JJF 1059.1-2012
基本信息
标准号:
JJF 1059.1-2012
中文名称:测量不确定度评定与表示
标准类别:国家计量标准(JJ)
标准状态:现行
出版语种:简体中文
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测量
评定
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标准简介
JJF 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示
JJF1059.1-2012
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标准内容
中华人民共和国国家计量技术规范JJF1059.1—2012
测量不确定度评定与表示
Evaluation and Expression
of Uncertainty in Measurement2012-12-03发布
2013-06-03实施
国家质量监督检验检疫总局发布JJF1059.1—2012
测量不确定度评定与表示
Evaluation and Expression
ofUncertaintyinMeasurement
JJF1059.1—2012
代替JJF1059—1999
归口单位:全国法制计量管理计量技术委员会起草单位:江苏省计量科学研究院中国计量科学研究院
北京理工大学
国家质量监督检验检疫总局计量司本规范委托全国法制计量管理计量技术委员会负责解释本规范起草人:
叶德培
JJF1059.1-2012
赵峰(江苏省计量科学研究院)施昌彦
原遵东(中国计量科学研究院)沙定国(北京理工大学)
垂(北京理工大学)
周桃庚
红(国家质量监督检验检疫总局计量司)引言
1范围
引用文件.,
3术语和定义
被测量
测量结果
测得的量值www.bzxz.net
测量精密度
测量重复性·
重复性测量条件
测量复现性
复现性测量条件
期间精密度测量条件
实验标准偏差
测量误差
测量不确定度
标准不确定度
测量不确定度的A类评定
测量不确定度的B类评定
合成标准不确定度
相对标准不确定度
扩展不确定度
包含区间
包含概率
包含因子
测量模型
测量函数
测量模型中的输入量
测量模型中的输出量
定义的不确定度
仪器的测量不确定度
零的测量不确定度
不确定度报告
目标不确定度
自由度
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LYKAONLKAca
(m))
(3)
(3)
(3)
(3)
(4)
(4)
(5)
(5)
(5)
(6)
(6)
(6)
(6)
(7)
(7)
3.32协方差
3.33相关系数
4测量不确定度的评定方法
4.1测量不确定度来源分析·
测量模型的建立
4.3标准不确定度的评定
4.4合成标准不确定度的计算
4.5扩展不确定度的确定,
5测量不确定度的报告与表示
5.1测量不确定度报告
5.2测量不确定度的表示
6测量不确定度的应用·
JJF1059.1—2012
6.1校准证书中报告测量不确定度的要求.:6.2实验室的校准和测量能力表示·6.3其他情况应用·
附录A
测量不确定度评定方法举例(参考件)附录Bt分布在不同概率p与自由度时的t(v)值(t值)表(补充件)附录C有关量的符号汇总(补充件)附录D
术语的英汉对照(参考件)
(8)
(26)
JJF1059.1—2012
本规范是对JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》的修订。本次修订的依据是十多年来我国贯彻JJF1059一1999的经验以及最新的国际标准:ISO/IECGUIDE98-3:2008《测量不确定度第3部分:测量不确定度表示指南》(Uncertainty of measurement-Pari 3: Guide to the expression of unccrtainty in mea-surement)(简称GUM)。
与JJF1059—1999相比,主要修订内容有:编写格式改为符合JJF1071--2010《国家计量校准规范编写规则》的要求。一所用术语采用JJF1001一2011《通用计量术语及定义》中的术语和定义。例如:更新了“测量结果”及“测量不确定度”的定义,增加了“测得值”、“测量模型”、“测量模型的输人量”和“输出量”,并以“包含概率”代替了“置信概率”等;本规范还增加了一些与不确定度有关的术语,如“定义的不确定度”、“仪器的测量不确定度”、“零的测量不确定度”、“目标不确定度”等。一对适用范围作了补充,明确指出:本规范主要涉及有明确定义的、并可用唯一值表征的被测量估计值的不确定度,也适用于实验、测量方法,测量装置和系统的设计和理论分析中有关不确定度的评定与表示。本规范的方法主要适用于输入量的概率分布为对称分布、输出量的概率分布近似为正态分布或分布,并自测量模型为线性模型或可用线性模型近似表示的情况。当本规范不适用时,可考虑采用JJF1059.2一2012《用蒙特卡洛法评定测量不确定度》进行不确定度评定。本规范的方法(GUM法)的评定结果可以用蒙特卡洛法进行验证,验证评定结果一致时仍然可以使用GUM法进行不确定度评定。因此:本规范仍然是最常用和最基本的方法。一在A类评定方法中,根据计量的实际需要,增加了常规计量中可以预先评估重复性的条款。
合成标准不确定度评定中增加了各输入量间相关时协方差和相关系数的估计方法,以便规范处理相关的问题。弱化了给出自由度的要求,只有当需要评定U,或用户为了解所评定的不确定度的可靠程度而提出要求时才需要计算和给出合成标准不确定度的有效自由度ef。一本规范从实用出发规定:一般情况下,在给出测量结果时报告扩展不确定度U。在给出扩展不确定度U时,一般应注明所取的k值。若未注明k值,则指k一2。一增加了第6章:测量不确定度的应用,包括:校准证书中报告测量不确定度的要求、实验室的校准和测量能力表示方式等。取消了原规范中关于概率分布的附录,将其内容放到B类评定的条款中。一增加了附录A:测量不确定度评定方法举例。附录A.1是关于B类标准不确定度的评定方法举例;附录A.2是关于合成标准不确定度评定方法的举例;附录A.3是不同类型测量时测量不确定度评定方法举例,包括量块的校准、温度计的校准、硬度计量、样品中所含氢氧化钾的质量分数测定和工作用玻璃液体温度计的校准五个例子,TYKAONYKAca
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前三个例子来自GUM。目的是使本规范的使用者开阔视野,更深人理解不同情况下的测量不确定度评定方法,例子与数据都是被选用来说明本规范的原理的,因此不必当作实际测量的叙述,更不能用来代替某项具体校准中不确定度的评定。本规范的目的是:
促进以充分完整的信息表示带有测量不确定度的测量结果:为测量结果的比较提供国际上公认一致的依据。本规范规定的评定与表示测量不确定度的方法满足以下要求:一适用于各种测量领域和各种准确度等级的测量。一一测量不确定度能从对测量结果有影响的不确定度分量导出,且与这些分量如何分组无关,也与这些分量如何进一步分解为下一级分量无关。一当一个测量结果用于下个测量时,其不确定度可作为下一个测量结果不确定度的分量。
在诸如工业、商业及与健康或安全有关的某些领域中,往往要求提供较高概率的区间,本方法能方便地给出这样的区间及相应的包含概率。本规范仅给出了在最常见情况下评定与表示测量不确定度的方法和简要步骤,其中的注释和举例,旨在对方法作较详细说明,以便于进一步理解和有助于实际应用。在一些特殊情况下,本规范的方法可能不适用或规范不够具体,例如测量如何模型化、非对称分布或非线性测量模型时的不确定度评定等。此外,对于在某个特定专业领域中的应用,鼓励各专业技术委员会依据本规范制定专门的技术规范或指导书。本规范包含四个附录,附录Λ“测量不确定度评定方法举例”它是资料性附录,仅作参考。附录B“t分布在不同概率p与自由度v时的t()值(t值)表”和附录C“有关量的符号汇总”是规范性附录,所用的基本符号取白GUM及有关的ISO、IEC标准;附录D“术语的英汉对照”供参考。IV
1范围
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测量不确定度评定与表示
a)本规范所规定的评定与表示测量不确定度的通用方法,适用于各种准确度等级的测量领域,例如:
1)国家计量基准及各级计量标准的建立与量值比对;2)标准物质的定值和标准参考数据的发布;3)测量方法、检定规程、检定系统表、校准规范等技术文件的编制;4)计量资质认定、计量确认、质量认证以及实验室认可中对测量结果及测量能力的表述;
5)测量仪器的校准、检定以及其他计量服务;6)科学研究、工程领域、贸易结算、医疗卫生、安全防护、环境监测、资源保护等领域的测量。
b)本规范主要涉及有明确定义的,并可用唯一值表征的被测量估计值的测量不确定度。至于被测量呈现为一系列值的分布或取决于一个或多个参量(例如以时间为参变量),则对被测量的描述应该是一组量,应给出其分布情况及其相互关系。C)本规范也适用子实验、测量方法、测量装置、复杂部件和系统的设计和理论分析中有关不确定度的评估与表示。d)本规范主要适用于以下条件:1)可以假设输人量的概率分布呈对称分布:2)可以假设输出量的概率分布近似为正态分布或t分布;3)测量模型为线性模型、可以转化为线性的模型或可用线性模型近似的模型。当不能同时满足上述适用条件时,可考虑采用蒙特卡洛法(简称MCM)评定测量不确定度,即采用概率分布传播的方法。MCM的使用详见JJF1059.2一2012《用蒙特卡洛法评定测量不确定度》。当用本规范的方法评定的结果得到蒙特卡洛法验证时,则依然可以用本规范的方法评定测量不确定度。2引用文件
本规范引用了下列文件:
JJF1001-—2011通用计量术语及定义GB/T70一2008数值修约规则与极限数值的表示和判定GB3101-1993有关量、单位和符号的一般原则GB/T4883一2008数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断和处理ISO/IECGUIDE98-3:2008测量不确定度第3部分:测量不确定度表示指南(Uncertainty of measurement-Part 3: Guide to the expression of uncertainty in mcasurement)
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JJF1059.1—2012
ISO3534-1:2006统计学术语和符号第1部分:一般统计术语和概率术语(Statistics--Vocabulary and symbols--Part l: General statistical terms and terms usedinprobability)
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和定义
本规范中的计量学术语采用JJF1001一2011,它是依据国际标准ISO/IECGUIDE99:2007(即VIM第三版)修订后的版本。本规范中所用的概率和统计术语基本采用国际标准ISO3534-1:2006的术语和定义。3.1被测量measurand[JJF1ool,4.7]拟测量的量。
1对被测量的说明要求了解量的种类,以及含有该量的现象、物体或物质状态的描述,包括有关成分及化学实体。
2在VIM第二版和IEC60050-300:2001中,被测量定义为受到测量的量。3测量包括测量系统和实施测量的条件,它可能会改变研究中的现象、物体物质,使被测量的量可能不同于定义的被测量。在这种情况下,需要进行必要的修正。例:
1用内阻不够大的电压表测量时,电池两端间的电位差会降低,开路电位差可根据电池和电压表的内阻计算得到。
2钢棒在与环境温度23℃平衡时的长度不同于拟测量的规定温度为20℃时的长度,这种情况下必须修正。
3在化学中,“分析物”或者物质或化合物的名称有时被称作“被测量”。这种用法是错误的,因为这些术语并不涉及到量。
3.2测量结果measurementresult,resultofmeasurement[JJF1o01,5.1]与其他有用的相关信息一起赋予被测量的一组量值。注:
1测量结果通常包含这组量值的“相关息”,诸如某些可以比其他方式更能代表被测量的信息。它可以概率密度函数(PDF)的方式表示。2测量结果通常表示为单个测得的量值和一个测量不确定度。对某些用途:如果认为测量不确定度可忽略不计,则测量结果可表示为单个测得的量值。在许多领域中这是表示测量结果的常用方式。
3在传统文献和1993版VIM中,测量结果定义为赋予被测量的值,并按情况解释为平均示值、未修正的结果或已修正的结果。测得的量值measuredquantityvalue[JJF1ool,5.2]3.3
measuredvalueofaquantity,简称测得值measuredvalue又称量的测得值
代表测量结果的量值。
1对重复示值的测量,每个示值可提供相应的测得值。用这一组独立的测得值可计算出作为结2
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果的测得值,如平均值或中位值,通常它附有一个已减小了的与其相关联的测量不确定度。2当认为代表被测量的真值范图与测量不确定度相比小得多时,量的测得值可认为是实际唯一真值的估计值,通常是通过重复测量获得的各独立测得值的平均值或中位值。3。当认为代表被测量的真值范图与测量不确定度相比不太小时,被测量的测得值通常是一组真值的平均值或中位值的估计值。4在测量不确定度指南(GUM)中,对测得的量值使用的术语有“测量结果”和“被测量的值的估计”或“被测量的估计值”。3.4测量精密度measurementprecision[JJF1oo1,5.10]简称精密度precision
在规定条件下,对同一或类似被测对象重复测量所得示值或测得值间的一致程度。注:
1测量精密度通常用不精密程度以数字形式表示,如在规定测量条件下的标准偏差、方差或变差系数。
2规定条件可以是重复性测量条件、期间精密度测量条件或复现性测量条件。3测量精密度用于定义测量重复性、期间测量精密度或测量复现性。4术语“测量精密度”有时用于指“测量准确度”,这是错误的。3.5测量重复性measurementrepeatability[JJF1001,5.13简称重复性repeatability
在一组重复性测量条件下的测量精密度。3.6重复性测量条件measurementrepeatabilityconditionofmeasurement[JJF1001,5.14]简称重复性条件repeatabilitycondition相同测量程序、相同操作者、相同测量系统、相同操作条件和相同地点,并在短时间内对同一或相类似被测对象重复测量的一组测量条件。注:在化学中,术语“序列内精密度测量条件”有时用于指“重复性测量条件”。3.7测量复现性measurementreproducibility[JJF1001,5.16]简称复现性reproducibility
在复现性测量条件下的测量精密度。3.8复现性测量条件measurementreproducibilityconditionof mcasurement[JJF1001,5.15]
简称复现性条件reproducibilitycondition不同地点、不同操作者、不同测量系统,对同一或相类似被测对象重复测量的一组测量条件。
1不同的测量系统可采用不同的测量程序。2在给出复现性时应说明改变和未变的条件及实际改变到什么程度。3.9期间精密度测量条件intermediateprecisionconditionofmeasurement[JJF1001,5.11]简称期间精密度条件intermediateprecisioncondition3
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除了相同测量程序、相同地点,以及在一个较长时间内对同一或相类似的被测对象重复测量的一组测量条件外,还可包括涉及改变的其他条件。注:
1改变可包括新的校准、测量标准器、操作者和测量系统。2对条件的说明应包括改变和未变的条件以及实际改变到什么程度。3在化学中,术语“序列间精密度测量条件”有时用于指“期间精密度测量条件”。3.10实验标准偏差experimentalstandarddeviationJJF100l,5.17]简称实验标准差experimentalstandarddeviation对同一被测量进行n次测量,表征测量结果分散性的量。用符号s表示。注:
1n次测量中某单个测得值工的实验标准偏差s()可按贝塞尔公式计算:s(r)
式中:
—第i次测量的测得值;
——n次测量所得一组测得值的算术平均值;n——测量次数。
2n次测量的算术平均值工的实验标准偏差s()为:s()=s(r)/n
measurementerror,errorofmeasurementJJF1ool,5.33.11测量误差
简称误差error
测得的量值减去参考量值。
1测量误差的概念在以下两种情况下均可使用:①当涉及存在单个参考量值,如用测得值的测量不确定度可忽路的测量标准进行校准,或约定量值给定时,测量误差是已知的;②假设被测量使用唯一的真值或范围可忽略的一组真值表征时,测量误差是未知的。2测量误差不应与出现的错误或过失相混清。measurement unccrtainty, uncertainty of measurement LJJF1ool.3.12测量不确定度
简称不确定度unccrtainty
根据所用到的信息,表征赋予被测量值分散性的非负参数。注:
1测量不确定度包括由系统影响引起的分量,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。有时对估计的系统影响未作修正,而是当作不确定度分量处理。2此参数可以是诸如称为标准测量不确定度的标准偏差(或其特定倍数),或是说明了包含概率的区间半宽度。
3测量不确定度一般由若干分量组成。其户一些分量可根据一系列测量值的统计分布,按测量4
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不确定度的A类评定进行评定,并可用标准偏差表征。而另一些分量则可根据基于经验或其他信息获得的概率密度函数,按测量不确定度的B类评定进行评定,也用标准偏差表征。4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的改变。
5本定义是按2008版VIM给出,而在GUM中的定义是:表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。3.13标准不确定度standarduncertaintyJJF1001,5.19]全称标准测量不确定度standard measurementuncertainty,standard uncertaintyofmeasurement
以标准偏差表示的测量不确定度。3.14测量不确定度的A类评定TypeAevaluationofmeasurementuncertainty[JJF1001,5.20]
简称A类评定TypeAevaluation
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。
注:规定测量条件是指重复性测量条件、期间精密度测量条件或复现性测量条件。3.15测量不确定度的B类评定TypeBevaluationofmeasurementuncertainty[JJF100l,5.217
简称B类评定TypcBevaluation
用不同于测量不确定度A类评定的方法对测量不确定度分量进行的评定。例:评定基于以下信息:
\—权威机构发布的量值;
一有证标准物质的量值;
校准证书;
仪器的漂移;
一经检定的测量仪器的准确度等级;一根据人员经验推断的极限值等。3.16合成标准不确定度combinedstandarduncertaintyJJF10o1,5.22全称合成标准测量不确定度combined standardmeasurementuncertainty由在一个测量模型中各输人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:在测量模型中的输入量相关的情况下,当计算合成标准不确定度时必须考虑协方差。3.17相对标准不确定度relativestandarduncertainty[JJF1001,5.23全称相对标准测量不确定度relativestandardmeasurementuncertainty标准不确定度除以测得值的绝对值。3.18扩展不确定度expandeduncertainty[JJF1001,5.27全称扩展测量不确定度expandedmeasurementuncertainty合成标准不确定度与一个大于1的数字因子的乘积。5
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