230 likes | 427 Views
6.7 B 类标准不确定度: (由于系统效应导致的不确定度). 不同于 A 类对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度,称为不确定度 B 类的评定,有时也称 B 类不确定度评定。 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。 B 类不确定度的信息来源一般有:. 1.以前的观测数据; 2.对有关技术资料的测量仪器特性的了解和经 验; 3.生产企业提供的技术说明文件; 4.校准证书(检定证书)或其他文件提供的数
E N D
6.7 B类标准不确定度:(由于系统效应导致的不确定度) 不同于A类对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度,称为不确定度B类的评定,有时也称B类不确定度评定。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。B类不确定度的信息来源一般有:
1.以前的观测数据; 2.对有关技术资料的测量仪器特性的了解和经 验; 3.生产企业提供的技术说明文件; 4.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; 5.手册或某些资料给出的参考数据及其不确定 度; 6.规定试验方法的国家标准或类似技术文件中 给出的重复性限 或复现性。
7. 测量仪器的示值不够准确; 8. 标准物质的标准值不够准确; 9. 引用的数据或其它参量的不够准确; 10.取样的代表性不够,即被测样本不能完全 代表所定义的被测量; 11.化学分析中的基体效应,分析空白,干扰 影响,回收率及反映效率等系统影响; 12.测量方法和测量程序的近似和假设; 13.其他因素……
6.7 B类标准不确定度(续)(由于系统效应导致的不确定度) B类不确定度的评定方法: B类评定的标准不确定度可以用下述四种方法得到: (Ⅰ)若有关资料(如:计量校准/检定证书,仪器说明书等)给出估计值xi的扩展不确定度U(xi)为其估计值标准不确定度u(xi)的ki倍,则标准不确定度:
6.7 B类标准不确定度(续)(由于系统效应导致的不确定度) (Ⅱ)如估计值xi的扩展不确定度U(xi)不是按标准不确定度u(xi)的倍给出,而是给出了置信概率P为90%、95%、99%的置信区间的半宽度 U90、U95 、 U99,除非另有说明,一般按照正态分布考虑评定其标准不确定度u(xi)。对应于上述三种置信概率的 包含因子kp分别为1.64、1.96或2.58,即:标准不确定度为:
6.7 B类不确定度的评定方法(续) 正态分布情况下置信概率与包含因子之间的关系 在第4.3节的表4.1给出了常用概率分布的包含因子。
6.7 B类不确定度的评定方法(续) (Ⅲ)如已知信息表明Xi之值接近正态分布,并以0.68的概率落于 (a+-a-)/2=a的对称范围之内,按表-1, kp=1 ,则u(xi)=a。 (Ⅳ)若已知Xi估计值xi分散区间的半宽为a,且 落在a-至a+范围内的概率p为100%,通过对分布的估计,可以得出xi的标准不确定度为:
【例1】 由校准证书数据确定标准 不确定度 用于测量的某台设备的校准证书中说明,在它的校准范围内的测量不确定度为U(x)=0.1%,置信概率p=95%。由置信概率95%,可以假定等效于用包含因子k=2来表示该不确定度的。因此,在其校准范围内,由该设备引起的标准不确定度u(x)为:
【例2】校准证书给出电流表1A档的 不确定度为满偏转的1.0%, 置信概率95%。 由证书可知,在该档,不确定度U是1A的1.0%,k=2。所以,应当注意,当采用这一档时,由电流表的校准引起的标准不确定度不是与读数成正比的,而是一个固定值:
检定证书判断合格的数据 对于检定证书判断合格的数据,应仔细阅读检定证书。 (1) 当检定证书给出准确度等别时,可以依据国家检定系统表或检定规程所规定的该等别的测量不确定度的大小进行评定,按6.7.2节和6.7.3节的方法计算相应分量的标准不确定度。诸如量块、天平、砝码、标准温度计的检定证书。
【例3】《二等标准铂铑10-铂热电偶检定证 书》给出热点偶在300℃~1100℃ 范围内检定合格。 由《JJG 2003-1987铂铑10-铂热电偶计 量器具检定系统框图(1)》可知,二等标准铂 铑10-铂热电偶总不确定度为=1.0℃, (k=3)。 所以,由二等标准铂铑10-铂热电偶 引入的标准不确定度分量为:
【例4】《1000g F1等砝码检定证书》给出检 定合格。 由《JJG 2053-1990质量计量器具检定系 统框图》可知,1000g F1等砝码的质量总不确 定度(置信概率99.73%)z=20mg。因此, 包含因子k=3。 所以,由1000g F1等砝码引入的标准不确 定度分量为:
检定证书判断合格的数据(续) (2)当检定证书给出准确度级别时,可以依据国家检定系统表或检定规程所规定的该级别的最大允许误差(示值允差)进行评定(包括没有说明级别的检定证书,也可按此方法处理)。 假定最大允许误差为±A,则区间半宽度为a=A,服从矩形分布,包含因子。仪器最大允许误差(示值允差)引起的标准不确定度为:
【例5】 《0.2级三相标准电能表检定证 书》给出检定合格,符合A型技 术指标要求的结论。 查《JJG596-1999 电子式电能表》检定规程, 0.2级A型三相(平衡负载)标准电能表,负载电流为 0.1Ib~Imax,功率因数cos=1时,基本误差限为0.2 %。则区间半宽度为a=0.2%,服从矩形分布,包含因 子 。由此引起的标准不确定度为:
【例6】仪器制造厂的说明书给出仪器的 准确度(或误差)为1%。 我们就可以假定这是对仪器最大误差限值的说 明,而且所有测量值的误差值是等概率地(矩形分 布)处于该限值范围[0.01,0.01]内。(因为大于 1%误差限的仪器,属于不合格品,制造厂不准出 厂;或者检定不合格,不准投入使用。) 矩形分布的包含因子 ,仪器误差的区间半宽度a=0.01(1%)。因此,标准不确定度为:
【例7】 制造商给出A级100mL单标线容 量瓶的允差为0.1mL。 欧洲分析化学中心(EURACHEM)认为其 服从三角分布,则区间半宽度为a=0.1 mL, 包含因子 。由此引起的引起的标准不确 定度为:
包含因子k随分布的不同而取不同数值 6.7.7 来源于手册、数表或其他资料的数据 源于手册、数表或相关资料的数据,必须仔细 阅读其说明。如果说明了分布,就按照具体分布求出 标准不确定度;但是通常情况下查得的数据是被测量 分布的极限范围。从而可以得到被测量可能值的分布 区间半宽度a,即允许误差的极限值。由于a可以认为 对应于置信概率p=100%的置信区间半宽度,因而就 是该被测量的扩展不确定度。因此,被测量的标准 不确定度可由下式给出:
【例8】查2003年国际理论和应有化学联合会原子【例8】查2003年国际理论和应有化学联合会原子 量和同位素丰度委员会发布的“相对原子质量表”, 氧原子O的相对质量为15.9994(3) g/mol,括号内的数 字“3”是指,氧原子的相对质量15.9994g/mol的最后 一位数字“4”的最大允许误差为0.0003g/mol,估计 其可能概率分布为均匀分布,故包含因子k(O)= , 区间半宽度a(0)= 0.0003g/mol,其标准不确定度u(O) 为:
【例9】 查物理手册得到黄铜在20℃时的线膨胀系数 a=16.52×10-6℃-1,但指明最小可能值为 16.40×10-6℃-1,最大可能值为16.92×10-6℃-1。 由给出的信息知道是不对称分布,这时有: a-=(16.40-16.52)×10-6℃-1=-0.12×10-6℃-1, a+=(16.92-16.52)×10-6℃-1=0.40×10-6℃-1。 因此,区间半宽度a=(a+-a-)/2=(0.40- 0.12)/2×10-6℃-1=0.26×10-6℃-1,假设为均匀分布, 包含因子 。其标准不确定度为:
6.7.8 B类不确定度评定方法的 其他常见情况 【例10】数字显示的分辩力引起的 标准不确定度 如果仪器的分辩力为,则示值x将等概率处于[x-/2,x+/2]的区间任何位置。即被测量的可能值服从均匀分布,区间半宽度a=/2,包含因子 。 因此分辩力引起的标准不确定度为:
【例11】 仪器读数滞后引起的标准不确定度 仪器读数滞后的方向不是都能观察得到,在平衡点附近会有振荡。由于滞后所引起的可能读数的范围需要在测量之前事先进行观测确定。如果因滞后使测量结果的变化范围为,则a=/2可以看作置信概率p=100%的矩形分布的半宽度,包含因子 。 因此仪器滞后引起的标准不确定度为:
6.7.10B类评定标准不确定度的自由度 自由度所反映的是信息量,故可用来衡量不确 定度的可靠程度。 B类评定标准不确定度的自由度与所得到的标 准不确定度u(xi)的相对标准不确定度 有关,其关系为: 式中 是标准不确定度的标准差,即 是标准差的标准差,不确定度的不确定度。