测量不确定度自由度的评定方法及一般取值范围的探讨

'测量不确定度自由度的评定方法及一般取值范围的探讨测量不确定度测量不确定度自由度的评定方法及一般取值范围的探讨李维明(广州市计量检测技术研究院,广州510030)[摘要]对测量不确定度自由度的评定方法及一般的取值范围作出一些实际操作的指引探讨.[关键词]测量不确定度;自由度;评定;探讨[中图分类号]"rB9[文献标识码]B[文章编号]1002—1183(2007)05—0052—02JJF1059--1999《测量不确定度评定与表示》国家计量技术规范中规定应对测量不确定度自由度进行评定,但却未能给出操作性较强的评定方法及一般的取值范围,本人根据多年工作总结,给出一些实际操作的指引.1为什么要引入自由度一切测量都有误差,当给出完整的测量结果时,一般应报告出其测量不确定度,例如,测量结果的准确完整报告与表示:测量结果±测量不确定,自由度.例如:某测量结果Y=(100.02147±0.00079)g;v盯=9,括号内的第二项为95之值.由此可得:测量不确定度越小,测量结果就越准确,可靠程度越高,为衡量此可靠程度,国际标准化组织(ISO)等组织引入了自由度概念,用自由度大小来表示所评定 的测量不确定度的可信程度.2自由度概念定义JJF1001--1998《通用计量术语及定义》/JJF1059--1999《测量不确定度评定与表示》国家计量技术规范中定义:在方差计算中,和的项数减去对和的限制数.可以简单理解为:在重复性条件下,即:相同的测量程序,相同的观测人员,相同地点;在相同的条件下使用相同的测量仪器,在尽可能短的时间内进行重复测量某一量几次,得到几次测量结果:1,2,3,…一1,,计算测量结果的平均值,对应各测量结果的残差一,样本方差9々99j±±±:::±=n—l定义中"和的项数"即为上式的凡项,即残差的个数,全部残差相加:奎i=1XI一生上(一生(一生吐+Xn_l一生)+(一生)=(1+2+3+…+n～1+n)一(卫上旦×n):0 即由上式可得任何一个残差都可由另外凡一1个残差推算出来,即一个限制条件.所以,根据自由度定义,自由度v=n一1.3自由度评定方法3.1A类评定测量不确定度的自由度采用贝塞尔公式法——当对被测量进行几次独立测量时,用贝塞尔公式法计算实验标准偏差s(),此时的自由度为:v=凡一1.采用极差法——采用极差法估计实验标准偏差时,测量次数凡与自由度v按表1取值.3.2B类评定测量不确定度的自由度因测量仪器的各种技术文件,技术规范以及测量仪器使用说明书等一般都会给出测量仪器准确度所处的变化范围,所以B类评定测量不确定度的评定通常用输入量的变化范围来估计,由于输入量变化范围存在误差,所以由此得到其测量不确定度也存在测量不确定度,其自由度可由公式:[收稿日期】2007—06—30[作者简介】李维明(1965一),男,广东揭阳人,工程师,毕业于中国计量学院,从事计量检定/校准,技术及管理工作.?52?IndustrialMeasurement2007Vo1.17No.5+++,ll,,,IlI,,l●-,测量不确定度{(xi)/[()](1)式中:[U(i)]/u()为量的标准不确定度U()的相对标准不确定度. 根据经验,按所依据的信息来源的可信程度来判断(Xi)的标准不确定度,从而推算比值[(Xi)]/U(),按上述(1)式可得表2.表1测量次数n与自由度取值表1nVn,20.964.531.875.342.786.053.696.8表2L,()]/u(xi)自由度,表["(X)]/u(X)v["()]/u(X)v00.3060.10500.4030.20l20.5020.2584自由度一般的取值范围(1)若能够确定的值100%的概率落于变化范围内,即测量不确定度的相对不确定度为零,则其自由度=∞.(2)若可以确定其测量不确定度与其它分量大小相当且其自由度太小会对测量结果可信度影响较大,则一般[U()]/U()估计为0.20～0.25.因为通常用贝塞尔公式法进行A类评定标准不确定度时,实验次数为n=10,其自由度=n一1=10—1=9,实验标准差是有测量不确定度的,其相对标准不确定度可表示为M(S)一, 一,0.235由上述(1)式计算得自由度=9,也就是A类评定标准不确定度相对标准不确定度[U()]/u()为0.235,所以B类评定测量不确定度的相对标准不确定度[U()]/U()一般估计为0.20～0.25,即自由度=12～8,与A类评定测量不确定度的自由度相当,这样取值的好处是:进行自由度合成时能使各分量对结果的影响相当,即权重均等,不致因某一估计数据不妥而造成最后数据不妥当.(3)若可以确定其测量不确定度比其它分量大得多,则一般[U()]/U()估计为0.10～0.20,即自由度:50～12,这样取值的好处是:进行自由度合成时能使其对结果的影响大,即主要量占优.[编辑:薛敏]…～……………～…～…………一一;{i书讯!:昆明有色冶金设计院方原柏教授级高工编着的《电:子皮带秤》由冶金工业出版社2007年7月底出版.本书;作者从20世纪70年代开始研究电子皮带秤,1989年起!就开始为各行各业从事电子皮带秤生产,科研,使用,;维护,管理的技术人员,工人举办多期培训班,深深感;}到有一本较为全面,深入的参考资料对这些技术人员,5;工人的重要性.1994年作者曾出版了《电子皮带秤的原;:理和应用》(冶金工业出版社)一书,时间已经过去十多;i年了,电子皮带秤的各项技术发展非常迅速,新的产品 也层出不穷,因此作者又以最新资料为基础编写了《电{子皮带秤》这本书.该书首先全面介绍了电子皮带秤的i;工作原理,秤架结构,称重传感器,测速传感器,二次:仪表,专门介绍了计量用,配料用,烟草用电子皮带秤,;重点介绍了电子皮带秤的设计选用,安装,检定等用户:关心的问题.全书30万字,340页,邮购价32元(书价;30元,邮费2元),可通过邮局汇款.:{地址:昆明东风东路48}}有色冶金设计院;邮编:650051;:联系人:方原柏:电话:13078787502TTf………～…………………………一I,工业计量2007年第l7卷第5期;系列皮带秤及自动配料系统;}皮带秤检验装置一发明专利申请}专利申请号:200510040981.3安徽省高新技术企业——铜陵市三爱思电子有限公司,ISO国际质量体系认证企业,30年专业生产皮带秤及配料系统的历史,近万台套的产品业绩.主产品ICS系列电子皮带秤及配料系统克服了传统的电子秤,核子秤所固有的缺陷,极大地提高了长期稳定性和现场环境的适应能力,特别是ICS一2000皮带秤及配料系统,以其"先进,简单,可靠"三大特点,在一些工程项目中多次中标,被认定为省级重点新产品,同时被列为省:级火炬计划.最新独家推出"皮带秤检验装置"完全替代了实物::校验,彻底解决皮带秤校验难的问题.现寻求地区代理,企业:合作.可供产品ICS一300A系列电子皮带秤(单台计量),ICS一2000系列数字化皮带秤(一机多秤),ICS系列整体型计量秤(包括小皮带机),ICS一3000皮带秤自动配料系统.另可为配套厂家单独提供:单,三,四托辊悬浮式秤架;性价比极高的进口称 重传感器,光电测速传感器(360～1003脉冲/转);三合一仪表:称重,PID,PIJC(8DL/Ⅸ】,2AI/AO);配料皮带机(2～lOre);配双传感器专利秤架,皮带自动张紧及纠偏装置.还可提供:螺旋秤,全密封给料秤;承接:炼铁,选煤,焦化,水泥,化工等自动化项目:成套.::地址:安徽省铜陵经济技术开发区中科大创业园BIO1室::电话:(0562)2863335传真:(0562)2850300邮编:244000:全国24小时服务电话:13705624160http://WWW.tl—sss.toniE—mail:tl—sss@tl—sss.COnl{…一…～……一……………～lj?气?'