计量建标中相关不确定度概念的探讨论文_荆培强1, 马洁1,贾鹏2,

计量建标中相关不确定度概念的探讨论文_荆培强1, 马洁1,贾鹏2,

摘要:计量建标过程中,关于不确定度的术语包括计量标准的不确定度、计量标准器的不确定度,检定或校准项目的测量不确定度以及开展检定或校准项目的不确定度等,正确区分理解不同概念及如何运用将更加有利于计量标准的开展。本文通过探讨不确定度的不同概念的区别与联系,结合不确定度的实例分析和注意事项,谈了一些个人看法,旨在为计量标准建立、考核和使用提供一点借鉴和帮助。

关键词:计量标准考核 技术报告 计量标准器 目标不确定度 不确定度

0 引言

在《计量标准考核(复查)申请书》中首先要求给出计量标准的主要计量特性时,需要填写计量标准的不确定度;其后,在给出计量标准的具体组成时,要求分别填写计量标准中每一台计量标准器或主要配套设备的不确定度;在计量标准技术报告中需要给出检定或校准结果的不确定度评定报告;而在申请书最后要求填写所开展的检定或校准项目信息时,又要求给出被检定或被校准对象的不确定度的要求。

实际工作中,个别技术人员在计量建标时对不确定度的几个概念容易混淆,相关参数容易张冠李戴,就会给计量标准建立、考核和使用带来很大混乱甚至错误,因此须准确区分这四个关于不确定度的术语。本文结合使用不确定度的具体事例,对四种不确定度进行概念分析,以便读者能加深对其概念及运用过程的理解应用。

1 几种不确定度的区别

(1)计量标准的不确定度

是指在检定或校准结果中的测量不确定度中,计量标准所引入的不确定度分量。计量标准主要是由计量标准器以及主要配套设备组成,因此计量标准的不确定度应包括计量标准器和主要配套设备引入的不确定度分量。如实验室pH(酸度)计检定装置,该计量标准的不确定度为邻苯二甲酸氢钾pH标准物质:U=0.01pH,k=3;磷酸氢二钠pH标准物质:U=0.01pH,k=3;磷酸二氢钾pH标准物质:U=0.01pH,k=3;硼砂pH标准物质:U=0.01pH,k=3;恒温水浴锅:U=0.5℃,k=2。它不包括被测对象、测量方法及环境条件等对测量结果的影响。计量标准的不确定度主要是由上级计量检定机构对该标准检定或校准时给出的测量不确定度,不需要本实验室给出。

(2)计量标准器的不确定度

是指计量标准的不确定度中由计量标准器所引入的不确定度分量,而计量标准的不确定度包括计量标准器的不确定度和主要配套设备的不确定度,所以“计量标准器的不确定度”要小于“计量标准的不确定度”。如实验室pH(酸度)计检定装置,该检定装置的计量标准器为邻苯二甲酸氢钾pH标准物质、磷酸氢二钠pH标准物质、磷酸二氢钾pH标准物质、硼砂pH标准物质,不确定度均为U=0.01pH,k=3,它是计量标准的不确定度的一部分,没有包括恒温水浴锅等配套设备。因此,“计量标准器的不确定度”一般小于“计量标准的不确定度”。

(3)检定或校准结果的不确定度

是指用该计量标准装置对常规的被测对象进行检定或校准时所得结果的不确定度。由于计量标准以外的其它因素(如温度、湿度、噪声、震动、辐射等环境条件)、被测对象和测量方法,也会对检定或校准结果的不确定度有贡献,因此检定或校准结果的不确定度要大于计量标准的不确定度。如使用一氧化碳检测报警器对企业在用的一氧化碳检测报警器在700ppm测量点进行检定,计量标准的不确定度为:Urel=1.7%,k=2;其检定或校准结果的不确定度为Urel=1.9%,k=2,因此“检定或校准结果的不确定度”一般大于“计量标准的不确定度”。

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(4)开展的检定或校准项目的不确定度

是指对被检定或被校准对象的不确定度要求,也就是将来用该计量标准装置对其它的测量设备进行检定或校准时对所得测量结果的不确定度的要求,即“目标不确定度”。如医用超声源检定装置可开展的项目有医用超声诊断仪超声源、超声多普勒胎儿监护仪超声源和超声多普勒胎心仪超声源,三者的不确定度要求均为Urel=2.0%,k=2,即用该计量标准对其进行检定或校准时所得测量结果的不确定度不能大于Urel=2.0%,k=2。

(5)目标不确定度

根据测量结果的预期用途,规定作为上限的测量不确定度。只有当检定或校准结果的不确定度不大于开展检定或校准项目的不确定度即目标不确定度时,才能判定满足要求。

2 几种不确定度的联系

计量标准器的不确定度 + 主要配套设备的不确定度 → 计量标准的不确定度

计量标准的不确定度 + 其它因素引入的不确定度 → 检定或校准结果的不确定度

检定或校准结果的不确定度应不大于开展的检定或校准项目的不确定度(目标不确定度)

3 使用不确定度的注意事项

(1)若该计量标准测量的是多个量,应当分别给出每个量对应的不确定度。例如,医用注射泵和输液泵校准装置可以校准“流量”和“阻塞压力”两个量,应当分别给出流量的不确定度和阻塞压力的不确定度。

(2)对于同一个量,若存在不同的测量点或不同的测量范围,原则上应该给出对应于每一个测量点的不确定度,至少应该分段给出不确定度,以每一分段中的最大不确定度来表示。例如,医用注射泵和输液泵校准装置在测流量时,在(5~19.9 )mL/h,其不确定度为Urel=2.4%,k=2;在(20~200 )mL/h,其不确定度为Urel=1.2%,k=2;在(201~500 )mL/h,其不确定度为Urel=2.4%,k=2。

4 结束语

在计量建标过程中,计量标准的不确定度,计量标准器的不确定度,检定或校准结果的不确定度,开展检定或校准项目的不确定度等都是非常重要的概念,应当熟悉掌握它们之间的联系及区别,本文通过对概念解释、事例分析以及相互联系的剖析,对不确定度的几个概念的运用做了相关探讨,这样可以提高计量标准的准确性,也有利于申请计量建标项目的检定或校准工作的更好开展。

参考文献

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论文作者:荆培强1, 马洁1,贾鹏2,

论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年2月第5期

论文发表时间:2020/5/9

计量建标中相关不确定度概念的探讨论文_荆培强1, 马洁1,贾鹏2,
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