测量数据质量控制与评价方法综述

什么是质量： 一组固有特性满足要求的程度。 质量特性：
理化、感观、外观、功能、经济等 质量特性的表现形式===技术标准
质量
特性
标准
质量分类
工程 质量
服务 质量
产品 质量
什么是产品 过程的结果
——服务(如运输) ——软件(如计算机程序、字典) ——硬件(如发动机机械零件) ——流程性材料(如润滑油)。
？
有一类组织：实验室
全国有5万多家检测、校准实验室。
浙江省有第三方实验室1036家，设备 资产22.1亿元；从业人员18000人。
问题：实验室的产品是什么？ 是校准证书、是检测报告。
校准证书、检测报告的核心内容 是测量数据。
答案：实验室的产品是测量数据！
什么是产品
——服务(如运输) ——软件(如计算机程序、字典) ——硬件(如发动机机械零件) ——流程性材料(如润滑油)； ——测量数据。
组合测量
间接测量
是线性方程或易被线性化。 的合成标准不确定度为：
复现性测量 已知：
测量方程:
重复性测量 已知：
测量方程:
主要特征是：
以最小二乘为基础的测量不确定度评定 方法，称之为测量不确定度的主流方法 ，是ISO、IEC、BIPM等7个国际组织联 合发布的《测量不确定度表示指南》（ 《Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement》，简称 GUM）的主要内容（我国等同采用为 JJF1059）。 我国认监委规定（ CNCA/CNBS）通过实验室认可的校准 和检测项目必须给出测量不确定度评定 报告。
测量数据质量控制与评 价方法综述
2020年7月14日星期二
主要内容
术语问题
测量误差
误差 控制
误差 处理
误差 评定
计量人‘误差观’
术语问题 测量误差
误差 控制
误差 处理
误差 评定
计量人‘误差观’
什么是测量数据 测量数据==量值 量值=数值×单位
例:身1.5米(1.5m) 电流强度0.5安 (0.5A)
主要内容
术语问题
测量误差
误差 控制
误差 处理
误差 评定
计量人‘误差观’
误差的分类
粗大误差（粗差）：超差、伪劣数据； 系统误差（系差）：有规律的误差； 随机误差：[表面上]没有规律的误差。
2U
Δ a
主要内容
术语问题
测量误差
误差 控制
误差 处理
误差 评定
计量人‘误差观’
性质
误差处理：处理粗大误差，即判断测 量数据中是否含有异常值。
测量不确定度是描述随机误差影响程 度的指标。
评定方法
1.最小二乘法 适用范围
---直接测量； ---线性化的间接测量； ---线性化的组合测量。
原理 若
则
若用矩阵表示：
测量方程： 为已知常数，
测量方程的矩阵形式：
误差方程： 误差方程的矩阵形式：
根据： 有：
（正规方程）
最佳估计值的解：
最佳估计值的标准差：
---计算 的最佳估计值： ---计算 的标准差：
MCM方法被BIPM编写成为“测量 数据评定---GUM补充文件1---基于 蒙特卡罗方法的分布传播”（
Evaluation of Measurement
Data- Supplement 1 to the
‘Guide to the Expression of
测量数据质量的度量
测量准确度：测量结果与真值的接近 程度。
测量不确定度：测量结果带有的参数 ，表征合理赋予被测量之值的分散性 。
测量准确度:Δ
Δ a
测量不确定度:U
2U Δ
a
结论
测量数据的质量是由测 量准确度(Δ)和测量不确定 度(U )两个指标来描述的， 这两个指标是依据测量误差 计算的。所以，测量误差的 处理、控制和评定方法是决 定测量数据质量水平的基础 。
异常值：含有粗差的测量数据。
测量数据判定为异常值，则应从数据 列中剔出，不得使用。
判别方法
主观判断法
科学判断法
拉依达准则（3σ）
或
格罗布斯准则 对测量列按大小进行排列：
计算下列两个参数：
判断： 若： 则： 为异常值。 若： 则： 为异常值。
狄克逊准则 对测量列按大小进行排列：
计算下列两组参量： 当怀疑 时
“精思国计，细量民生”；
“计量立校、标准立人、质量立业” ！
替代法：被测量=标准量+差值；
抵偿法：测量结果取两次测量的平均 值；
交换法：
P
X
对称测量法
半周期偶数测量法
周期性系差：
当 时：
当
时：
主要内容
术语问题
测量误差
误差 控制
误差 处理
误差 评定
计量人‘误差观’
性质
随机误差服从统计规律；
相对于系统误差而言，随机误差是微 小误差，是精密测量必须关注的误差 ；
误差 处理
误差 评定
计量人‘误差观’
性质
误差控制的对象是系统误差； 准确度是描述系统误差影响程度的指
标； 系统误差有累积作用； 系统误差比随机误差影响要大，是所
有测量要重点控制的误差。
判断
科学实验研究
校 准
Fra Baidu bibliotek
**
**
** *
*
* *
*
*
控制方法
修正法； 严格按操作规程； 严格控制实验室环境； 采用统计方法处理。
2、蒙特卡罗评定方法（MCM） 适用范围
---不易线性化的模型； ---不易求导数的模型； ---已知各输入量分布。
原理
MCM中心思想是基于分布传播进行测 量不确定度评定，即根据输入量的 得到与之相关的输出量的 。
评定步骤 ---确定仿真次数M； ---根据输入量的分布，产生M个仿真值 ；
MCM仿真
Uncertainty in Measurement’-
Propagation of Distributions using a Monte Carlo method） 作为GUM的补充标准向国际发布 。
主要内容
术语问题
测量误差
误差 控制
误差 处理
误差 评定
计量人‘误差观’
“生活在误差的海洋里”；
若：
则： 为异常值，应剔除。 当怀疑 时
若： 则： 为异常值，应剔除。
罗曼诺夫斯基准则 先剔除一个可疑测量值 ； 计算剔除 后的平均值 和标
准差 ； 若：
则： 是异常值，应剔除。
注意事项
工作认真，操作规范，切不可造假！
对测量成本高的数据，异常值判断要 慎重！
主要内容
术语问题
测量误差
误差 控制