测量不确定度: 校准不确定度基础指南

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作者:Heikki Laurila 发布时间:2016年11月2号 下午2:57:45

 

如果你不知道怎么测量不确定度,就不要进行任何测量!

 

这一次我们讨论的是在任何测量或校准中都需要考虑到的基本因素—不确定度!

 

我最近做了一份关于校准不确定度的新白皮书,请查阅。本文论述了测量和校准不确定度的基本原理。它既不是为数学家也不是为测量专家所编写的,而是为那些在工业应用中计划和进行实际测量和校准的人编写的

 

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了解与测量相关的不确定度是一个非常基本的概念,除非您了解了相关的不确定度,否则您不应该进行任何测量

 

人们对不确定度的普遍认识和兴趣似乎正在增长,这实在是太棒了。

 

测量的不确定度有多种来源,例如:用于测量的参考测量装置、环境条件、进行测量的操作员、测量过程和许多其他来源。

 

有几种校准不确定度指南、规范和资源可供参考,但这些大多都是数学公式。本文将避免使用大量数学公式。

 

不确定度的估算和计算是相当复杂的,我已经尽了最大努力让它变得通俗易懂

 

测量的不确定度是什么?简而言之,我们可以说它是测量结果的“怀疑”,所以它能告诉我们测量有多精确。我们做每一个测量都应该保持一定的“怀疑”,我们应该知道这个“怀疑”的尺度,以决定测量结果是否适合使用。

 

最好记住,误差和不确定度是不一样的。在校准中,当我们将要校准的设备与参考标准进行比较时,误差是这两个读数之间的差异。除非我们知道测量的不确定度,否则误差没有意义

 

不确定度经典示例-“一根绳子”

 

让我们举一个简单的例子来说明实践中的测量不确定度;我们把同一根绳子给三个不同的人(一次给一人),让他们测量那根绳子的长度。没有给出附加说明。他们都可以使用自己的工具和方法来测量它。

 

你很可能会得到三个不同的答案,例如:

 

  • 第一个人说大约60厘米。他用一把十厘米长的塑料尺量了一下绳子,得出了这个结论。
  • 第二个人说是70厘米。他用一根三米长的卷尺检查了几次结果,以确定他是对的。
  • 第三个人说它是67.5厘米,不确定度为±0.5厘米。他用一根精确的卷尺多次测量绳子,得到一个平均值和标准偏差。然后,他测试了拉绳时绳的伸展程度,并注意到这对结果的影响很小。

 

即使是这个简单的例子也表明,影响测量结果的因素有很多:所使用的测量工具、所使用的方法/过程以及人员完成工作的方式。

 

所以,你应该问自己的问题是:

 

在你的工厂,当进行校准工作时,会是上面三个例子中哪一个?

 

您的现场使用的是什么样的“标尺”,测量方法/过程是什么?

 

如果你是在不知道相关不确定度的情况下测量某个东西,得出的结论则毫无价值。

 

总结

 

我希望你能从这第一次介绍中更加了解校准不确定度的这个令人兴奋的话题。要进一步了解这个主题,请看白皮书。以下是白皮书中的关键要点:

 

  • 务必区分“误差”和“不确定度”。
  • 重复测量以获得正常偏差。
  • 使用适当的参考标准(校验仪),并确保它们对国家标准具有有效的可溯源性,并且已知校准的不确定度且适合您的应用。
  • 考虑环境条件的影响是否显著影响测量的不确定度。
  • 注意任何指示设备的可读性和显示分辨率。
  • 研究您正在校准的数量的特定重要因素。
  • 熟悉“平方根”方法,将独立的不确定度加在一起。
  • 注意不确定度分量的覆盖因子/置信度/扩展不确定度。
  • 努力了解所有相关的不确定度,而不仅仅是TAR/TUR的比。
  • 在做出合格/不合格决定之前,注意校准过程的总不确定度。

 

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我会在不久的将来继续发表关于不确定度主题的文章,请继续关注!

 

本文第2部分和第3部分

 
本文的剩余部分请点击以下链接查看:

 

校准不确定度基础指南.第2部分:不确定度成分(英文版)

 

校准不确定度基础指南-第3部分:成功还是失败?(英文版)

 
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用干井炉进行温度校准的不确定成分(英文版)

 

另外,请访问我们的网站查看文章”什么是校准“(英文版)。