GB/T 27418-2017 测量不确定度评定和表示.pdf

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GB/T 27418-2017 是中国国家标准,全称为《测量不确定度的评定和表示》。该标准规定了测量不确定度的评定方法和表示方式,是测量领域中关于测量结果可信度的重要准则。

测量不确定度是指对测量结果的量值所赋予的,与该值相关的分散性,它表示了人们对被测量值的置信程度。在测量过程中,由于测量设备、环境、操作等因素的影响,测量结果可能存在一定的不确定性。GB/T 27418-2017 标准提供了如何计算和报告测量不确定度的详细步骤,包括:

1. 确定测量不确定度来源:这包括测量设备、测量方法、环境条件、操作人员等因素对测量结果的影响。

2. 评定不确定度:根据不确定度来源,采用合适的方法(如贝叶斯分析、方差分析等)估算不确定度的大小。

3. 不确定度的表示:通常采用标准不确定度(符号为u)和合成不确定度(符号为uc)的形式。标准不确定度是单个测量结果的不确定度,而合成不确定度是所有不确定度分量的组合。

4. 不确定度的报告:包括不确定度的量值、单位、表示形式(如标准偏差形式或相对标准偏差形式)等。

GB/T 27418-2017 是科研、工程、计量检验等领域中进行测量结果评价和报告的重要依据,有助于提高测量结果的可信度和透明度。

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GB/T274182017

B.1.4.1如果改变测量结果所依赖的客个量,就可以用统计方法评定其不确定度。然而由于时间和资 原有限,实际做到的可能性很小。测量结果的不确定度通常用测量的数学和不确定度传播律来评 定。本标准中,假设测量能被数学化,其化程度与测量所需的准确度要求相应, B.1.4.2由于数学可能不完善,所有相关量应该尽可能充分地按实际情况变化,以便不确定度评 定能够基于尽可能多的观测数据之上。可行时,为可靠地评定不确定度,应该根据长期的定量数据建立 测量的经验,并使用核查标准和控制图指明测量过程是否处于统计控制。当观测数据,包括对同 被测量多次独立的测量结果,证明不完善时,应该修改数学。良好设计的实验方案也非常有助 于对不确定度进行可靠地评定,并且其本身是测量技巧的重要部分。 B.1.4.3为判断测量系统是否正常运行,通常要把实验观测到的输出量的变异性,也就是实验标准差 与表征该测量结果的各项不确定度分量合成得到的预期的标准差作比较。这种情况下,只需考虑对输 出值的实验观测变异性有贡献的分量(不论由A类还是B类评定得到)。 注:把对变异性有贡献和没有贡献的分量分成两组并适当标记将有助于进行分析。 B.1.4.4有些情况下,测量结果的不确定度评定中可不必包括为补偿系统影响而使用的修正值的不确 定度。尽管已经评估了其不确定度,如果它对测量结果的合成标准不确定度没有显著贡献,在评定不确 定度时可以忽略不计。如果修正值本身与合成标准不确定度相比不显著时,修正值也可忽略不计。 B.1.4.5在实际工作中,尤其在法制计量领城中,经常发生这样的情况:对被检样品的测量是通过与 个测量标准比较而进行的,相对于测量所需的准确度来说,测量标准及比较程序(方法)引人的不确定度 可以忽略。例如,用一组已校准的标准础码去校准商用秤的准确度,在这种情况下,测量可被视为是要

GB/T274182017

确定被校仪器的误差,因为不确定度的分量非常小而可以忽略(见D.2.4.2) B.1.4.6由测量结果提供的被测量的估计值有时可依据所用的测量标准的值来表示,而不是按国际单 立制的有关单位来表示。这种情况下,测量结果的不确定度比用国际单位制有关单位表示结果时明显 地小(实际上被测量已经被重新定义为测量值与标准值之比)

失误。 B.1.4.8虽然本标准提供了评估不确定度的框架,但不能替代周密的思考、理智的诚实和专业的技巧。 不确定度的评定既不是例行的任务,也不是纯粹的数学,它取决于对测量和被测量的本质的充分理解和 认识。所以测量结果的不确定度评定的质量和实用性主要取决于对赋值有贡献的影响量认识的程度、 细致的分析和齐全性。 B.1.4.9本标准中使用的术语“测量结果”是基于VIM第2版的定义“由测量所得到的赋予被测量的 值”,测量结果主要是指测得的量值,虽然VIM第2版也说明在完整表述测量结果时应包含测量不确定 度,但并没有规定测量不确定度是测量结果的一部分。在VIM第3版中,“测量结果”的定义为“与其他 有用的相关信息一起赋予被测量的一组量值”GB/T 17850.5-2017 涂标准下载,测量结果通常用单一测得的量值和对应的测量不确定度 表示,强调了测量不确定度通常应作为测量结果的一部分,与测量结果同时给出。本标准没有根据 VIM第3版的变化修改使用术语“测量结果”的内容,建议在使用本标准时注意

B.1.4.8虽然本标准提供了评估不确定度的框架,但不能替代周密的思考、理智的诚实和专 不确定度的评定既不是例行的任务,也不是纯粹的数学,它取决于对测量和被测量的本质的充 认识。所以测量结果的不确定度评定的质量和实用性主要取决于对赋值有贡献的影响量认计 细致的分析和齐全性

直”,测量结果主要是指测得的量值,虽然VIM第2版也说明在完整表述测量结果时应包含测量不确定 度,但并没有规定测量不确定度是测量结果的一部分。在VIM第3版中,“测量结果”的定义为“与其他 有用的相关信息一起赋予被测量的一组量值”,测量结果通常用单一测得的量值和对应的测量不确定度 表示,强调了测量不确定度通常应作为测量结果的一部分,与测量结果同时给出。本标准没有根据 VIM第3版的变化修改使用术语“测量结果”的内容,建议在使用本标准时注意,

B.2“直”值、误差和测量不确定度

术语“真值”在传统的关于不确定度的出版物中一直在使用,但在本标准中不采用,其理由在本附录 中闸述。 术语“被测量”,“误差”和“不确定度”经常被误解,因此本附录讨论了它们的基本概念。 本附录中展示了两张图(图B.1、图B.2),用图示法说明为什么在本标准中采用的不确定度概念是 以测量结果以及评定的不确定度为基础的.而不是基于不可知量“直”值和误差

B.2.1.2通常,对被测量的定义要规定其一定的物理状态和条件

声音在由摩尔分数为N,=0.7808,O;=0.2095,Ar=0.00935,CO三0.00035成分组成的干燥空气中,温度 .15K和压力力=101325Pa时的速度

B.23“直”值和已修正的值

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B.2.3.1即使复现量实际上完全满足被测量的定义,为了得到预期的测量结果,应修正复现量的测量 结果与被测量之间的差异。对其他所有已别识的显著的系统影响也应进行修正。虽然最终的已修正结 果有时被视为被测量的“真”值的最佳估计,但是实际上该结果只是被测量的量值的最佳估计。 B.2.3.2举一个例子,假设被测量是某给定板材在规定温度时的厚度。将样品放至接近规定的温度 用千分尺测量其特定位置的厚度,在相同的测量位置、温度及千分尺所施加的压力下,测出的厚度就是 复现量。 B.2.3.3先要确定测量时的温度和所施加的压力,考虑干分尺的校准曲线、温度偏差及样品在干分尺 夹持力下的微小变形的影响,对复现量进行修正。 B.2.3.4已修正的测量结果可以称为“真”值的最佳估计值,这种意义上的“真”就可以认为是完全满足 被测量定义的量值。但是干分尺在板材的不同部位测量时复现量就会不同,就会有不同的“真”值。然 而,真值应与被测量的定义一致,因为后者不规定在板材的特定位置上测量厚度。因此在这种情况下, 由于被测量的定义不完整,“真”值就有一个不确定度,可以通过在板材的不同位置上的测量来评定其不 确定度。从某种意义上说,每个被测量都具有一个“本征”不确定度。原则上说这种不确定度是可以用 某种方法估计的。这就是被测量可被测定的最小的不确定度。达到这样的不确定度的每个测量可以认 为是被测量的最佳可能的测量。为了获得更小的不确定度,就要求对被测量作更加完整的定义。 注1:在本例中,被测量的说明还留有许多说明其他因素的余地。如大气压力、湿度、板材在重力场中的姿态、支撑 方式等也可能对厚度有影响。 注2:虽然应当对被测量给出足够详细的定义DL/T 1018-2019标准下载,使由于定义不完整而引人的不确定度与要求的测量准确度相比可以 忽略,但应认识到,这一点经常是不现实的。例如,由于假设某些影响可以忽略而没有规定其参数,实际上这 种假设是不合理的;也可能隐含着某些不可能完全满足的条件及其实现的不完善有时很难被考虑到,由此导 致定义可能是不完整的。举例:以B.2.1.2的例子而言,声音的速度意味着无穷多个幅度非常小的平面波,测 量不满足这些条件的程度、衍射和非线性影均需要考虑在内。 注3:对被测量的规定不充分会导致不同实验室的测量从表面着来是同样的量,其测量结果之间却不一致, B.2.3.5本标准中避免使用术语“被测量的真值”或“量的真值”(常缩写为“真值”),因为“真”字被视为 多余的。“被测量”意味着“受测量的特定量”,因此“被测量的值”意思是“受测量的特定量的值”。由于 “特定量”通常理解为有限的或规定的量,在“被测量的真值”(或“量的真值”)中的形容词“真”是不必要 的一一被测量(或量)的“真”值就是被测量(或量)的值。此外,正如前面讨论所指出的,“真值”这一词仅 易一个理相的概今

2.3.5本标准中避免使用术语“被测量的真值”或“量的真值”(常缩写为“真值”),因为“真”字被视 余的。“被测量”意味着“受测量的特定量”,因此“被测量的值”意思是“受测量的特定量的值”。由 定量”通常理解为有限的或规定的量,在“被测量的真值”(或“量的真值”)中的形容词“真”是不必 一被测量(或量)的“真”值就是被测量(或量)的值。此外,正如前面讨论所指出的,“真值”这一词 一个理想的概念

一个已修正的测量结果不是被测量的值一一也就是说因为复现量的测量不完善而存在着误差。观 则值的随机变化(随机影响)、系统影响的修正值确定的不充分和对某个物理现象的认识不充分(也是系 流影响)都会使测量不完善。无论是复现量的值还是被测量的值都不可能准确知道,所能知道的只是它 门的估计值。在前面的例子中测得的板材的厚度可能存在误差,也就是说可能与被测量的值(板材的厚 度)存在差异,因为以下因素均可能对测量结果的未知误差有贡献:

GB/T27418201

DBJ04∕T 390-2019 基坑工程装配式钢支撑技术标准b)千分尺校准的不完善; c)温度和所施加压力测量的不完善; d)对温度、大气压力和湿度对样品或于分尺的影响的认识不充分

3.2.5.1尽管导致测量误差的贡献量的准确值未知或不可知,但与引起误差的随机影响和系统影响有 关的不确定度是可以评定的。但是即使评定的不确定度很小,仍然不能保证测量结果的误差很小。可 能由于认识不到而忽略某个系统影响,因此测量结果的不确定度并不一定能表明测量结果接近被测量 值的程度,它只不过是现有可利用的知识下与最佳值接近程度的一种估计。 B.2.5.2测量不确定度表明了一个事实,对给定的被测量和给定的该被测量的测量结果,存在的不是 个值,而是分散在测量结果附近的无穷多个值,这些值是与所有的观测值和数据以及人们对物理世界 的认识相一致的,并按不同的置信度赋予被测量的。 B.2.5.3幸运的是在许多实际测量情况中,本附录讨论的许多情况无需考虑,例如当被测量被很好地 定义时;当标准或仪器是用可溯源到国家标准的公认的参考标准校准时;以及当校准修正值的不确定度 与仪器示值的随机影响或有限的观测次数引入的不确定度相比不显著时(见C.4.3)。然而,对影响量及 它们的影响认识不足常会对测量结果的不确定度有显著的贡献

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