有關(guān)計(jì)量檢測(cè)不確定度的分析

杜小偉 陳二軍

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，質(zhì)量要求越來越重要。計(jì)量作為質(zhì)量的基本保證，逐漸提高了人們對(duì)該措施的認(rèn)識(shí)?！翱茖W(xué)技術(shù)要發(fā)展，計(jì)量需先行”這表明計(jì)量在研究和生產(chǎn)中起著重要作用。還必須有堅(jiān)實(shí)的計(jì)量基礎(chǔ)、先進(jìn)的計(jì)量理念和嚴(yán)格的計(jì)量態(tài)度。在計(jì)量檢測(cè)過程中，應(yīng)盡最大努力減少誤差，認(rèn)真分析不確定度，加強(qiáng)對(duì)不確定度的理解，從而提高計(jì)量檢測(cè)精度。

關(guān)鍵詞：計(jì)量檢測(cè);不確定度;分析

引言

隨著我國(guó)社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求，所以為了滿足人們的需求，就必須不斷提高計(jì)量檢測(cè)的水平，不斷增強(qiáng)計(jì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性，這主要是因?yàn)橛?jì)量是質(zhì)量的重要保證，能夠促進(jìn)科研生產(chǎn)的發(fā)展。所以必須強(qiáng)化計(jì)量人員的計(jì)量意識(shí)，樹立先進(jìn)的計(jì)量理念，嚴(yán)格控制計(jì)量誤差，對(duì)計(jì)量檢測(cè)中確定度進(jìn)行認(rèn)真的分析，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)量檢測(cè)準(zhǔn)確性的不斷提升。

1 測(cè)量不確定度

1.1測(cè)量不確定度定義

測(cè)量不確定度是對(duì)測(cè)量結(jié)果的直接反應(yīng)，作為測(cè)量結(jié)果的一個(gè)參數(shù)，具有明顯的分散性，但是又可以集中地體現(xiàn)測(cè)量的定量結(jié)果。不確定度的表現(xiàn)有很多，標(biāo)準(zhǔn)差就是常用于表現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的一個(gè)指標(biāo)，通過標(biāo)準(zhǔn)差，測(cè)量從業(yè)者可以計(jì)算出置信水平的區(qū)間寬度。由于測(cè)量不確定度的影響因子很多，確認(rèn)測(cè)量不確定度的方式也多種多樣。所以，在對(duì)某一計(jì)量進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，測(cè)量從業(yè)者需要多次計(jì)量，不能把某一次的結(jié)果就當(dāng)做整個(gè)計(jì)量的結(jié)果，而是要通過對(duì)分散的多個(gè)測(cè)量結(jié)果，運(yùn)用貝塞爾公式進(jìn)行運(yùn)算。綜上所述，測(cè)量不確定度是為了完整表達(dá)測(cè)量結(jié)果而存在的。

1.2測(cè)量不確定度意義

測(cè)量不確定度雖然并不能直接指導(dǎo)人對(duì)于生產(chǎn)進(jìn)行某個(gè)非常具體的改良，但是可以通過對(duì)產(chǎn)品及產(chǎn)品部件的測(cè)量結(jié)果，體現(xiàn)出對(duì)測(cè)量結(jié)果的置信程度。這是由于測(cè)量結(jié)果雖然可以直接劃分為合格和不合格兩類，但在測(cè)量過程受到的影響很多。一方面測(cè)量者無法排除測(cè)量工具本身的誤差，另一方面測(cè)量者的主觀對(duì)測(cè)量結(jié)果也有影響。所以，測(cè)量的值并不是百分之百可信的。

2 測(cè)量不確定度來源

測(cè)量不確定度從詞義上理解，意味著對(duì)測(cè)量結(jié)果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度，是定量說明測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量的一個(gè)參數(shù)。實(shí)際上由于測(cè)量的不完善和測(cè)量人員的認(rèn)識(shí)不足，所得的被測(cè)量值具有分散性，即每次所得的測(cè)量結(jié)果是不相同的，而是以一定的概率分散在某個(gè)區(qū)間內(nèi)的許多個(gè)值。

3 計(jì)量檢測(cè)不確定度分析

3.1建立被計(jì)量與影響量間的數(shù)學(xué)模型

如果計(jì)量不確定度的計(jì)量物理量用y表示，影響它的影響和因素用x表示，則數(shù)學(xué)模型是x和y之間的函數(shù)關(guān)系，數(shù)學(xué)模型以數(shù)學(xué)表達(dá)式的形式計(jì)量：y=f（x1，x2，…xn）。在數(shù)學(xué)模型中，有計(jì)量輸出的結(jié)果，x是直接計(jì)量的物理量。f是一種函數(shù)關(guān)系，其中數(shù)學(xué)模型表達(dá)式中沒有符號(hào)元素，例如yx1x2從實(shí)驗(yàn)計(jì)量中獲得的輸入x，u（x）的量可以基于A類標(biāo)準(zhǔn)的不確定度來確定。如果計(jì)量x是根據(jù)其他相關(guān)信息的輸入來確定的，u（x）可以根據(jù)b類標(biāo)準(zhǔn)的不確定度來確定。這兩類規(guī)則之間的差異是它們的評(píng)估方法之間的差異，其中類別的不確定度、基于統(tǒng)計(jì)方法的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算以及基于非統(tǒng)計(jì)方法的B類不確定度。兩種標(biāo)準(zhǔn)之間的區(qū)別是，標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)估B在相同條件下無法計(jì)量的數(shù)據(jù)列，以及類別標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)估需要統(tǒng)計(jì)方法的數(shù)據(jù)列。B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定為基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上求平方后的相應(yīng)方差。B類的標(biāo)準(zhǔn)不確定度首先要用方差，所以開放部分必須跟隨并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的不確定度。B類評(píng)估所需的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可通過檢查相關(guān)信息并考慮可靠性程度較低來實(shí)現(xiàn)。類別自由度不確定性的標(biāo)準(zhǔn)水平是通過減少與限制對(duì)數(shù)量相關(guān)的元素?cái)?shù)量來實(shí)現(xiàn)。

3.2計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

Xi的不確定性權(quán)重主要由輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定性和數(shù)學(xué)模型的靈敏度系數(shù)決定。在計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)的不確定性時(shí)，應(yīng)考慮不同輸入量的相關(guān)性。這些數(shù)學(xué)模型可以根據(jù)評(píng)估和表示計(jì)量不確定性的具體要求來建立。擴(kuò)展不確定度是通過將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以k因子來計(jì)算的。

3.3計(jì)量不確定度的評(píng)定方法及步驟

根據(jù)評(píng)估方法，計(jì)量不確定度可分為A類不確定度和B類不確定度，其中A類不確定度由觀測(cè)欄的統(tǒng)計(jì)分析方法計(jì)量，并表示不確定度標(biāo)準(zhǔn)偏差。對(duì)B類不確定度的評(píng)估不同于觀測(cè)欄的統(tǒng)計(jì)分析，即度類以外的所有不確定性都在B類中評(píng)估。對(duì)于更容易理解或統(tǒng)計(jì)計(jì)算的不確定度類別，計(jì)量一些觀測(cè)分配以計(jì)算這些數(shù)據(jù)在規(guī)定條件下的標(biāo)準(zhǔn)偏差就足夠了，而對(duì)于類別B的不確定度，其必須由基于假設(shè)的經(jīng)驗(yàn)、信息和概率分布的估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示，原始數(shù)據(jù)不是來自觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理，但是，從經(jīng)驗(yàn)和其他信息中獲得的密度概率的函數(shù)與評(píng)價(jià)者的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)范圍和理解水平有關(guān)，并且它們本身包含主觀評(píng)價(jià)的要素，因此評(píng)價(jià)更加復(fù)雜，必須進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)。

4 減少計(jì)量檢測(cè)誤差方法

首先計(jì)量人員應(yīng)不斷的進(jìn)行學(xué)習(xí)，加強(qiáng)對(duì)計(jì)量檢測(cè)的認(rèn)識(shí)，不斷提高自身的計(jì)量檢測(cè)水平，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)相關(guān)計(jì)量法律法規(guī)的了解，并對(duì)檢定規(guī)程進(jìn)行認(rèn)真的鉆研，盡量保證計(jì)量操作科學(xué)、規(guī)范，以此提高計(jì)量檢定的準(zhǔn)確性，與此同時(shí)計(jì)量人員還應(yīng)對(duì)先進(jìn)的檢定技術(shù)以及法律法規(guī)進(jìn)行學(xué)習(xí);其次在檢定之前，應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行檢定校準(zhǔn)，保證計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確、有效，并注意對(duì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器日常維護(hù)，減少計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的磨損;再次開展計(jì)量檢定工作時(shí)，應(yīng)注意計(jì)量檢定周圍環(huán)境，保證溫度以及濕度在允許的范圍之內(nèi)，最大限度減少周圍環(huán)境給計(jì)量工作帶來的不利影響。

結(jié)語

總之，對(duì)不確定度和計(jì)量誤差的良好理解有助于計(jì)量和檢測(cè)水平的不斷提高，因此有必要加強(qiáng)計(jì)量不確定度和誤差的分析，了解不確定度和誤差之間的相關(guān)性。同時(shí)，計(jì)量員必須不斷提高自己的計(jì)量水平，正確使用計(jì)量工具，保證計(jì)量的準(zhǔn)確性，減少計(jì)量分析。為此，計(jì)量人員必須不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的計(jì)量方法，了解相關(guān)法律法規(guī)，從而促進(jìn)計(jì)量和傳感行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

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