测量不确定度基础知识53页PPT
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测量不确定度基础知识(精)ppt课件
mA
；.
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②合并样本标准差
采用贝塞尔公式计算实验标准差，如果测量次数太少，其本 身就有较大的不确定度。
如果测量系统比较稳定，而又无法在重复条件下增加测量次 数，为了获得可靠的实验标准差，在规范测量中，可以采用合并 样本标准差的方法得到可靠的测量列单次测量的标准差。
例如：测量m 组（或m 台）相同的样本 ，每组进行n 独立测
残差
(%)
i
0.004
0.026
0.016
0.006
-0.014
-0.014
0.004
• 测量结果平均值为:
15
xi
x 1 0.404%
• 测量列标准差为:
15
15
1
• 平均值标准差为: 0.009%
x 15 ；.
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不确定度A类评定几点说明
① 如果为客户所做的某项测量不是实验室的常规测量，则不确定 度的A 类评定应随该项测量实时进行。
由数学模型对各输入量求偏导数确定灵敏系数，然后由输入量 的标准不确定度分量求输出量对应的标准不确定度分量。
6). 求合成标准不确定度
利用不确定度传播率，对输出量的标准不确定度分量进行合 成。
；.
6
7). 求扩展不确定度
根据被测量的概率分布和所需的置信水准，确定包含因子，由合 成标准不确定度计算扩展不确定度。
• 包含因子：为获得扩展不确定度，作为合成不确定度乘 数的数字因子（亦有称覆盖因子、扩展因子）
• 包含区间：基于可获得的信息，能赋予某量的值所处 的区间，该区间与一定高的概率相联系。 • 置信水平（包含概率 ）：与包含区间相联系的概率。
；.
3
(二). 不确定度的主要来源
第4章测量不确定度PPT课件
根据概率论与数理统计所定义的自由度，在n个变量vi的平方和
个vi之间存在着k个独
n
立的线性约束条件，即n个变v量i 2中独立变量的个数仅为n-k，则称平方和
自由度为n-k，自由度用υ表i1示，
用贝塞尔公式
计算单次测量标准差σ
中，若n 的
n
vi2
由残余误差代数和为零n的性k 质，式中i 1
的n个变量vi之间存在唯一的线性约n束条件
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❖1981年10月国际计量委员会提出了建议书（CI-1981），同意INC-1。
❖1986年组成国际不确定度工作组，负责制定用于计量、生产、科学研究中的不确定度指 南。 ❖1993年出版了《测量不确定度表示指南》（Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement，简称GUM）。 ❖1999年国家质量技术监督局批准发布了JJF 1059-1999 《测量不确定度评定与表示》, 这规范原则上等同采用了GUM的基本内容。作为我国统一准则对测量结果及其质量进 行评定、表示和比较。
第25页/共71页
（二）自由度的确定 1、标准不确定度A类评定的自由度：
对A类评定的标准不确定度，u=σ，其自由度υ即为标准差σ的自由度。 不同的标准差计算方法对应不同的自由度，例如：用贝塞尔公式计算标准差， 其自由度υ=n-1，表4-1列出了其他几种标准差计算方法，不同的测量次数所对应 的标准差的自由度。
第26页/共71页
2、标准不确定度B类评定的自由度：
对B类评定的标准不确定度u，由估计u的相对标准差来确定自由度，其自由
度定义为
σu —评定u的标准差； σu/u —评定u的相对标准差。 例如：
测量不确定度的基础知识.ppt
2、 ms 100.02147g U ................... 0.95 0.79mg
3、 ms = 100.02147(79)g 括号内的数字的末位与前面结
果的末位对齐。
（当没标明概率时，默认为0.95） 强烈推荐使用第一种方式。
2020/8/16
6
【例2】 测得炮弹的初速度为3472.6m/秒，其不确定 度为0.8m/秒,可表示为：
误差=测量结果-真值
xt
| xt|
| x t | U
P(| x t | U ) 0.95
P(U x t U ) 0.95
P(U x t x U ) 0.95
P(x U t x U ) 0.95
2020/8/16
13
1.不确定度可以理解为误差的概率上确界 [（最小）
上界]，它不是数学意义下的（最小）上限。
2020/8/16
8
（三）、测量不确定度的定义和解释
不确定度定义：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。（2.11）
不确定度U是与测量结果相联系的参数，它合理地
表示被测量之值的分散性。
从定义看，首先不确定度是一个数值（参数）；其 次用它来表示的是测量值的分散性；最后说明该 参数是与测量结果相联系的。
显然有：
2020/8/16
4
不确定度 （U值）“区间宽度” 与“置信水 平（概率）” 紧密相关，在相同的条件下： 置信水平越大， U值越大。
2020/8/16
5
（二） 测量不确定度的表示 (8.8) 【例1】 天平测得砝码为100.02147g，其不确定度为
0.79mg，结果表示为：
1、 ms = (100.02147 0.00079)g
3、 ms = 100.02147(79)g 括号内的数字的末位与前面结
果的末位对齐。
（当没标明概率时，默认为0.95） 强烈推荐使用第一种方式。
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【例2】 测得炮弹的初速度为3472.6m/秒，其不确定 度为0.8m/秒,可表示为：
误差=测量结果-真值
xt
| xt|
| x t | U
P(| x t | U ) 0.95
P(U x t U ) 0.95
P(U x t x U ) 0.95
P(x U t x U ) 0.95
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1.不确定度可以理解为误差的概率上确界 [（最小）
上界]，它不是数学意义下的（最小）上限。
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（三）、测量不确定度的定义和解释
不确定度定义：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。（2.11）
不确定度U是与测量结果相联系的参数，它合理地
表示被测量之值的分散性。
从定义看，首先不确定度是一个数值（参数）；其 次用它来表示的是测量值的分散性；最后说明该 参数是与测量结果相联系的。
显然有：
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不确定度 （U值）“区间宽度” 与“置信水 平（概率）” 紧密相关，在相同的条件下： 置信水平越大， U值越大。
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（二） 测量不确定度的表示 (8.8) 【例1】 天平测得砝码为100.02147g，其不确定度为
0.79mg，结果表示为：
1、 ms = (100.02147 0.00079)g
测量不确定度培训PPT课件
x 45.4 45.3 45.5 45.4mA 3
的标准不确定度为：
u( x) s( x) 0.074mA 0.04mA
m
3
12
2）测量不确定度的B类评定
B类不确定度评定是根据经验和资料及假设的概率分布估计的标准 （偏）差表征，也就是说其原始数据并非来自观测列的数据处理，而 是基于实验或其他信息来估计，含有主观鉴别的成分。 评定基于以下信息：
估计方差为
u2(m) (80μg)2 6.4 109 g2
相应的相对标准不确定度urel(m)为
urel (m)
u(m) m
80 109
16
表2.2 正态分布情况下包含概率(置信概率)
与包含因子之间的关系
p(%) 50 68.27 90 95 95.45 99 99.73
这k种p情况0.在67以“1等”使1.用64的5 仪1.器96中0 出现2最多2。.576 3
26
4） 确定扩展不确定度U或Up
扩展不确定度： expanded uncertainty
合成标准不确定度与一个大于1的因子的乘积。
U=k uc(y) 或Up＝ kp uc(y)
包含因子
27
3 .测量结果和不确定度报告
测量结果是“一组量值”，也就是说，测量结果y 是一个“区间”，可表示为：
yysU 式中，ys是测得的量值，U是测量不确定度。
——权威机构发布的量值； ——有证标准物质的量值； ——生产企业提供的技术说明文件； ——校准证书（检定证书）或其他文件提供的数据、准确度的等级或级别，包括目前 仍在使用的极限误差、最大允许误差等；
——手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度； ——规定试验方法的国家标准或类似技术文件中给出的重复性或复现性。 ——根据人员经验推断的极限值等。
的标准不确定度为：
u( x) s( x) 0.074mA 0.04mA
m
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2）测量不确定度的B类评定
B类不确定度评定是根据经验和资料及假设的概率分布估计的标准 （偏）差表征，也就是说其原始数据并非来自观测列的数据处理，而 是基于实验或其他信息来估计，含有主观鉴别的成分。 评定基于以下信息：
估计方差为
u2(m) (80μg)2 6.4 109 g2
相应的相对标准不确定度urel(m)为
urel (m)
u(m) m
80 109
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表2.2 正态分布情况下包含概率(置信概率)
与包含因子之间的关系
p(%) 50 68.27 90 95 95.45 99 99.73
这k种p情况0.在67以“1等”使1.用64的5 仪1.器96中0 出现2最多2。.576 3
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4） 确定扩展不确定度U或Up
扩展不确定度： expanded uncertainty
合成标准不确定度与一个大于1的因子的乘积。
U=k uc(y) 或Up＝ kp uc(y)
包含因子
27
3 .测量结果和不确定度报告
测量结果是“一组量值”，也就是说，测量结果y 是一个“区间”，可表示为：
yysU 式中，ys是测得的量值，U是测量不确定度。
——权威机构发布的量值； ——有证标准物质的量值； ——生产企业提供的技术说明文件； ——校准证书（检定证书）或其他文件提供的数据、准确度的等级或级别，包括目前 仍在使用的极限误差、最大允许误差等；
——手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度； ——规定试验方法的国家标准或类似技术文件中给出的重复性或复现性。 ——根据人员经验推断的极限值等。
测量不确定度PPT
20
对任意实数x1 ,x2( x1＜ x2),有
P(x1 x2) P( x2) P( x1) F(x2) F(x1)
注:
若已知ξ的分布函数F(x),就可求出ξ落在 上的概率. 单独点的概率在连续情况下通常为0。
(x1,x2]
21
对随机变量所有可能的取值x(i=1,2,…),若可列出分布 函数
14
1.3.2 测量不确定度的分类
测量不确定度是与测量结果相关联的参数， 表示合理赋予的被测 量之值的分散性。该参数用标准偏差（或其倍数）表示，或用置信区 间的半宽表示。测量不确定度一般由多个分量组成，把用统计方法评 定的分量称为Ａ类评定，用其它方法评定称为Ｂ类评定．
１、Ａ类评定的不确定度称为Ａ类不确定度。 ２、Ｂ类评定的不确定度称为Ｂ类不确定度。
异常值系统误差41异常值概述42异常值剔除准则43系统误差概述44系统误差的发现45在测量过程中减小系统误差的常用方法46小结51概述52利用方差性质求合成方差53不确定度传播律54不相关的输入量55相关的输入量56小结61扩展不确定度的表示方式62算术平均值的扩展不确定度63包括因子k值的选择64有效自由度v65扩展不确定度的另一种表示方式66用简便方法选择包含因子k值67有效自由度是否大于10的判断68小结71概述72权与加权算术平均值73加权算术平均值的方差74加权算术平均值的实验标准偏差75小结81概述82最小二乘法原理83线性方程的参数最小二乘估计84小结第一章
（注：Ａ类和随机，Ｂ类和系统不一定存在简单的对应关系）
15
1.3.3 测量不确定度的来源
１、被测量的定义不完整、定义值复现不理想及测量方法不 理想。
２、测量设备不完善，在数据处理时所引用常数及其他参数 值不准确。
对任意实数x1 ,x2( x1＜ x2),有
P(x1 x2) P( x2) P( x1) F(x2) F(x1)
注:
若已知ξ的分布函数F(x),就可求出ξ落在 上的概率. 单独点的概率在连续情况下通常为0。
(x1,x2]
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对随机变量所有可能的取值x(i=1,2,…),若可列出分布 函数
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1.3.2 测量不确定度的分类
测量不确定度是与测量结果相关联的参数， 表示合理赋予的被测 量之值的分散性。该参数用标准偏差（或其倍数）表示，或用置信区 间的半宽表示。测量不确定度一般由多个分量组成，把用统计方法评 定的分量称为Ａ类评定，用其它方法评定称为Ｂ类评定．
１、Ａ类评定的不确定度称为Ａ类不确定度。 ２、Ｂ类评定的不确定度称为Ｂ类不确定度。
异常值系统误差41异常值概述42异常值剔除准则43系统误差概述44系统误差的发现45在测量过程中减小系统误差的常用方法46小结51概述52利用方差性质求合成方差53不确定度传播律54不相关的输入量55相关的输入量56小结61扩展不确定度的表示方式62算术平均值的扩展不确定度63包括因子k值的选择64有效自由度v65扩展不确定度的另一种表示方式66用简便方法选择包含因子k值67有效自由度是否大于10的判断68小结71概述72权与加权算术平均值73加权算术平均值的方差74加权算术平均值的实验标准偏差75小结81概述82最小二乘法原理83线性方程的参数最小二乘估计84小结第一章
（注：Ａ类和随机，Ｂ类和系统不一定存在简单的对应关系）
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1.3.3 测量不确定度的来源
１、被测量的定义不完整、定义值复现不理想及测量方法不 理想。
２、测量设备不完善，在数据处理时所引用常数及其他参数 值不准确。
测量不确定度(根据教材编)PPT课件
确定度，也叫用估计的方法。 合成标准不确定度 当测量结果是由若干个其它量求得时，按其它
各量的方差和协方差算得的标准不确定度，通常用数学符号 u c 表
示。
-
16
三、测量不确定度基本知识
3.1 测量不确定度的基本定义
❖ 扩展不确定度 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。通常用U表示。
-
10
二、数理统计基本知识
2.3.1 正态分布及其特征值
当n趋近于无穷大时，按随机误差的直方图绘制出的一条连续的分
布曲线，具有单峰、对称和有界的特征，此条曲线称之为正态分布曲线。
1）总体均值确定了曲线中心在X轴上的位 置，其值等于无穷多次测量结果的平均值。
2）方差是无穷多个观测值Xi与总体均值u 之差的平方的平均值。
2）通常，总体标准偏差和样本标准偏差都简称为标准偏差。
3)在同一个分布类型中，无论标准偏差大小，在
的区间内的置信概率都是相等的。例如正态分布为68.27%，
4）在同一个分布中，不同的观测值有不同的误差，而标准偏差是表征所 有观测值分散性的统计量，是共同的。
5）当报告多次测量结果的平均值时,应报告平均值分布的标准偏差:
样一项约束条件，所在在n项残差中有一项是不独立 的，故自由度v=n-1。如果有两个变量，就会有两 项约束条件，自由度v=n-2。
通常用自由度来度量样本方差和实验标准偏差的 可靠程度
-
14
二、数理统计基本知识
2.4 标准偏差的主要性质
1）用标准偏差表征量值的分散性，统计价值显著，并且较为灵敏。（表 示分散性的量还有极差、最大残差、平均偏差）
-
5
一、计量学名词定义
各量的方差和协方差算得的标准不确定度，通常用数学符号 u c 表
示。
-
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三、测量不确定度基本知识
3.1 测量不确定度的基本定义
❖ 扩展不确定度 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。通常用U表示。
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二、数理统计基本知识
2.3.1 正态分布及其特征值
当n趋近于无穷大时，按随机误差的直方图绘制出的一条连续的分
布曲线，具有单峰、对称和有界的特征，此条曲线称之为正态分布曲线。
1）总体均值确定了曲线中心在X轴上的位 置，其值等于无穷多次测量结果的平均值。
2）方差是无穷多个观测值Xi与总体均值u 之差的平方的平均值。
2）通常，总体标准偏差和样本标准偏差都简称为标准偏差。
3)在同一个分布类型中，无论标准偏差大小，在
的区间内的置信概率都是相等的。例如正态分布为68.27%，
4）在同一个分布中，不同的观测值有不同的误差，而标准偏差是表征所 有观测值分散性的统计量，是共同的。
5）当报告多次测量结果的平均值时,应报告平均值分布的标准偏差:
样一项约束条件，所在在n项残差中有一项是不独立 的，故自由度v=n-1。如果有两个变量，就会有两 项约束条件，自由度v=n-2。
通常用自由度来度量样本方差和实验标准偏差的 可靠程度
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二、数理统计基本知识
2.4 标准偏差的主要性质
1）用标准偏差表征量值的分散性，统计价值显著，并且较为灵敏。（表 示分散性的量还有极差、最大残差、平均偏差）
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一、计量学名词定义
测量不确定度培训共47页PPT资料
测量质量（定 性）
测量结果（定 量）
甲实验室 高
106.4±1.6HV30
乙实验室 低
106.4±15HV30
一、举例说明测量不确定度的应用
一、举例说明测量不确定度的应用
二、测量不确定度的定义
什么是测量不确定度？
二、测量不确定度的定义
定义：与测量结果关联的一个参数。用于表征 合理赋予被测量的值的分散性。
一、举例说明测量不确定度的应用
例：54mm卡套硬度（HV30）完整测量步骤如下：
一、举例说明测量不确定度的应用
一、举例说明测量不确定度的应用
已知测量不确定度U=1.6HV30
54mm卡套硬度测量完整结果表达如下：
106.4±1.6HV30 或 （105.0～108.0）HV30
一、举例说明测量不确定度的应用
； (5)对模拟仪器的读数存在人为偏移； (6)测量仪器的分辨力或鉴别力不够； (7)赋与计量标准的值和参考物质(标准物质)的值不准； (8)引用于数据计算的常量和其它参量不准； (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
五、测量不确定度的评定方法
①用于“不确定度”方式； ②该参数可以是一个标准偏差(或其给定的倍数)或给定置信度区间
的半宽度。测量不确定度的表达(GUM)中定义了获得不确定度的 不同方法； ③测量不确定度常由很多分量组成。有些分量可由一系列测量结果 的统计分布进行估计，并用试验标准偏差表示。另外一些分量可 基于经验或其他信息的概率分布加以估计，也可用标准偏差表述 。
五、测量不确定度的评定方法
五、测量不确定度的评定方法
五、测量不确定度的评定方法
五、测量不确定度的评定方法
测试不确定度培训PPT课件
通常所有的修正都应加到测量结果上，但某些情况要对所有已知误 差都作修正是不切实际的或者不必要的。例如由EMC接收的校准 证书可以给出规定读数的实际输入并给出与此相应的不确定度。为 此对以后的读数作修正并实现降低了的不确定度均是可行的，然而 更实际的是使用没有加过修正的指示值以及制造厂规定的最大允差 （扩展不确定度），后者已被校准证实或是得不到证实或是正在送 校
六、评估不确定成分的方法
B类评定
单个不确定度贡献必须转换成y的单位，大多数EMC测量是由用对 数刻度获得的读数（如dBuV），对增益或损耗则是用dB为单位的， 规范和仪器限值也以dB给出，这是不确定度计算建议也以dB作。 但在某些情况下，例如在信号的添加（the addition of signals)成 为起决定作用的不确定度贡献时，这时用绝对值如v/m计算不确定 度就更正确
量标准、地点、使用条件、时间 复现性可以用测量结果的分散性定量地表示 测量结果在这里通常理解为已修正结果 在复现性条件下，复现性用重复观测结果的实验标准差定量地给出
三、基本概念
实验标准[偏]差 experimental standard deviation
对同一被测量作n次测量，表征测量结果分散性的量s可按下式算出 （贝塞尔公式）
对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值，有时该值是 约定采用的
例： 在给定地点，取由参考标准而赋予该量的值作为约定真值 常数委员会1986年推荐的阿伏加德罗常数值
说明： 约定真值有时称为指定值、最佳估计值、约定值或参考值。参考 值在这种意义上使用不应与参考条件中的参考值相混淆 常用某量的多次测量结果来确定约定真值
A类评定应该在“典型”的过程和组态上作。例如在开阔场测量中， A类评定应包括天线和接收机重新连接并调节高度以获得接收机读 数的最大值
六、评估不确定成分的方法
B类评定
单个不确定度贡献必须转换成y的单位，大多数EMC测量是由用对 数刻度获得的读数（如dBuV），对增益或损耗则是用dB为单位的， 规范和仪器限值也以dB给出，这是不确定度计算建议也以dB作。 但在某些情况下，例如在信号的添加（the addition of signals)成 为起决定作用的不确定度贡献时，这时用绝对值如v/m计算不确定 度就更正确
量标准、地点、使用条件、时间 复现性可以用测量结果的分散性定量地表示 测量结果在这里通常理解为已修正结果 在复现性条件下，复现性用重复观测结果的实验标准差定量地给出
三、基本概念
实验标准[偏]差 experimental standard deviation
对同一被测量作n次测量，表征测量结果分散性的量s可按下式算出 （贝塞尔公式）
对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值，有时该值是 约定采用的
例： 在给定地点，取由参考标准而赋予该量的值作为约定真值 常数委员会1986年推荐的阿伏加德罗常数值
说明： 约定真值有时称为指定值、最佳估计值、约定值或参考值。参考 值在这种意义上使用不应与参考条件中的参考值相混淆 常用某量的多次测量结果来确定约定真值
A类评定应该在“典型”的过程和组态上作。例如在开阔场测量中， A类评定应包括天线和接收机重新连接并调节高度以获得接收机读 数的最大值
【测绘课件】测量不确定度基础知识
(8) ? ?1!
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测量不确定度基础知识
2005-10-11
制作：孙正存
目录
第一章：引言 第二章：概率论与数理统计基础知识 第三章：测量不确定度基础 第四章：测量不确定度的评定 第五章：测量不确定度应用实例
第一章：引言
正确表述不确定度的意义：
1.测量不确定度就是对测量结果的质量的定量评定 2.测量结果必须有不确定度时，测量的结果才有实际的意义 3. 各国进行的测量和得到的结果进行相互比对，取得相互的承认和共识
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