計量論壇

標題: 圍觀美式校準報告，看不確定度為何 [打印本頁]

作者: Enalex 時間: 2014-5-17 11:43
標題: 圍觀美式校準報告，看不確定度為何

1.圖一、二表明：校準報告中儀器規格必不可少，但不確定度可有可無，說明校準是基于規格的合格性判定
2.圖三說明：在測量未知量時，擴展不確定度宣稱為95%概率包含真值的半寬，由于測量值本身未知，故可忽弄過去，但在校準時，面對真值這個問題就回避不了。從圖三中可以看出有相當一些真值是不能包含在所謂的95%的半寬內的（從整個報告中統計了一下，肯定有超過5%的點）。仔細想想也是，如果校準能確定出一個儀器自身規格值1/3的半寬，且包含概率達到95%的半寬，那儀器廠家還弄儀器規格值干啥？

作者: chuxp 時間: 2014-5-17 13:45
樓主歸納的真好，都是要點。
有種觀點，認為校準給出測量結果和其不確定度就足夠了，殊不知有時這樣并不能滿足用戶需求。這種觀點的實質是夸大了不確定度參數的作用，而忽略了誤差或偏差在評估測量結果時的重要性。用戶不僅僅關注分散性，更多的情況是關心偏離性。
樓主這份證書不確定度有不給出的情況，但是請大家注意，每個測量結果經過計算，除零點外，都給出了測量結果的相對偏差，而最終給出的不確定度看上去也是這個偏差的不確定度。加上最右側一欄的技術要求，用戶拿到證書一看，就可了解儀器是否滿足要求，校準確認就很容易了。
而我們的證書不計算誤差或偏差，直接給出測量值，不確定度也按測量值給出的。用戶回去至少得算兩次，先算誤差或偏差，再轉換不確定度使其與誤差或偏差的量綱相同，實際上是很麻煩的。

作者: 史錦順 時間: 2014-5-17 15:29
本帖最后由史錦順于 2014-5-17 15:32 編輯

回復 1# Enalex

謝謝您上傳很有參考價值的資料。我正在琢磨。請問你所指的“不包括”點是指哪些點？判斷合格性，是偏差取絕對值，與規格比。規格就是合格區的半寬。我看劃紅溝的諸點也是包括在區間中的。

作者: Enalex 時間: 2014-5-17 21:28
回復 3# 史錦順

非常抱歉今天有事外出晚上才回復史老師的問題！
我所說的超出范圍是有部分校準點的偏差超出表中所評定的測量不確定度的范圍。這個表中的不確定評定的結果也是按照國際推薦的評定方法取k=2，95%的概率。但實際上有超過5%的偏差大于評定對應的這個不確定。

作者: Enalex 時間: 2014-5-17 21:32
正如我提到的校準是基于規格的合格判別，因此表中所有的點的偏差都小于對應的規格值

作者: Enalex 時間: 2014-5-17 21:34
回復 2# chuxp

謝謝你的評分！！

作者: 路云 時間: 2014-5-18 08:35
不確定度與偏差大小無關，它只與偏差的波動幅度有關。偏差是定量表征準確度的指標，不確定度是定量表征測量結果(經修正后)可靠性的指標，兩者非同種量，功能不同，不可比。

作者: 史錦順 時間: 2014-5-18 09:49
本帖最后由史錦順于 2014-5-18 10:35 編輯

回復 5# Enalex

現在見到的國際上給出的不確定度，大體有兩種。
第一種，儀器的不確定度
美國安捷倫公司與福祿克公司，公開說明過，作為測量儀器指標的不確定度，就是“accuracy”，也就是準確度、誤差范圍、最大允許誤差。這叫“測量儀器的不確定度”。測量儀器的不確定度，一定要包括系統誤差與隨機誤差的全部。這樣，實測的偏差（deviation,測得值減標準值）的絕對值，一定要（或說以95%的概率）小于測量儀器的不確定度，否則就是不合格。顯然，這種“儀器的不確定度”，不是該校準證書上的不確定度，而相當于校準證書上
格。寫了“不確定度”卻不是“儀器的不確定度”，而寫的“規格”才是“儀器的不確定度”。

如果不這樣理解，這個“校準證書”是沒法面世的，因為若把此處的不確定度看作是“儀器的不確定度”，那就等于宣布儀器不合格了。

第二種，校準的不確定度。

用誤差理論的語言來說，就是確定測量儀器誤差時的誤差范圍。這有兩種看法。

A 僅僅包括計量標準及其附件的誤差范圍，與被撿測量儀器的性能無關。1992年以前，計量界要求檢定的資格是：標準的誤差范圍必須小于被撿儀器誤差范圍的1/3以下。

B 推行不確定度后，要求評定“校準不確定度”，其實質是標準的誤差范圍加上被撿儀器的隨機誤差（重復性、分辨力等）。

誤差理論時代的合格性判別公式為

|Δ|≤ MPEV – R(B) (1)

|Δ|是實測偏差（測得值減標準值）的絕對值。R(B)是標準的誤差范圍。

當今標準文件的合格性判別公式為

|Δ|≤ MPEV – U95 (2)

這里的不確定度，可稱“合格性判別的不確定度”，要求U95≤MPEV/3.

由于U95遠大于R(B)，實際工作有些就不能干了。例如數字式頻率計、游標卡尺等無法檢定。我認為（1）式合理；而（2）式錯誤。把被檢儀器的性能算在檢定裝置上，不合理。

我國理解的“校準”，不是合格性判別，而是為了獲得修正值。也就是確定被校儀器的系統誤差。因此這個不確定度可叫做“系統誤差的不確定度”。我認為，“包括標準誤差與測量儀器隨機誤差”的不確定度，可以當作修正時的根據。如果測得的偏差的絕對值遠大于不確定度，可修正；如果不確定度大于偏差絕對值或不確定度比偏差絕對值小不了多少，則不該修正。對測量儀器，由于測量點極多，我不贊成修正。要求高，就用高檔儀器。修正，可比作是補衣服。當代不必了。大生產，“修正”不便于管理。事實上，生產線上，不能搞修正。我搞一輩子計量與測量，沒搞過一次修正。

你上傳的資料，表中的不確定度，大概是第二種不確定度，即被要求U95≤MPEV/3.的那個“合格性判別的不確定度”。表中的“規格”就是MPEV，都滿足不確定度小于規格的三分之一。（零點的不確定度不必要求。）美國人的“合格性判別的不確定度”相當穩定，我看不像是包含儀器的隨機誤差的不確定度，倒像是所用標準的不確定度。難猜。標準的資格，放在校準證書中，沒勁。能用作修正的根據嗎？我懷疑。因為它不包含特定點的隨機誤差。

哎，一個不確定度有多種，還得猜。好一個添亂的不確定度！

了解一下國外情況，還是有意義的，謝謝你。

作者: 都成 時間: 2014-5-18 15:52
本帖最后由都成于 2014-5-18 16:20 編輯

回復 1# Enalex

感謝樓主的分享！

上傳一份國家計量院2013年出具的高阻檢定儀校準證書數據頁（部分），與樓主提供的相差無幾，我們也能做到。樓主提供的證書信息也未發現合格判定的結論。校準結果及其不確定度是證書的核心內容，偏差或誤差和允差沒有提供，客戶也能自己獲得，當然同時給出更好，支持這種做法。中國當下要命的是眾多實驗室只給校準結果，不給不確定度，有的只給一個典型值的，這才是差距！

另外，也別太迷信老美，右上角的圖中右邊兩列數據沒有必要給出這么多的位數，微伏的單位符號都弄錯，實在不應該。

高阻檢定儀校準證書.jpg (51.57 KB, 下載次數: 8)

作者: 史錦順 時間: 2014-5-18 16:52
回復 9# 都成

國外的事，不好問。國內的，總該弄明白。校準證書是給用戶看的，應該一看就懂。我怎么就是弄不清楚表上的不確定度是怎樣來的呢。如果像都成先生書中那樣，是評出來的，不可能所有不確定度數據，都是1、2、5這等極其規范的數據。老史只能猜想這是所用計量標準的規格，而不是評定的結果。對不對？請教！

作者: wjyiscool 時間: 2014-5-18 20:16
上面的例子，近似于單一標準器校準，其他影響因素的值很小，忽略不計或近似的的話，就都是1、2、5啦，玩個數字游戲，轉了一圈回來還是原來的，大家用的方便，余下的就是保留解釋權了。哈哈哈

作者: Enalex 時間: 2014-5-18 21:44
回復 9# 都成

歡迎圍觀、解讀、灌水、拍磚！
兩份報告，都需要給使用人進行解讀報告中項目的含義是什么，亦即有人問到報告中這個這個是什么意思，總得告訴人家，這些個名稱概念是啥含義，數據是那個量測得或評估的數據吧。
牽涉的幾個量中，最需要解讀的就是不確定度
不確定度最令人感興趣的是宣稱：取k=2進行擴展后，這個非負的半寬，可以包含95%的真值。作為評定測量結果來說，這是個了不起的事情，應為不僅這個半寬只是規格值的1/3，且包含概率達到了95%！因此在校準報告中出現了測量不確定度，自然就會問這個不確定度是評價誰的。但從這個美式的校準報告中，似乎那個量都說不過去，既然都說不過去，那是不是美國人不會評不確定度？把不確定度評錯了？還是不確定度本身就有問題？
對于都成網友提供的國內的校準報告，給人的感覺就是評的太“對”，太“正確”了，似乎是先定好了這個不確定一定要是規格值的1/3一下，且范圍都要包含到偏差值，甚至包含到100%

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2014-5-18 23:10
　　新的“校準”定義是兩大操作步驟，第一“賦值”，即給出測得值，第二給出測得值的測量不確定度，因此看校準證書要看兩個內容，校準測得值和校準不確定度，國內國外無一例外。
　　１什么是校準測得值？
　　檢定規程、校準規范或顧客要求的被檢參數的校準結果就是“測得值”。前面兩個案例通過校準得到的電壓值、電阻值及其相對誤差值等都是測得值。測得值是被校對象計量特性的真實反映，其大小只與被校對象的實際情況有關，與測量方法（校準方法）的可靠性大小無關。而不確定度恰恰是反映測量方法的可靠性（可信性），只與構成該校準方法的諸要素有關而與被校對象（被校儀器示值誤差和示值相對誤差）大小無關。因此，示值誤差或相對誤差的校準結果大小可能大于校準方法的不確定度，也可能小于校準方法的不確定度。
　　２關于校準數據與不確定度的使用：
　　我們應該先用給出的測量不確定度大小與“允許誤差”相比較判斷校準結果的符合性，當給出的測量不確定度小于允許誤差絕對值的1/3時，說明該測量結果合格（校準結果可用），然后在判定校準結果可用的基礎上，再用給出的校準結果（示值誤差或相對誤差值）與允許誤差相比較，以判定被校對象（測量設備）的符合性，在允差范圍內的測量設備判為合格，否則判為不合格。

作者: 史錦順 時間: 2014-5-19 07:36
回復 13# 規矩灣錦苑

   先生說：“而不確定度恰恰是反映測量方法的可靠性（可信性），只與構成該校準方法的諸要素有關而與被校對象（被校儀器示值誤差和示值相對誤差）大小無關”。
   先生說得對，校準的不確定度應該與被校對象無關。這就是說，在評定校準能力時，不應混入被校儀器的性能。
-
   請注意：我們爭論過這個題目。
   我說：現行的檢定裝置考核辦法，“把被撿儀器的性能（重復性、分辨力等）計入檢定裝置的能力”，這個評定方法不對。
   你說：檢定必有被撿儀器，被檢儀器性能必將影響檢定結果，應該計入。也就是說，檢定的不確定度是與被撿儀器性能有關的。
   是你的認識改變了，還是左右逢源？是該辨明是非，還是該認為“凡是有規定的，都是正確的”？

作者: 285166790 時間: 2014-5-19 07:56
除了給出的數據比較詳細之外，沒發現和國內的有什么不同。

作者: 東海魚躍 時間: 2014-5-19 10:34
說實話，可能高端研究會用到這些，我感覺我們企業實際應用的時候好像沒什么用處……
不確定度大了又怎樣？我實際依據的就是個偏差，或者說修正值

作者: 都成 時間: 2014-5-19 10:47
回復 10# 史錦順

根據被校儀器的特點，評定不確定度時被校儀器及其它影響量可以忽略不計，因此這個不確定度應該是所用計量標準的允差。

作者: 都成 時間: 2014-5-19 10:57
本帖最后由都成于 2014-5-19 10:58 編輯

回復 16# 東海魚躍
對同一只表在不同實驗室校準，結果信息如下：
證書a的數據：偏差（修正值）是0；
證書b的數據：偏差（修正值）是3。
您如何看待這兩份證書？

結果信息如下：
證書a的數據：偏差（修正值）是0，不確定度是10；
證書b的數據：偏差（修正值）是3，不確定度是1 。

您又如何看待這兩份證書？

作者: jktesla 時間: 2014-5-19 11:42
回復 18# 都成

樓主的第三張圖中，用紅鉤標出的這些偏差都大于不確定度，這樣對嗎？該如何理解呢？作為新手，我不太明白。

作者: 都成 時間: 2014-5-19 12:06
本帖最后由都成于 2014-5-19 12:12 編輯

回復 19# jktesla

樓主的第三張圖中，用紅鉤標出的這些偏差都大于不確定度，這很正常。偏差是被校儀器的實際性能，如果不確定度U小于1/3MPEV(最右一列數據)，則偏差小于允差即為合格，如果這個條件不能滿足，則只要偏差的絕對值加上U后還小于MPEV，則仍可判定合格。樓主用紅色勾出的數據都是合格的！偏差可以等于0，但不確定度不可能為零，偏差為零說明被校和標準的量值或誤差相同。

作者: jktesla 時間: 2014-5-19 12:36
回復 20# 都成

剛才想明白了，這兩個值說的不是一個東西，出發點就不同。

我一開始把不確定度理解為被測設備值的范圍了。其實他反應的是測量設備

作者: chuxp 時間: 2014-5-19 13:46
回復 10# 史錦順

史老好。
這個計量院報告中的不確定度是評出來的，一般主要考慮兩方面因素：包括標準裝置的最大允許誤差，及被檢設備引入的分量，如分辨力、被測量值的穩定程度等。有時也可能更仔細一些，如考慮到溫度、電源電壓、電源頻率等對測量結果的影響。評估一次后，作為模板，今后同樣的被檢設備則直接套用，不再另行評定。JJF1059規定，可以對最終給出的不確定度參數進行數據修約，原則上只允許進位而不可舍棄，且提出可執行一般的修約規則。那么，大家考慮到反正不確定度比允許誤差小很多，那么就往大了取整，表示出來看著比較整齊，又不違反JJF1059。
美國的證書其實也是一樣的模式。看上去樓主的證書像是FLUKE公司的，如果是，那么肯定就是他們的那個自動校準軟件METCAL計算出來的，當然METCAL計算的公式也是技術人員按照評定方法事先編輯好的。

作者: jktesla 時間: 2014-5-19 14:14
回復 18# 都成
你怎么看？

作者: 都成 時間: 2014-5-19 16:46
回復 23# jktesla

應該先請16#談一下。

作者: 285166790 時間: 2014-5-19 16:49
回復 11# wjyiscool

可能是被檢高阻器示值比較穩定，那么其重復性就可以忽略不計了，那么就只剩下標準器為主的不確定度分量了，如果其它一些因素影響比較小，那也可以忽略，最終結果就只有標準器的不確定度分量了。

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2014-5-19 20:04
回復 14# 史錦順

　　并不是我的觀點改變了，是校準對象改變了。被校對象的計量特性會不會影響校準結果的不確定度，完全看其測量模型中的輸入量有沒有被校對象的示值或讀數值。
　　測量模型的輸入量沒有被檢儀器的讀數值，校準結果的不確定度與被撿儀器性能完全無關。
　　測量模型中的輸入量有被校對象的示值或讀數值，校準結果的不確定度與被撿儀器性能一定有關，不過這個與被撿儀器有關的性能絕不是被檢參數，而是影響被檢參數大小的被校儀器其它計量特性，這些計量特性在被檢儀器校準前是未知的，因此多數情況下需要一個A類評定。

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2014-5-19 20:20
　　贊同20樓都成兄的觀點。樓主圖中用紅鉤標出的這些偏差都大于不確定度，這很正常。偏差是被校儀器的實際性能，是一種客觀存在，不受不確定度大小的影響。如果不確定度U小于1/3MPEV(最右一列數據)，則偏差小于允差即為合格，如果這個條件不能滿足，則只要偏差的絕對值加上U后還小于MPEV，則仍可判定合格。只有在偏差的絕對值加上U后大于MPEV時才可判定合格樓主用紅色勾出的數據不合格！偏差可以等于0，但不確定度不可能為零，偏差為零說明被校和標準的量值相同。但若不確定度U大于1/3MPEV(最右一列數據)時，無論偏差的校準結果如何大或如何小，均不能評定被校對象是否合格，必須廢除這個《校準報告》或《證書》，要求校準機構更換更為可信（U更小）的校準方法重新校準，否則應淘汰該校準機構的“合格供方”資格，另外更換法定或授權的校準機構作為新的校準服務“合格供方”。這就是校準報告或證書中給出的誤差（或偏差）校準結果與不確定度的正確使用方法。

作者: 史錦順 時間: 2014-5-20 08:23
本帖最后由史錦順于 2014-5-20 09:03 編輯

回復 22# chuxp

謝謝先生的說明。

先生說：（校準不確定度）包括標準裝置的最大允許誤差，及被檢設備引入的分量，如分辨力、被測量值的穩定程度等。有時也可能更仔細一些，如考慮到溫度、電源電壓、電源頻率等對測量結果的影響。評估一次后，作為模板，今后同樣的被檢設備則直接套用。

這使我得知：原來，校準的不確定度，既包括被撿儀器的性能，而又不是特定被檢儀器的性能，而是“一般的”被檢儀器的性能。“作為模板”一詞，本質又形象。我因已退休多年，不了解實際工作情況；現在想一想，也只能如此。

這樣，矛盾就更多了。怎說也不通。

第一，如果校準是合格性判別，把校準不確定度理解為“校準能力”，那就不該加入被校儀器的性能，特定的性能、一般的性能都不該加。

第二，如果校準是為了獲得修正值，那就該在校準中確定被校儀器的系統誤差，這樣“不確定度”必須既包括計量標準的性能，也必須包括被校的特定儀器的“隨機誤差”，才好判別該不該修正。

現在給出的包含有“一般被校儀器”的性能，對第一種情況（判斷合格性）是多余（判別合格性的能力取決于計量標準，與被校儀器性能無關）；而對第二種情況（取得修正值）又不足，因為對某一臺儀器該不該修正，要看這臺儀器的特有的隨機誤差的大小。修正減少了系統誤差，但必將加入確定系統誤差時的誤差。不該修正的去修正，不如不修正，因為有可能反而擴大誤差范圍。

作者: Enalex 時間: 2014-5-20 11:11
不確定度從理論、方程、評定方法等各個方面的質疑，史老師有詳細的分析，大家可以看
在不確定度居多表述中，其聲稱的“合成不確定度”取k=2，擴展不確定度非負半寬范圍內包含95%真值，在實證環節卻難以自圓其說，這是最致命的缺陷
如：對某值（或多個值）多次測量后，按1059進行標準式評定，會得到擴展半寬，然后會聲明，這個被測量的真值以95%的概率落在這個已平均值的正負半寬內。到這里，大伙應該都輕騎熟路，沒有異議。
但接著往下，假定這個被測量就是當初定好的一個標準器（已知量），對上述所有的檢測點做進一步的分析就會發現，不確定度評定的結果就出問題了，首先是所宣稱的95%概率達不到，然后就是顧左右而言它，明明剛（沒有說測量值是已知值前）在還好好的測得值不確定評定，到這時（確定測量值是已知量）就不能淡定了，一會兒說評定的是示值不確定度，一會兒是示值誤差不確定度（已有一個帖子正在討論這個事情），甚至有人還說，這個是示值誤差的變動性不確定度，這個變量一下子升了三級！但不管怎樣，所宣稱的95%的半寬是難以服眾了！只能是在測量未知值是糊弄人

作者: jktesla 時間: 2014-5-20 12:42
本帖最后由 jktesla 于 2014-5-20 12:45 編輯

回復 29# Enalex

我覺得圖中不確定度小于偏差要這樣理解，因為不確定度主要是從檢測設備（標準器）得出的，是上級設備，值當然可以很小，但偏差是從被檢設備得出的。不確定度所確定的真值區間是從標準器來講。偏差所確定的真值區間是被檢設備的，它是跟被檢設備的最大允許誤差做比較的。

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2014-5-21 00:07
回復 28# 史錦順

　　加入被校儀器的性能，特定的性能、一般的性能都不該加。這個論斷太對了，校準不確定度的確是校準能力的一種定量表述，它屬于測量過程或測量結果，并不屬于測量設備，因此絕不能“加入被校儀器的性能，特定的性能、一般的性能都不該加”。
　　第二，“如果校準是為了獲得修正值，那就該在校準中確定被校儀器的系統誤差”，也是一針見血直截了當。修正值其實接受誤差值的反號，因此，修正值校準結果的“不確定度”來源必須包括計量標準的性能引入的不確定度分量，也包括被校的特定儀器的“隨機誤差”引入的不確定度分量。
現在給出的包含有“一般被校儀器”的性能，對第一種情況（判斷合格性）是多余（判別合格性的能力取決于計量標準，與被校儀器性能無關）；而對第二種情況（取得修正值）又不足，因為對某一臺儀器該不該修正，要看這臺儀器的特有的隨機誤差的大小。修正減少了系統誤差，但必將加入確定系統誤差時的誤差。不該修正的去修正，不如不修正，因為有可能反而擴大誤差范圍。

作者: sfjljczx 時間: 2014-6-11 21:05
學習了，謝謝分享

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