Delphi 7軟件在測量不確定度分析中的應(yīng)用

李 琴 王賀龍 趙燕滔 張 帷 王立寧

天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術(shù)研究院，天津 300384

1 概述

CNAS-CL01：2006《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》要求，檢測實驗室應(yīng)具有并應(yīng)用測量不確定度評定程序[1]。實驗室在進(jìn)行檢測參數(shù)不確定度評定時，計算工作量大且較繁瑣。使用Delphi 7[2]開發(fā)測量不確定度分析軟件，可實現(xiàn)輸入檢測結(jié)果及不確定度各分量的值后直接報告測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度。

2 測量不確定度分析原理

測量不確定度是表征賦予被測量值分散性的非負(fù)參數(shù)[3]。進(jìn)行測量不確定度評定，首先分析檢測參數(shù)的不確定度來源，建立測量過程的模型。然后，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評估和計算，包括A類不確定度分量的評估和B類不確定度分量的評估。A類評估對于常規(guī)檢測，測量系統(tǒng)穩(wěn)定、又在B類評估中考慮了儀器的漂移和環(huán)境條件的影響，可以采取預(yù)先評估的方式，再依據(jù)實際測量值得到A類不確定度。對于大部分檢測工作，不確定度各分量不相關(guān)[4]。依據(jù)各分量的不確定度值，可得到B類不確定度。最后計算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度、擴(kuò)展不確定度，報告結(jié)果。

3 軟件開發(fā)過程

3.1 界面設(shè)計

為了方便使用人員錄入數(shù)據(jù)，在軟件的界面設(shè)計上采用一次可以錄入全部數(shù)據(jù)的方式，同時也方便使用人員核對已經(jīng)錄入的數(shù)據(jù)。例如輸入A類不確定度的實驗值如下圖。

圖1 軟件界面設(shè)計

3.2 計算方法設(shè)計

根據(jù)項目目前輸入數(shù)據(jù)的需求：A類不確定度實驗值至多20個數(shù)據(jù)，A類不確定度實測值至多10個，B類不確定度值至多20個，同時考慮軟件擴(kuò)展性采用靜態(tài)生成數(shù)組的方式，以下以A類不確定度的實驗值說明其擴(kuò)展性。

X: array[1..20]of TsuiEdit：//聲明20個A類不確定度的輸入控件

當(dāng)A類不確定度的值可能增加到25個時，首先在界面上新增加5個輸入控件，修改

X: array[1..20]of TsuiEdit：

為

X: array[1..25]of TsuiEdit：，

再將新增加的5個控件放入數(shù)組中如下：

X[21]:= suiEdit21：X[22]:= suiEdit22：X[23]:= suiEdit23：X[24]:= suiEdit24：X[25]:= suiEdit25：

而計算步驟不需要修改，重新編譯生成新的軟件即可完成。

軟件中另外一個可能會變化的需求是分布情況以及計算方法，為此特意編寫了根據(jù)分布名稱求計算分布值的函數(shù)getM，在新增分布情況的計算方法是只需要修改getM函數(shù)即可，計算如下：

function getM（s: String）: Double：

begin

if s = '兩點(diǎn)分布' then Result := 1

else if s = '正態(tài)分布' then Result := 3

else if s = '矩形分布 ' then Result := Sqrt（3）

else if s = '三角形分布' then Result := Sqrt（6）

else if s = '反正弦分布' then Result := Sqrt（2）

else if s = '梯形分布' then Result := 2

else

begin

Result := -1：

ShowMessage（'未知的分布'）：

end：

end：

3.3 計算結(jié)果設(shè)計

為了方便用戶使用，在計算結(jié)果上采用使用用戶自行選擇計算精度的方式，如下圖。

用戶根據(jù)檢測要求，自行錄入精度，軟件再根據(jù)錄入的精度顯示用戶的計算結(jié)果，在一定程度上方便了用戶的使用。

4 使用軟件分析并報告測量不確定度

利用已開發(fā)的測量不確定度分析軟件進(jìn)行測量不確定度分析，將預(yù)評估的測量值、實際測量值、各分量的不確定度值、各分量的分布情況輸入后，可獲得不確定度報告。

4.1 評定煙氣中二氧化硫測定的測量不確定度

檢測依據(jù)方法HJ/T57-2000[5]，使用KN-900SN煙氣分析儀，最大允許誤差D=±5%。事先對某鍋爐煙氣二氧化硫濃度測量進(jìn)行20次重復(fù)獨(dú)立測量，測量結(jié)果見下表。

表1 進(jìn)行n=20次獨(dú)立重復(fù)測量的測量值

HJ/T 57-2000規(guī)定對同一工況進(jìn)行連續(xù)m=3次讀數(shù)，測量結(jié)果分別為145mg/m3、141mg/m3、140mg/m3，取其平均值142mg/m3作為測量結(jié)果。

數(shù)值輸入如下。

圖3 煙氣中二氧化硫測定測量不確定度分析

結(jié)果報告如下。

圖4 煙氣中二氧化硫測定測量不確定度報告

4.2 評定金屬材料抗拉強(qiáng)度的測定測量不確定度

檢測依據(jù)方法GB/T228-2002，使用的儀器設(shè)備：電子拉伸試驗機(jī)、0～25mm千分尺、0～150mm游標(biāo)卡尺。加工10塊標(biāo)稱厚度8. 00mm和標(biāo)稱寬度15. 00mm試樣。對這10個試樣進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測量，測量結(jié)果見表2。

數(shù)值輸入如下。

圖5 金屬材料抗拉強(qiáng)度的測定測量不確定度分析

表2 金屬材料抗拉強(qiáng)度s重復(fù)性測量數(shù)據(jù)

結(jié)果報告如下。

圖6 金屬材料抗拉強(qiáng)度的測定測量不確定度報告

5 結(jié)語

上述分析軟件的建立，實現(xiàn)了按照新修訂的JJF1059.1-2012要求進(jìn)行A類不確定度的預(yù)評估，實現(xiàn)了分量不相關(guān)時B類不確定度的評定，實現(xiàn)了檢測實驗室擴(kuò)展不確定度的評定與報告，大大簡化了實驗室測量不確定度的評估工作，提高了工作效率，切實可行。

[1]中國合格評定國家認(rèn)可委員會. CNAS-CL01:2006，檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則

[2]梁水. Delphi開發(fā)典型模塊大全. 人民郵電出版社

[3]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. JJF1059. 1-2012. 測量不確定度評定與表示

[4]中國合格評定國家認(rèn)可委員會. CNAS-GL05:2011. 測量不確定度要求的實施指南

[5]HJ/T57-2000 固定污染源排氣中二氧化硫的測定定電位電解法. 中國環(huán)境科學(xué)出版社

[6]GB/T228. 1-2010 金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法. 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社