怎样认识“示值误差的不确定度”

怎样认识“示值误差的不确定度”
怎样认识"示值误差的不确定度''
一
,问题的提出
对于术语"测量不确定度".
JJF1001—1998《通用计量术语及定
义》和JJF1059—1999(84量不确定度
评定与表示》中给出的定义均为"表
征合理地赋予被测量之值的分散性.
与测量结果相联系的参数".明确指
出不确定度仅与测量结果相联系.而
与其他概念无关.
对于测量仪器.其"示值"即为
"测量仪器所'给出的量的值"
(JJ『F1001—1998),不加修正的情况
下示值即为测量结果.仪器的最大
允许误差反映了被测量的真值所处
的范围.实际上表达了仪器测量结果
的不确定度的概念.
对于一些文章和检定规程使用的
术语"示值误差的不确定度".将"示值
误差"和"不确定度"两个概念直接放
在一起,总感到有些概念表达得不清
晰,在此提出一些不同看法.希望能够
引起对此问题的关注和讨论.
二,怎样理解"示值误差的不确
定度"
对于测量结果的不确定度.可以
看作是由于对被测量之值认识不足. 从而对测量结果不能确定的程度.由于从未发现有关"示值误差的不确定度"的定义,我们是否可以仿照此概念,将其理解为:由于对示值误差的
认识不足,从而对示值误差不能确定的程度.
但是,测量结果和示值误差是完
全不同的两个概念,简单地套用不能像对测量结果一样将"示值误差"和68
口中国计量科学研究院李锐
"不确定度"两个概念联系在一起.一般情况下,示值误差是不可知的(即根本就是不能确定的),我们只能根据对测量仪器给出的最大允许示值误差值估计正常情况下示值误差的范围.只有在特定的情况下,例如我们使用仪器检测已知其量值的标准件,此时标准件的检定值可以看作是约定真值. 测量结果与约定真值之差即为示值误差.但是,对"示值误差的不确定度",
至少可以有以下l一种理解:
第一种理解.根据定义.示值误
差的表达式为:
示值误差:示值一(约定)真值(1)
在(1)式中,示值即为测量结果.
一
旦测量结束,测量结果即已确定.
不可能存在任何不确定的因素:如果能够得知真值,示值误差即已确定,
不存在分散性的概念.因此也就没有不确定度;但由于使用的是约定真值.而约定真值的取值是有分散性的.因此.示值误差的不确定度就是
约定真值的不确定度,即标准件的检定结果的不确定度.
第二种理解,将示值误差看作是
多个变量的函数:
le=f~xl,2,3……)(2)
式中,为示值误差,.为各
种影响量,根据不确定度的求解方法.对式中所有能够影响到最终结果的影响因素求偏导.可得到各影响
量的传播系数c和各不确定度分量的标准差.,将所有这些分量(可能含
有按A类和B类方法评定的多个分量)进行合成,得到示值误差的合
成不确定度和一定置信概率下的扩展不确定度.由于.,:,"….-Xn)是
由示值和约定真值两部分组成.这两部分的测量结果是在不同的时间,不同的地点,使用不同的设备或方法测量得到的.因此它们之间的相关系数必然为零.那么以上求解过程得到的将是有关示值的不确定度和有关标准值的不确定度两个分量,其实也就
是仪器测量结果的不确定度和标准件的检定结果的不确定度这样两个分量的合成.
第三种理解,有人认为在由(1)
式求示值误差的不确定度时.影响示值或约定真值的因素中有部分因素对示值误差的不确定度没有贡献.因此只能考虑那些对示值误差造成影响的分量.但什么样的因素有贡献,
什么样的因素没有贡献,则没有明确的标准来划分.因此,按第三种理解
作出的不确定度分析可能差别很大. 每个人都可以得出不同的结论.
三,使用"示值误差的不确定度"
术语的条件
1.需要定义
JJF1002—2000规定,当使用没有
定义的术语时,需给出定义.,笔者经
多方查询.至今未见到"示值误差的
不确定度"这一术语的定义.对其物
理意义也未能得出明确的概念.
2.需要统一其评定方法
对于"测量结果的不确定度".我
们有规程JJF1059—1999(80量不确定度评定与表示》规定了评定的方法, 而对于"示值误差的不确定度",则未
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测量不确定度理解与应用
误羹与不确定虞
复现性与测量不确定度评定
一
,问题的提出
1995年欧洲分析化学中心(A FocusforAnalyticalChemistryinEu. rope)出版了<<EURACHEMGuide)), 1997年他们与分析化学国际溯源性合
作组织共同进行修订的((EURACHEM/ CITACGuide:QuantifyingUncertainty inAnalyticalMeasurement))作为第二版
发布.本文简称为(QUAM).该书的汉
译本有两个,可参阅中国计量出版社
出版的《量化分析测量不确定度指南》或《化学分析中不确定度的评估指南》.其中的第6例:动物饲料中粗纤维测定结果不确定度评定中,将输出量:
粗纤维的质量分数w(fibre)按试验过程的量方程(原书所用式子是个非规范
化的数值方程)进行计算.
(fibre'l=
U
式中:一样品质量:6——测
定过程中灰化后的质量损失:c——
空白试验中灰化后的质量损失.
根据检测规范所规定的测量程
序来识别和分析不确定度的来源.利
口国家质检总局
中科院武瘸毒
如下的评定:
有一批实验室协同参与了检测,
针对5种不同样品A,B,…,E,由这些
实验室在重复性条件下,按所规定的
测量程序,包括对样品的研磨,重复
观测5次.每个实验室对每种样品的5 次平行试验结果,按贝塞尔公式(参
~((JJF1059)式(1))计算出实验室内部
的重复性标准偏差S,,其所得被测量W 的最佳估计值之间.亦可按贝塞尔公
式计算出实验室之间的复现性标准
偏差s.《QUAM》给出了以下的结果汇总:
《QUAM》在给出表1时说明:作
为方法内部评估的一部分.每一个内
部重复性评估是基于5次重复实验.
由于内部S与协同试验结果中的S,大小相当,说明每个实验室中方法精密
度与参与协同试验的这一批实验室
的方法准确度相近(本文作者按.这
里所指的方法精密度就是方法的重
复性标准偏差),因此.在评定方法的
不确定度中.可以使用协同试验复现
性标准偏差S.为了评定测量结果的
不确定度.需要考虑是否还有未被协
同试验包括的其他效应导致的分量.
表1给定的方法下.实验室间和实验
室内的重复观测结果
样品纤维质量分数×10
协同试验结果
内部s,
平均值wSS,
A2.30.2930.1890.193
Bl2.10.5630.3580.3l2
C5.40.3900.2640.259
D3.40.3740.2320.2l3
El0.10.5750.39l0.327
可以看出,对样品的前处理中有
可能导致的不确定度已包括在
内.而其他方面影响测量结果的
参数与方法巾使用的萃取和干
燥条件有关,需要分别研究以保
证实验室偏差得到控制(与复现
性标准偏差比较很小)而要考
虑的参数则有:
1.灰化的质量损失
与酸浓度,碱浓度,酸消化
时间,碱消化时间,干燥温度和
见有关评定方法的规定或说明.即使确定度,这种情况下,没有必要使用定度"可以由上述两个不确定度共
认为评定方法与测量结果的不确定度"示值误差的不确定度"这样一个概表征,不一定需要建立新的概念.
评定方法一致.我们至少还需要知道念.(3)"示值误差的不确定度"与,亍
哪些因素与其相关.否则.按照上文给(2)"示值误差的不确定度"与示值(测量结果)和约定真值的不确定
出的三种理解方式,可得j三种结论:值(测量结果)和约定真值的不确定度部分相关,这种情况下,应给出
(1)"示值误差的不确定度"仅与度均相关,因此其值等于与其测量结确的判别标准,以区别何种冈素如
约定真值的不确定度相关,因此约定果的不确定度与约定真值不确定度处理.使不同人员做出的不确定度分
真值的不确定度就是示值误差的不的合成.也就是说,"示值误差的不确析结果能够大致相同.0
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