定度就是对测量结果质量的定量表示，测量结果的可用性在很大程度上取决于其不确定度的大小。所以，测量结果必须附有不确定度的说明才有完整意义。 2 测量不确定度评定与表示的应用范围 我国国家计量技术规范《测量不确定度评定与表示》，规定的是测量中评定与表示不确定度的一种通用规则，它适用于各种准确度等级的测量，而不仅限于计量检定、校准和检测。其主要应用在以下领域： （1）建立国家计量基准、计量标准及其国际比对； （2）标准物质、标准参考数据； （3）测量方法、检定规程、校准规范等； （4）科学研究及工程领域的测量； （5）计量认证、计量确认、质量认证及实验室认可； （6）测量仪器的校准和检定； （7）生产过程的质量保证及产品的检验和测试； （8）贸易结算、医疗卫生、安全防护、环境监测及资源测量
测量不确定度评定与表示 测量的目的是确定被测量值或获取测量结果。有测量必然存在测量误差，在经典的误差理论中，由于被测量自身定义和测量手段的不完善，使得真值不可知，造成严格意义上的测量误差不可求。而测量不确定度的大小反映着测量水平的高低，评定测量不确定度就是评价测量结果的质量。 图1 1 识别测量不确定度的来源 测量不确定度来源的识别应从分析测量过程入手，即对测量方法、测量系统和测量程序作详细研究，为此必要时应尽可能画出测量系统原理或测量方法的方框图和测量流程图。 检测和校准结果不确定度可能来自： (1)对被测量的定义不完善； (2)实现被测量的定义的方法不理想； (3)取样的代表性不够，即被测量的样本不能代表所定义的被测量； (4)对测量过程受环境影响的认识不全，或对环境条件的测量与控制不完善； (5)对模拟仪器的读数存在人为偏移； (6)测量仪器的计量性能 (如最大允许误差、灵敏度、鉴别力、分辨力、死区及稳定性等)的局限性，即导致仪器的不确定度； (7)赋予计量标准的值或标准物质的值不准确； (8)引用于数据计算的常量和其它参量不准确； (9)测量方法和测量程序的近似性和假定性； (10)在表面上看来完全相同的条件下，被测量重复观测值的变化。 分析时，除了定义的不确定度外，可从测量仪器、测量环境、测量人员、测量方
法等方面全面考虑，特别要注意对测量结果影响较大的不确定度来源，应尽量做到不遗漏、不重复。 2 定义 2.1 测量误差简称误差，是指“测得的量值减去参考量值。” 2.2 系统测量误差简称系统误差，是指“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。” 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。系统测量误差及其来源可以是已知的或未知的。对于已知的系统测量误差可 以采用修正来补偿。系统测量误差等于测量误差减随机测量误差。 2.3 随机测量误差简称随机误差，是指“在重复测量中按不可预见的方式变化的测量误差的分量。” 随机测量误差的参考量值是对同一个被测量由无穷多次重复测量得到的平均值。随机测量误差等于测量误差减系统测量误差。 图2 测量误差示意图 2.4 测量不确定度简称不确定度，是指“根据用到的信息，表征赋予被测量值分散性的非负参数。” 测量不确定度一般由若干分量组成。其中一些分量可根据一系列测量值的统计分布，按测量不确定度的A类评定（随机效应引起的）进行评定，并用标准偏差表征；而另一些分量则可根据基于经验或其它信息所获得的概率密度函数，按测量不确定度的B类评定（系统效应引起的）进行评定，也用标准偏差表征。 2.5 标准不确定度是“以标准偏差表示的测量不确定度。”
测量不确定度要求的实施指南 1 概述 1993年由国际计量局(BIPM)、国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)、国际法制计量组织(OIML)、国际理论与应用化学联合会(IUPAC)、国际理论与应用物理联合会(IUPAP)、国际临床化学联合会(IFCC) 7个国际组织联合发布《测量不确定度表示指南》(Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement）简称GUM。为了保持与国际化发展和要求的同步，我国1999发布并实施JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》。中国合格评定国家认可委员会在对检测实验室的认可中，对测量不确定度的评定提出了要求:对于检测实验室要求制定与检测工作特点相适应的测量不确定度的评定程序，并将其应用于不同类型的检测工作；当不确定度与检测结果的有效性或应用有关，当用户有要求，当影响对规范限度的符合性，当测试方法有规定和认可委员会有要求时，检测报告应该提供测量结果的不确定度。这对实验室的检测工作程序，对检测技术的质量控制和实验室规范性管理提出了更高的要求。 1.1、测量不确定度（uncertainty of a measurement） 表征合理地赋予测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。 (1) “合理”——是指在统计控制状态下的测量才能称之为合理的。所谓统计控制状态就是一种随机状态，即处于重复性条件下或重现性条件下的测量状态。 (2) “分散性”——指测量结果的分散性，即为一个量值区间，测量结果可以是假定概率分布的估算。 (3) “相联系”——更确切的翻译应为“与.....一起”。因此，不确定度是和测量结果一起，用来表明在给定条件下对被测量进行测量时，测量结果所可能出现的区间。测量不确定度是真值所处范围的评定参数。 测量结果的完整表达 一般来讲，可用y’=y±U表示，y是测量结果，U是扩展不确定度，测量结果的完整表达y’，可用图0表示。 ----此参数可以是诸如标准差或其倍数，或说明了臵信水准的区间的半宽度。 ----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。 ----不确定度是对测量结果而言，用于表达这个结果的分散程度，是一个定量概念，可用数字来描述。不确定度越小，测量的水平越高，质量越高，其实用价值也越高；反之亦然。
B 类不确定度评定 一、信息来源 1.以前的测量数据 对原来的测量数据已经进行修正过的不确定度的评定，得出A 类不确定度或者B 类不确定度，后继续数据处理时应分析可否用于现在。 2.对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验（带有主观性） 如50mm 量块，中心长度最大允许误差为：0级，±0.25um ；1级，±0.50um ；2级，±1.00um 。 仅知道这些还不够，还要了解2级量块中会不会出现±0.50um 内的量块；1级量块中会不会出现±0.25um 内的量块。原因是成批审查同一标称尺寸的量块时，是按中心长度最大允许误差逐级挑选的；中心长度最大允许误差在±0.25um 的为0级，在±0.25um ～±0.25um 的为1级。生产中先挑中心长度最大允许误差在±0.25um 为0级；再挑中心长度最大允许误差±0.25um ～±0.25um 的为1级。因而可认为其分布是两点分布。 3.生产部门提供的技术说明 如光学仪器的线膨胀系数、标准电阻的温度系数等。（使用说明书） 4.校准证书或其他文件提供的数据 等—按测量不确定度大小划分档次；级—按最大允许误差大小划分档次。 5.手册或资料给出的参考数据及不确定度 如基本物理常数等。 6.标准或类似技术文件中给出的重复性限r 、复现性R 在重复性条件下两次测量结果之差，以95%的概率所存在的区间即重复性限r ， 在重复性条件下两次测量结果之差，以95%的概率所存在的区间即复现性限R r=2.83S r （重复性标准偏差） R=2.83S R （复现性标准偏差） 二、评定方法： 1.如估计值x 来源于制造部门的说明书、校准证书、手册或其他资料，其中同时还明确给出了其不确定度U （i x ）是标准差s （i x ）的k 倍，指明了包含因在k 的大小，则标准不确定度u （i x ）可去U （i x ）/k ，而估计方差)(2i x u 为其平方。 例：校准证书上指出标称为1kg 的砝码质量m=1000.00032g ，并说明按包含因子k=3给出的扩展不确定度，U =0.24mg 。则该砝码的标准不确定度为u （m ）=0.24mg/3=80ug ，估计方差为)(2m u =（80 ug ）2=6.4×10-9g 2。相应的相对不确定度为：u rel （m ）= u （m ）/m=80×10-9 2.如i x 的扩展不确定度不是按标准差s （i x ）的k 倍给出，而是给出了臵信概率p 为90%，95%或99%的臵信区间的U 90，U 95，或U 99，除非另有说明，一般按正态分布考虑评定标准不确定度u （i x ）。对应于上述三种臵信概率的包含因子k p 分别为1.64，1.96或2.58。 例如：校准证书上给出标称值为10Ω的标准电阻器的电阻R s 在 23℃时为： R s （23℃）=（10.00074±0.00013）Ω同时说明臵信概率p =99%。
不确定专题 文章编号:1000-7571(2006)04-0089-06 分析测试中测量不确定度及评定 第五部分 测量不确定度评定中 要注意的一些问题 曹宏燕 (武汉钢铁集团公司技术中心,湖北武汉 430080) 摘 要:对A 类和B 类不确定度评定的概念、合成标准不确定度的评定方法、温度对溶液体积 的影响等几个容易混淆和在评定中要注意的问题进一步讨论,提出一些新的认识,有助于对测量不确定度评定概念的理解,并对评定中的具体问题作出正确、合理的判断。关键词:测量不确定度;A 类不确定度;B 类不确定度;合成标准不确定度;评定 中图分类号:O651 文献标识码:A 收稿日期:2004-06-08 作者简介:曹宏燕(1941-),男,教授,从事钢铁材料化学分析,Tel :023*********,E 2mail :caohy 2yh @https://www.doczj.com/doc/d6723769.html, 。 作者在本专题(第一至第三部分)对分析测试中测量不确定度的概念、评定的基本方法、主要不确定度分量的评定作了较为系统的介绍[1-3],并随后发表在本刊6个不确定度评定实例中剖析了不同类型分析方法评定的要点。但是,在不确定度评定实践中,还可能遇到一些具体问题,这些问题在不同的著作和论文中亦有不同的认识。以下就对标准不确定度A 类评定和B 类评定的认识、合成不确定度的评定方法、温度对溶液体积的影响及不确定度评定中的误区等几个容易混淆和要注意的问题作进一步讨论。 1 标准不确定度的A 类评定和B 类 评定 标准不确定度的A 类评定和B 类评定并无本质差别,只是评定方式不同而已。它们都基于概率分布,并都用标准差或方差表示,只是方便起见而称为不确定度的A 类评定和B 类评定。因此,指出某个分量是用统计方法得出的,某个分量是用非统计方法得出的,在不确定度评定中并不重要,重要的是评定的可靠性。 有些不确定度分量的评定可以认为是A 类不确定度评定,在另一情况下又可认为是B 类不确定度评定。不确定度的B 类评定中大量用到 技术说明书、技术资料和以往经验所提供的数据 和参数,这些数据和参数都是建立大量重复测量和对数据统计的基础上,即亦是通过统计方法得出来的(即A 类不确定度评定)。例如,不少分析方法标准列出的方法重复性限(r )和再现性限(R )的函数关系式,是由多个实验室对多个水平的样品进行实验室间共同试验,通过对大量实验数据统计而得来的;又如,容量器皿给出的体积允许差,亦是通过大量实验统计而得到的。这些数据和参数在共同试验数据进行统计时是A 类评定,而在随后引用时是B 类评定。理论上讲,每个实验室都可以对这些B 类不确定分量进行实地试验,用统计方法计算其标准不确定度(属于A 类评定)。但是,这需要对实验方法有充分的了解并花费大量的时间、精力和物力,而且不是每个实验室都能做到的,也没有必要这样做。 2 不确定度评定的可靠性 不确定度的评定中要充分利用仪器设备的校准证书、检定证书、准确度等级、极限误差或有关 技术说明书、技术资料、分析方法标准和手册所提供的数据及不确定度,这些数据和参数不少都是以技术标准或规范的形式规定下来,具有较高的可靠性和实用性,可直接引用进行不确定度分量 — 98—
测量不确定度的来源有哪些 从影响测量结果的因素考虑，测量结果的不确定度一般来源于：被测对象、测量设备、测量环境、测量人员和测量方法。 1 被测对象 a 被测量的定义不完善 被测量即受到测量的特定量，深刻全面理解被测量定义是正确测量的前提。如果定义本 身不明确或不完善，则按照这样的定义所得出的测量值必然和真实之间存在一定偏差。 b 实现被测量定义的方法不完善 被测量本身明确定义，但由于技术的困难或其它原因，在实际测量中，对被测量定义的 实现存在一定误差或采用与定义近似的方法去测量。 例如：器具的输入功率是器具在额定电压，正常负载和正常工作温度下工作时的功率。 但在实际测量中，电压是由稳压源提供的，由于稳压源自身的精度影响，使得器具的工 作电压不可能精确为额定值，故测量结果中应考虑此项不确定因素。故只有对被测量的 定义和特点，仔细研究、深刻理解，才能尽可能减小采用近似测量方法所带来的误差或
将其控制在一个确定范围内。 c 测量样本不能完全代表定义的被测量 被测量对象的某些特征如：表面光洁度，形状、温度膨胀系数、导电性、磁性、老化、 表面粗糙度、重量等在测量中有特定要求，但所抽取样本未能完全满足这些要求，自身 具 有缺陷，则测量结果具有一定的不确定度。 d 被测量不稳定误差 被测量的某些相关特征受环境或时间因素影响，在整个测量过程中保持动态变化，导致 结果的不确定度。 2 测量设备 计量标准器、测量仪器和附件以及它们所处的状态引入的误差。计量标准器和测量仪器 校准不确定度，或测量仪器的最大允差或测量器具的准确度等级均是测量不确定度评 定 必须考虑的因素。 3 测量环境 a 在一定变化范围或不完善的环境条件下测量 ·温度·振动噪声·供给电源的变化
CNAS-CL07《测量不确定度评估和报告通用要求》 修订说明 一、主要修订原因： 1.按照ILAC有关文件，实施BMC与CMC的术语转换。 2.ILAC-P14《ILAC对校准领域测量不确定度的政策》于2010年 12月发布，该文件的部分要求CNAS现有文件未覆盖，不单独制定转化文件，其主要内容修订增加到CL07中。 3.由于VIM的修订，CL07中的原术语和定义需要修订。 二、主要修订内容： 1.文件名称修改为《测量不确定度的要求》。 2.原“1.前言”，调整到正文前面，仍是“前言”； 3.原适用范围“检测和校准实验室”，修订后为“适用于检测实验 室、校准实验室（含医学参考测量实验室）和标准物质/标准样品生产者”； 4.引用文件删除了JJF1001和JJF1059（其修订一直未完成，不宜 再直接引用），直接引用GUM和VIM，增加了ISO Guide 35:2006、ISO Guide 34:2009、ISO 80000-1:2009、ISO 15195:2003、ILAC-P14:2010等； 5.术语和定义中删除了全部原术语，因为VIM对应的JJF1001修 订没有完成，避免自行翻译存在差别，暂不给出术语和定义，仅声明采用VIM的术语和定义。但增加了CMC的术语和定义。 6.文件结构上，将要求部分分为通用要求、对校准实验室的要求、 对检测实验室的要求、对标准物质/标准样品生产者和医学参考测量实验室的要求、对校准和测量能力（CMC）的要求五部分，原文件中的“5.要求”中仍然适用的条款，分别整理到修订后相应的章节中。 7.将ILAC-P14的主要内容分别转化到本文件中的通用要求、对校 准实验室的要求、对标准物质/标准样品生产者和医学参考测量
五十九、频谱分析仪不确定度评估 1 仪器设备说明 被测对象：频谱分析仪，频率：(0.1～1300)MHz ，电平：（+10～-127）dBm 2 中心频率测量不确定度评定 2.2.1校准方法 将待校频谱分析仪与高频信号发生器对接,由高频信号发生器输出信号输入到待校频 谱分析仪进行测量,在待校频谱分析仪上读得相应的示值. 4.2.2校准系统示意图 2.2.3数学模型 设待校频谱分析仪中心频率示值为Y , 信号发生器输出信号频率为X ,则两者比较得偏移量D,待校频谱分析仪中心频率示值误差可表示为: D =Y -X 2.2.4 不确定度来源分析及不确定度评定 在实验室环境下,Y 不确定度主要来源于待校频谱分析仪频率的示值测量重复性，分 辨力；X 不确定度主要来源于高稳频率标准的日频率稳定度、信号发生器的调节细度引入的不确定度等. 2.2.4.1 由待校件的重复性给出的标准不确定度分量u (Y 1) [A 类不确定度] 将被校频谱分析仪扫频宽度置100kHz ，信号发生器输出频率为1000MHz 的正弦波信号给待校频谱分析仪,并读取其示值,进行10次等精度测量,所得资料如下表所示.
由计算公式: ()() 9 )(10 1 2 1∑=-==i x x x u Y u ，计算各测量值的重复性引入的标准不 确定度如下表所示： 2.2.4.2 由待校件的分辨力给出的标准不确定度分量u (Y 2) [B 类不确定度] 待校件测量1000MHz 频率时的分辨力为0.001MHz ，其区间半宽度值为：0.0005MHz ，假设其在区间内属均匀分布，故：3/0005.0)(2=Y u MHz=0.00029MHz, 则待校件分辨力引入的标准不确定度评定如下表所示: 2.2.4.3由信号发生器的调细度给出的不确定度分量u )(4X [B 类不确定度] 信号发生器输出频率为1000MHz 时的输出值为1000.0000MHz ，调细度为0.0001MHz ，在区间的半宽度值为：0.00005，假设其在区间内为均匀分布， 故：u )(4X =0.00005/3=0.000029MHz,则由高频信号发生器的调节细度给出的标准不确定度如下表所示： 2.2.5 合成标准不确定度 2.2.5.1 灵敏系数 由数学模型: Δ=Y-X ；则灵敏系数c i 为: 1=???= Y c Y ； 1-=?? ?=X c X 则待校频谱分析仪与高稳频率标准各分量的灵敏系数可表示为: 121=???= =Y c c Y Y ； 1321-=?? ?===X c c c X X X 2.2.6 合成标准不确定度的评定: 根据方差公式: ∑ =????= n i i i c V u V u 1 2 22 )()( 则)()()()()(322222122222212212 X u c X u c X u c Y u c Y u c u X X X Y Y c ?+?+?+?+?= 代入各灵敏系数，可简化为： ) ()()()()(322212221 2X u X u X u Y u Y u u c ++++=≈1.04*10-3MHz 此,各评定点的合成标准不确定度如下表所示::
微生物分析测量不确定度评定 一、 概 述 与通常的测量相比较，微生物测量的特点是测量结果相差极大。与平均值之偏差高达105。因此用常规的直接根据平均值得到标准偏差的方法显得有些不合理。通常的做法是取对数以后进行计算。同样情况可能会出现在增益和衰减的测量不确定度评定中。 由于微生物分析测量结果散发极大，因此本例仅考虑由散发引起的测量不确定度，其它不确定度来源均可以忽略不计。 二、 数学模型 测量是直接数微生物菌落总数，所以数学模型为 y =x (12.18.1) 【例1】单一样品重复测量 1 测量结果 对同一样品重复测量10次，测量结果列于表12.18.1，取10次测量的平均值作为最后测量结果。 2计算过程 (1) 列出测量结果x i 。 (2) 取对数log x i ，得到对数log x i 的平均值为log 4.72245x =。 (3) 求残差log log i x x -(i =1，2，…，10)。 (4) 求残差平方和10 21(log log ) 3.35169i i x x =-=∑。 (5) 求平均值的实验标准差(log )0.1930s x == =。 (6) 求平均值的标准不确定度 平均值的标准不确定度等于一倍平均值的实验标准差，所以(log )(log )0.1930u x s x ==。 (7) 求扩展不确定度 如前所述，全部测量过程只有一项不确定度，所以直接由平均值的标准不确定度给出测量结果的扩展不确定度。取置信概率p =95%，根据自由度ν=9，由t 分布表得到包含因子k =2.26。于是得到扩展不确定度 U 95＝k ×u (x log )=2.26×0.193=0.4361 (8) 取反对数，由log x 坐标换算回x 坐标 由于log x 与x 之间的非线性关系，不能直接求扩展确定度U 95的反对数。因此首先应确定log x 的取值
2、不确定度各分量的评定 根据测量步骤可知，测量氨氮质量的不确定度来源有几个方面，一是由标准曲线配制所产生的不确定度，二是测试过程所产生的不确定度。按《化学分析中不确定度的评估指南》，对于 只涉及积或商的模型，例如：c N=m/v，合成标准不确定度为： 式中，u(c)为质量m和体积v的合成标准测量不确定度，mg/L； u(m)为质量m的标准测量不确定度，ug； u(v)为体积v的标准测量不确定度，mL。 2.1 取样体积引入的相对不确定度u rel(v) 所取水样用50mL单标线吸管移取。查JJG 196－2006《常用玻璃量器检定规程》，A级 50mL单标线吸管的容量允差为0.05mL，根据JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》的规定，标定体积为三角分布，则容量允差引入的不确定度为：u(△V)=0.050/√6 。 根据制造商提供的信息，吸量管校准温度为20℃，设实验室内温度控制在±5℃范围内波动，与校准时的温差为5℃，由膨胀系数(以水的膨胀系数计算)为2.1×10-4/℃得到50mL水样的 标准不确定度为（假定为均匀分布）：
2.2重复性测定引入的相对不确定度u rel(rep) 采用A类方法评定，与重复性有关的合成标准不确定度均包含其中。对某水样进行7次重复性测定，所得结果如下：1.33、1.35、1.34、1.34、1.35、1.38、1.35mg/L，平均值1.35 mg/L。 重复测量数据的标准不确定度为： 2.3 铵（以氮计）的绝对量m引入的不确定度u rel(m) 2.3.1 配制过程中引入的不确定度u rel(1)
a.) 标准贮备液的不确定度u rel(1－1)：包括纯度、称量、体积及摩尔质量计算4个部分，其中，摩 尔质量计算不确定度可省略不计（与其它因素相比，其对标准浓度计算相差1－2个数量级）。 纯度p：按供应商提供的参考数据，分析纯氯化铵[NH4Cl]纯度为≥99.5%，将该不确定度视为矩形分布，则标准不确定度为u(p) =0.5/√3＝28.9×10-4； 称量m：经检定合格的天平最大允许误差±0.1mg，将该不确定度视为矩形分布，标准偏差为 0.058mg，称量3.819g时的相对标准偏差为u(m) =0.152×10-4； 体积v：影响体积的主要不确定度有校准及温度。其一“校准影响”，根据JJG 196－2006《常用玻璃量器检定规程》，校准温度20℃时A级1000mL容量瓶的容量允差为0.4mL，根据《测量不确定度评定与表示》的规定，标定体积为三角分布，则容量允差引入的不确定度为，其相对标准不 确定度为0.164/1000=1.64×10-4。其二“温度影响”，根据制造商提供的信息，容量瓶校准温度 为20℃，设实验室内温度控制在±5℃范围内波动，则引起的体积变化为1000×5×2.1×10- 4=1.05mL，假定为均匀分布，k= ，则温度引起的容量瓶体积标准不确定度为，其相对标准不确定 度为6.06×10-4。所以综合这两个影响因素，u rel(v)= 6.28×10-4 综上所述，校准贮备液不确定度为： b.) 5mL移液管移取标准贮备液引入的不确定度u rel(1－2)：按检定证书，5mL 单标线吸管（A级）最大允差为0.025mL，假定为三角分布，则校准体积的相对标准不确定度为0.00204（计算过程略）；在±5℃引起的体积变化为0.00525mL，按均匀分布，则温度引起的体积标准不确定度为 0.00303mL，其相对标准不确定度为 6.06×10-4，所以，5mL单标线吸管相对合成标准不确定度为： u rel(1－2)＝2.13×10-3 c.) 500mL移液管移取标准贮备液引入的不确定度u rel(1－3)：按检定证书，500mL 单标线吸管（A级）最大允差为0.25mL，假定为三角分布，则校准体积的相对标准不确定度为2.04×10-4（计算过程