GB/T 27418-2017 测量不确定度评定和表示

ICS17.020

A50

中华人民共和国国家标准

/—

GBT274182017

测量不确定度评定和表示

Guidetotheevaluationandexressionofuncertaintinmeasurement

py

(/:,—

ISOIECGuide98-32008Uncertaintofmeasurement

y

:,)

Part3GuidetotheexressionofuncertaintinmeasurementMOD

py

2017-12-29发布2018-07-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—

GBT274182017

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

/:《:

本标准使用重新起草法修改采用指南测量不确定度第部分测量不确定

ISOIEC98-320083

度表示指南》。

/:,,

本标准与指南相比没有技术性差异但在结构上有部分调整附录中列出

ISOIEC98-32008H

了本标准与/指南:的章条编号对照一览表。

ISOIEC98-32008

本标准还做了下列编辑性修改:

———“”;

标准名称改为测量不确定度评定和表示

———删除了国际标准中部分关于2008版文件变化的脚注;

———删除了国际标准中引用的法文内容;

———“”

将国际标准第章的第段关于评定不确定度分量的实用指南可参见附录调整为该章的

41F

最后段;

1

———对国际标准中部分示例中的数值做了修约;

———“”“”“”“”;

本标准用包含区间和包含概率替代国际标准中的置信区间和置信水平

———“”,“”

修改了国际标准被测量的内容增加了术语被测量在第版和第版

B.2.1.1VIM3VIM2

中的差异的说明;

———,“”;

附录增加了说明术语测量结果在第版和第版中的差异

BB.1.4.9VIM3VIM2

———附录的表格增加了栏目名称;

G

———,;

删除了参考文献中的脚注原脚注中的内容调整到对应的条目下以注的方式给出

———参考文献中增加了个国内相关文献。

2

本标准由全国认证认可标准化技术委员会(/)提出并归口。

SACTC261

:、、、

本标准起草单位中国合格评定国家认可中心中国计量科学研究院天津出入境检验检疫局北京

、、、

理工大学中国船舶重工集团公司第七一五研究所北京长城计量测试技术研究所中国测试技术研

究院。

:、、、、、、、、、、

本标准主要起草人张明霞林志国吉黎明施昌彦王阳安平王春艳贾小川陈凌峰陆渭林

、、。

崔岩梅任冬梅刘浩峰

Ⅰ

/—

GBT274182017

引言

,,

0.1当报告物理量的测量结果时应对测量结果的质量给出定量的说明以便使用者能评价其可靠程

。,,

度如果没有这样的说明测量结果之间不能进行比较测量结果也不能与标准或规范中给出的参考值

。、,

进行比较所以需要一个便于实现容易理解和公认的方法来表征测量结果的质量本标准给出的就是

,。

一个这样的方法即评定和表示其测量不确定度

,

0.2虽然误差和误差分析早就成为测量科学或计量学的一部分但作为定量特征的不确定度概念还是

。,,

一个比较新的概念现在大家都认识到当对已知的或可疑的误差分量都作了评定并进行了适当的修

,。

正后这样的测量结果仍然还存在着不确定度

(),

0.3正如国际单位制SI已在全世界的所有科学和技术测量中普遍使用一样全世界对测量不确定度

,,、、

的评定和表示方法取得共识给出易于理解和有恰当释义的规则将会对科学工程技术商贸和工业中

。,

大量的测量结果具有极为重要的意义在市场全球化的时代推广和应用统一的不确定度的评定和表

,。

示方法势在必行以便使不同国家进行的测量可以容易地相互比较

0.4评定和表示测量结果不确定度的理想方法应该具有:

———:。

普遍适用性方法应该适用于所有类型的测量和测量中用到的各种输入量

用于表示不确定度的实际的量应该是:

———:,

内部协调的它应该直接由对它有贡献的分量导出且与这些分量如何分组以及这些分量如何

分解成子分量均无关。

———:,

可传递的如果第二个测量中使用了第一个测量的结果则应该可以用第一个结果的不确定度

作为评定第二个测量结果的不确定度的一个分量。

,、,,

此外在许多工业商业以及健康和安全领域中常常有必要提供测量结果的一个区间可期望该区

。

间包含了被测量之值合理分布的大部分评定和表示测量不确定度的理想方法应能方便地给出这样一

,。

个区间特别是在符合实际需要的包含概率或置信水平下的区间

[]

()2,

0.5本标准提出的方法是以建议书INC-11980给出的纲要为基础的该建议书是根据CIPM的要

,。,

求由组建的不确定度声明工作组起草的该方法的合理性在附录中进行了讨论它满足了

BIPMC

。。(),

上述全部要求现在使用的大多数其他方法则并非如此建议书INC-11980是由CIPM批准并在

[][]

()3()4;

其建议书和建议书中再次确认附录中的和分别是建

1CI-19811CI-1986AA.2A.3CIPM

。(),

议书的和由于建议书是这些文件的基础所以在本引言的中全文

CI-1981CI-1986INC-119800.7

给出了它的内容。()建议书权威的法文本参见/指南:的。

INC-11980ISOIEC98-32008A.1

,

本标准的第章概括介绍了评定和表示测量不确定度的程序并在附录中详细介绍了一些范

0.68F

。,,“”、;

例此外本标准还有其他一些附录如附录是真值误差和不确定度及其他概念附录是评定

BD

;();

不确定度分量的具体建议附录是自由度和置信水平包含概率附录为本标准用的基本数学符

EG

;。

号以及参考文献目录

建议书()《实验不确定度的表示》

0.7INC-11980

),:

1测量结果的不确定度通常包含若干个分量根据其数值的评估方法不同分为两类

:;

A类用统计方法评定的分量

:。

B类用其他方法评定的分量

“”“

类和类不确定度与以前所用的随机效应引入的不确定度和系统效应引入的不确定

AB

”。“”,

度之间并不总是存在简单的对应关系系统不确定度这个术语容易引起误解应该避免

使用。

Ⅱ

/—

GBT274182017

,

任何有关不确定度的详细报告应该有一个完整的分量明细表对每个分量应该说明其数值的

获得方法。

)2()。,。

类分量用估计方差或估计标准差及自由度表征适当时应该给出协方差

2Assν

iii

)2。2。

类分量应该用表征可以认为是假设存在的相应方差的近似可以像方差那样处理

3Buu

jj

2

,。,。

u并像标准差那样去处理u适当时也应该以同样方法给出协方差

jj

)。

4合成不确定度应该采用常用的方差合成方法得到的数值表征合成不确定度及其分量应该用

“”。

标准差的形式表示

),,。

5对于特殊应用有必要用合成不确定度乘以一个因子获得总不确定度并且应声明被乘因子

Ⅲ

/—

GBT274182017

测量不确定度评定和表示

1范围

,

1.1本标准规定了测量不确定度评定和表示的通用规则适用于从生产车间到基础研究等很多领域的

,:

各种准确度水平的测量包括

)生产过程中利用测量活动进行的质量控制和质量保证;

a

)法律和法规中涉及的测量结果的符合性判定;

b

)、;

c科学和工程领域的基础研究应用研究和开发工作中的测量活动

),;

d为溯源到国家测量标准对测量标准和仪器进行的校准

)、,,。

e研制保存国际和国家物理测量标准包括标准物质以及开展比对

。

1.2本标准主要涉及已有明确定义并可用唯一值表征的物理量的测量结果的不确定度表示方法如

,,

果某个现象仅呈现为一系列值的分布或取决于一个或若干个参数例如时间则被测量就是包含其分布

情况或相互关系的一组量值。

、、

1.3本标准也适用于实验测量方法复杂部件和系统的设计和理论分析中相关不确定度的评定与表

。,,

示因为测量结果及其不确定度可能只是概念上的可能完全基于假设的数据所以在本标准中按广义

“”。

来理解术语测量结果

,。,

1.4本标准仅提供了测量不确定度评定和表示的通用规则而不是详尽的技术规范文件此外本标

,:

准不讨论某个特定的测量结果的不确定度在其评定后如何用于不同的目的例如判断一个结果与另一

;;。,

些类似结果间是否相容确定制造工艺中的容差极限决定是否能安全地保证某个工作过程等所以

,

可能有必要以此标准为基础制定一些专用标准以解决特定测量领域的一些特殊问题或不确定度定量

表示的各种用途。

:,(,

注在有些情况下可能会认为测量不确定度概念不完全适用例如当确定某种测试方法的精密度时例如参考文

献[])。

5

2规范性引用文件

,,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

/—:(

统计学词汇及符号第部分一般统计术语与用于概率的术语

GBT3358.120091ISO3534-

[]

:7,)

12006IDT

/指南:国际计量学词汇基础和通用概念及相关术语(

ISOIEC992007Internationalvocabular

y

[]

—)()6

ofmetroloBasicandeneralconcetsandassociatedtermsVIM

gygp

3术语和定义

/指南:()界定的计量学术语和定义,/界定的统计学术语和定义,

ISOIEC992007VIMGBT3358.1

以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

测量不确定度;

measurementuncertaintuncertaintofmeasurement

yy

不确定度uncertaint

y

,。

利用可获得的信息表征赋予被测量量值分散性的非负参数

1

/—

GBT274182017

:,。

注测量不确定度包括由系统效应引起的分量如与修正量和测量标准所赋量值有关的分量及定义的不确定度

1

,。

有时对估计的系统效应未作修正而是当作不确定度分量处理

:(),。

注此参数可以是诸如称为标准测量不确定度的标准差或其特定倍数或是说明了包含概率的区间半宽度

2

:。,

注测量不确定度一般由若干分量组成其中一些分量可根据一系列测量值的统计分布按测量不确定度的

3A

,。,

类评定进行评定并可用标准差表征而另一些分量则可根据经验或其他信息所获得的概率密度函数按测

,。

量不确定度的类评定进行评定也用标准差表征

B

:,,,

注通常对于一组给定的信息测量不确定度是相应于所赋予被测量的值的该值的改变将导致相应的不确定度

4

的改变。

3.2

标准不确定度standarduncertaint

y

以标准差表示的测量不确定度。

3.3

[]()

标准不确定度的类评定

AteAevaluationofstandarduncertaint

ypy

对在规定测量条件下测得的量值用统计分析的方法进行的测量不确定度分量的评定。

3.4

[]()

标准不确定度的类评定

BteBevaluationofstandarduncertaint

ypy

用不同于测量不确定度类评定的方法对测量不确定度分量进行的评定。

A

示例:

评定基于以下信息:

———权威机构发布的量值;

———有证参考物质的量值;

———校准证书;

———仪器的漂移;

———经检定的测量仪器的准确度等级;

———根据人员经验推断的极限值等。

3.5

合成标准不确定度combinedstandarduncertaint

y

由在一个测量模型中各输入量的标准测量不确定度获得的输出量的标准测量不确定度。

:,。

注如果测量模型中的输入量相关当计算合成标准不确定度时应考虑协方差

3.6

扩展不确定度exandeduncertaint

py

合成标准测量不确定度与一个大于的数字因子的乘积。

1

:。

注该因子取决于测量模型中输出量的概率分布类型及所选取的包含概率

1

:“”。

注本定义中术语因子是指包含因子

2

:()“”。

注扩展测量不确定度在建议书的第段中被称为总不确定度

3INC-119805

3.7

包含因子coveraefactor

g

,。

为获得扩展不确定度对合成标准不确定度所乘的大于的数

1

:。

注包含因子通常用符号表示

k

4标准不确定度的评定

4.1测量模型

,,,,…,

很多情况下被测量不能直接测得而是由个其他量通过函数关系来

4.1.1YNXXXf

12N

2

/—

GBT274182017

确定:

(,,…,)…………()

Y=fXXX1

12N

:,()(),。

注为简洁对物理量被测量和代表该量的可能观察到的随机变量见在本标准中使用同一个符号当

14.2.1

,;

声明具有特定的概率分布时这个符号的含义就是后者并假设该物理量本身可以用一个唯一值来表征

Xi

()。

见1.2

:,;,,

注在一列观测值中第个的观测值用,表示因此如果电阻器的电阻符号为则电阻的第次观测值

2kXiXikRk

表示为Rk。

:()。

注的估计值严格说来是它的期望的估计值用表示

3Xixi

示例:

,,,

如果一个随温度变化的电阻器两端的电压为在温度为时的电阻为电阻器的温度系数为在温度时电

VtRαt

00

(),,:

阻器的损耗功率被测量取决于和

PVRαt

0

2

(,,,)/{[()]}

P=VRαt=VR1+αt-t

f000

:。

注测量损耗功率的其他方法可能有不同的数学模型

P

,,…,,,

输出量的输入量本身可看作被测量其本身也可能取决于其他量包括修正系

4.1.2YXXX

12N

,,。

统影响的修正值和修正因子从而导致一个复杂的函数关系式以至函数不能明确地表示出来甚

f

,()。

至可以用实验方法确定见5.1.4或者只用数值方程给出在本标准中函数是按此广义来理解

ff

,,

的尤其当函数包含了对测量结果不确定度有显著影响的所有量包括全部修正值和修正因子在内时更

是如此。

,,

因此如果数据表明没有将测量过程模型化至测量所要求的准确度则应在中增加输入量以

ff

。。,

弥补不足这就可能需要引入一个输入量来反映对影响被测量的现象认识不足在4.1.1的例子中

、,

需要考虑将电阻器上已知的非均匀温度分布电阻的非线性温度系数或电阻与大气压力的关系作为附

加的输入量。

:,()。,,

注尽管如此式可以简单为例如将对同一量进行两次测量的比较时模型的表达式就如此

1Y=X-XX

12

简单。

一组输入量,,…,可以分类为:

4.1.3XXX

12N

———。、

其值和不确定度是在当前的测量过程中直接测定的量这些值和不确定度可从单次观测重

,,、

复观测或经验判断获得并可能包含测量仪器读数的修正值以及对环境温度大气压力和湿

度等影响量的修正值。

———,,

其值和不确定度是由外部来源获得引入测量过程的量例如与已校准的测量标准有证标准物

,。

质从手册中查到的参考数据相关的量

,,,…,,,…,

被测量的估计值用表示是用个输入量的估计值代入式

4.1.4YyNXXXxxx

12N12N

()。,,():

得到因此输出量的估计值即测量结果由式给出

1y2

(,…,)…………()

,

=xxx2

yf12N

:,:

注在某些情况下估计值可由下式得到

y

1n1n

(,,…,)

,,,

YYXXX

===

y∑k∑f1k2kNk

nn

k1k1

==

,(),,

也就是说是取的次独立观测值的算术平均值见其每个观测值的不确定度相同且每个

yYnYk4.2.1Yk

。,,…,

都是根据同时获得的个输入量的一组完整观测值求得的当是输入量的非线性函

YNXXXX

kif12N

1n

,(,,…,):,

数时用此式求平均值比用更具优越性其中,是独立观测值的

=X