不确定度分析

误 差
环境误差
来 源
方法误差(理论误差)
按复杂规律变化的系统误差
人员误差
检验与测试
不确定度分析
误差概念
随机误差
在实际测量条件下，多次测量同一量值，若误差的绝对值和符号 以不可预定的方式变化。
随机误差最 常见的分布 规律是正态
分布
1.在出现的范围上存在有界性。 2.从误差大小规律看，存在单峰性。 3.正、负误差的分布具有对称性。 4.正、负误差具有抵偿性。
测量误差＝测量结果-真值＝（测量结果-总体均值）＋（总体均值－真值） ＝随机误差＋系统误差(代数和)
检验与测试
不确定度分析
误差概念
系统误差
在相同条件下多次测量同一物理量时，如果所产生误差的大小和 符号均保持恒定，或在条件改变时误差能按一定规律改变的误差。
恒定系统误差
设备误差
类
线性系统误差
型
周期性系统误差
检验与测试
不确定度分析
学习目标
应知
1 误差与不确定度的概念 2 误差与不确定度的区别 3 影响不确定度的因素 4 不确定度的计算与表达
应会
1 能分析影响不确定度的因素 2 能计算测量不确定度 3 能表达测量不确定度
训练项目
1 电钻的发热测试不确定度的计算与表达
检验与测试
不确定度分析
测量误差
误差概念
电机绕组采用电阻法，元器件采用热电偶法。 2．测量设备
设备名称 数字直流电桥 多量程混合式记录仪
热电偶 温湿度计
型号 QJ-83 AH3745
J型 ZJ1-2A
测量范围 0～20Ω -200.0～250℃ ±1.0℃ -35℃～45℃
电动工具检验与测试
不确定度分析
3．数学模型
发热测试不确定度分析
按不确定度传播律，输出量估计值 t 的方差为：
确
5.以模拟仪器的读数存在人为偏差；
定
6.测量仪器的分辨力或鉴别力不够；
度
7.赋于计量标准的值和标准物质的值不准；
来
8.引用数据计算的常量与其他参量不准；
源
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。
检验与测试
不确定度分析
不确定度与误差
不确定度 与
随机误差的算术平均值随测量次数的无限增加而趋近于零
检验与测试
不确定度分析
不确定度概念
测量不确定度 是表征合理地赋于被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。
1.被测量的定义不完整或不完善；
测
2.实现被测量的定义的方法不理想；
量
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；
不
4.对被测量过程受环境影响的认识不周全，或对环境条件的测量与控制不完善；
u2(t) c12uR21 c22uR22 c32ut21 c42ut22
其中各分量的灵敏度系数为：
c1
t R1
R2(K t1) R12
c2
t R2
K t1 R1
c3
t t1
R2 R1
c4
t t2
1
电动工具检验与测试
检验与测试
不确定度分析
发热测试不确定度分析
采用B类评定方法
（1）冷态电阻R1给出的不确定度分量
ut11
0.1%4500.1
3
0.55 3
0.3176
根据校准证书，多量程混合式记录仪在100℃点的测量不确定度U95=0.1℃,自 由度eff＝29，查表可知kp＝1.960，服从正态分布，带来的不确定度分量为：
u 因此，不确定度分量
为
R2
uR2
u2 R21
u2 R22
u2 R23
u2 R24
u2 R25
0.00062
(
0.1%R20.01 )20.00042
0.00712
0.00362
3
检验与测试
不确定度分析
发热测试不确定度分析
u （3）环境温度t1给出的不确定度分量 t1
由仪器的说明书可知，多量程混合式记录仪的额定精度为±0.1％±1d，带来 的不确定度分量为：
95％，由此带来的不确定度分量为：
uR14
0.02 2.83
0.0071
u 因此，不确定度分量 R1为
uR1
u2 R11
u2 R12
u2 R13
u2 R14
0.00062 ( 0.1%R10.01)2 0.00042 0.00712 3
检验与测试
不确定度分析
发热测试不确定度分析
（２）热态电阻R2给出的不确定度分量 uR2
检验与测试
不确定度分析
不确定度分类
不确定度的评定方法
A类评定
用对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度。
以样本的算术平均值作为被测量的估计（即测量结果），以平均值的实验标 准差作为测量结果的标准不确定度。
B类评定
用不同于对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度。
是根据经验或资料及假设的概率分布估计的标准偏差表征。
当测量结果是由若干个其他量的值求得时，按其他各量的方差和协
合成标准不确定度 方差算得的标准不确定度。表征测量结果的分散性。
扩展不确定度
扩展不确定度是确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之值分布
的大部分可望含于此区间。U=ku，k值一般为2 或3。
不确定度分析
发热测试不确定度分析
发热测试不确定度分析方法 1．测量方法
由仪器的说明书可知，数字直流电桥在(0～19.999Ω)的分辨力为0.001Ω， 基本误差限为±0.1％Rx±1db，服从均匀分布，带来的不确定度分量为：
uR21
3
0.001 3
uR22
0.1%Rx 0.001 3
0.1%R20.01 3
根据校准证书，数字直流电桥在5Ω点的扩展不确定度为0.0008Ω(k＝2)， 带来的不确定度分量为：
uR11
3
0.001
3
0.0006
uR1
uR12
0.1%Rx 0.001 3
0.1%R10.01 3
根据校准证书，数字直流电桥在5Ω点的扩展不确定度为0.0008Ω(k＝2)，带来的不确定度
分量为：
uR13
0.0008 2
0.0004
由经验值，测试表笔与测试点之间的接触电阻最大值为0.02Ω，服从正态分布，置信概率为
误差
测量不确定度:表明赋于被测量之值的分散性，是与人们对被测量的认 识程度有关，通过分析和评定得到的一个区间
测量误差:表明测量结果偏离真值的差值，它客观存在但人们无法准确 得到
不确 定度 类别
标准不确定度:用标准（偏）差表示 ,符号为u
扩展不确定度:是将标准不确定度扩展的k倍得到的，符号为U,
k为包含因子，即U=kuc,k一般为2或3。
uR23
0.0008 2
0.0004
检验与测试
不确定度分析
发热测试不确定度分析
电阻R2测量带来的不确定度除了与R1相同的部分外，还包括测量时间延误带来 的测量不确定度，使用外推法的最大误差为0.01Ω，服从正态分布，置信概率为95 ％，由此带来的不确定度分量为：
uR25
0.01 2.83
0.0036