注冊計量師第三章測量數(shù)據(jù)處理(h) (2)

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四、異常值的判別和剔除,第一節(jié) 測量誤差的處理,五、測量重復(fù)性和測量復(fù)現(xiàn)性的評定 六、加權(quán)算術(shù)平均值及其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的計算方法 七、計量器具誤差的表示與評定 八、計量器具其他一些計量特性的評定,一、系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)和減小系統(tǒng)誤差的方法 系統(tǒng)誤差：在重復(fù)性條件下，對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量的真值之差。 【系統(tǒng)誤差=平均值-真值】 系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)：在同一量的多次測量過程中，對每個測得值的誤差 1、保持恒定 2、以可預(yù)知方式變化。,（一）系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn) 1.在規(guī)定的測量條件下多次測量同一個量，所得測量結(jié)果與計量標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之差可以發(fā)現(xiàn)并得到恒定的系統(tǒng)誤差的估計值。 2.在測量條件改變時，例如隨時間、溫度、頻率等條件改變時，測量結(jié)果按某一確定的規(guī)律變化，可能是線性地或非線性地增長或減小，就可以發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果中存在可變的系統(tǒng)誤差。,（二）減小系統(tǒng)誤差的方法 消除或減小系統(tǒng)誤差的方法： 1.采用修正的方法 對系統(tǒng)誤差的已知部分，用對測量結(jié)果進(jìn)行修正的方法來減小系統(tǒng)誤差。 例如：測量結(jié)果（多次測量結(jié)果的平均值）為30，用計量標(biāo)準(zhǔn)測得的結(jié)果（約定真值）是30.1。 則：系統(tǒng)誤差的估計值為 （30-30.1） = -0.1。 修正值為+0.1。 修正測量結(jié)果為 30+0.1=30.1。,2.在實(shí)驗(yàn)過程中盡可能減少或消除一切產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素 儀器使用時產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的常見因素有： 1）應(yīng)該對中的未能對中；經(jīng)緯儀：如不對中，測量的距離和角度就不是從擺站點(diǎn)起算，就不準(zhǔn)確 2）應(yīng)該調(diào)整到水平未能調(diào)好；天平；經(jīng)緯儀：如沒整平，測出的豎直角和水平角就不準(zhǔn)確了 3)應(yīng)調(diào)整到垂直或平行理想狀態(tài)的未能調(diào)好；水銀血壓計 4)測量人員每個人的習(xí)慣不同會導(dǎo)致讀數(shù)誤差。,3、選擇適當(dāng)測量方法使系統(tǒng)誤差相互抵消 （1）減小恒定系統(tǒng)誤差的方法 異號法 改變測量中的某些條件，如測量方向、電壓極性，使兩種測量條件下測量誤差的符號相反，取平均值以消除系統(tǒng)誤差。 交換法 將測量中的某些條件適當(dāng)交換，如被測件的位置相互交換，設(shè)法使兩次測量中的誤差源對測量結(jié)果的影響作用相反，從而抵消系統(tǒng)誤差。 替代法 保持測量條件不變，用某一已知量值的標(biāo)準(zhǔn)器代替被測件再測量，使指示儀器的指示不變（或指零），這時被測量值等于已知的標(biāo)準(zhǔn)值，達(dá)到減小系統(tǒng)誤差的目的。,交換法: 用等臂天平稱重，第一次右邊放置被測件X，左邊放置標(biāo)準(zhǔn)砝碼P，X=P l1/l2；第二次被測件和標(biāo)準(zhǔn)砝碼互換位置，左邊放置被測件X，左邊放置標(biāo)準(zhǔn)砝碼P+ P ，使天平再次平衡，X=(P + P) l2 / l1 ?？梢杂梦恢媒粨Q前后兩次測得值的幾何平均值消除由于天平不等臂引入的系統(tǒng)誤差。 X=(P + P) P1/2,異號法: 帶有螺旋桿式讀數(shù)裝置的測量儀器存在空行程，即螺旋桿轉(zhuǎn)動時刻度變化而量桿不動。第一次順時針旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)刻度d，則d=a+，其中a為不含系統(tǒng)誤差的值， 為空行程引入的恒定系統(tǒng)誤差；第二次逆時針旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)刻度d1=a- 。 取平均值可消除該系統(tǒng)誤差：a=(d + d1)/2。,（2）減小可變系統(tǒng)誤差的方法 合理地設(shè)計測量順序可以減小測量系統(tǒng)的線性漂移或周期性變化引入的系統(tǒng)誤差。 用對稱測量法減小線性系統(tǒng)誤差P207案例1,用對稱測量法減小線性系統(tǒng)誤差 案例 P207D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔注冊計量師 第三章測量數(shù)據(jù)處理用對稱測量法減小線性系統(tǒng)誤差 P207案例1.doc,用半周期偶數(shù)測量法減小周期性系統(tǒng)誤差 周期性系統(tǒng)誤差通常表示為： =asin(2l/T) 相隔半個周期的兩個測量結(jié)果中的誤差是大小相等方向相反的，所以凡是相隔半個周期的一對測量值的均值中不再含有此項(xiàng)誤差。此方法廣泛應(yīng)用于測角儀上。 合理地設(shè)計測量順序可以減小測量系統(tǒng)的線性漂移或周期性變化引入的系統(tǒng)誤差。,（三）系統(tǒng)誤差的修正方法 1、在測量結(jié)果上加修正值 修正值的大小等于系統(tǒng)誤差估計值的大小，但符號相反。 （1） 測量結(jié)果系統(tǒng)誤差估計值： ：未修正的測量結(jié)果；xs：標(biāo)準(zhǔn)值。 （2）測量儀器示值誤差 ：= x - xs x：被評定的儀器的示值或標(biāo)稱值； xs：標(biāo)準(zhǔn)裝置給出的標(biāo)準(zhǔn)值。 （3）修正值 C= - 已修正的測量結(jié)果=未修正測量結(jié)果+修正值,在測量結(jié)果上加修正值 P208案例D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔注冊計量師 第三章測量數(shù)據(jù)處理在測量結(jié)果上加修正值 P208案例.doc,2、對測量結(jié)果乘修正因子 修正因子Cr等于標(biāo)準(zhǔn)值與未修正測量結(jié)果之比 已修正的測量結(jié)果=未修正測量結(jié)果修正因子 Xc = Cr x 3、畫修正曲線 4、制定修正表,注意： 1. 修正值或修正因子的獲得，最常用的方法是將測量結(jié)果與計量標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)值比較得到，通常就是通過校準(zhǔn)得到。修正曲線往往還需要采用實(shí)驗(yàn)方法獲得。 2. 修正值和修正因子都是有不確定度的。在獲得修正值或修正因子時，需要評定這些值的不確定度。 3使用已修正測量結(jié)果時，該測量結(jié)果的不確定度中應(yīng)該考慮由于修正不完善引入的不確定度分量。,測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差的檢驗(yàn)案例： D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔注冊計量師 第三章測量數(shù)據(jù)處理判斷測量列中是否存在系統(tǒng)誤差.doc,二、實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計方法,1、隨機(jī)誤差的定義： 測量結(jié)果與在重復(fù)性條件下，對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值之差。 2、隨機(jī)誤差的特點(diǎn)： （1）隨機(jī)誤差是在重復(fù)測量中按不可預(yù)見的方式變化的。 （2）隨機(jī)誤差是由影響量的隨機(jī)時空變化所引起，他們導(dǎo)致重復(fù)測量中數(shù)據(jù)的分散性。 隨機(jī)誤差的大小程度反映了測量值的分散性。,3、隨機(jī)誤差的表示： （1）測量值的分散性用測量值的重復(fù)性表示。 （2）測量值的重復(fù)性用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。 4、什么是實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差： 用有限次測量的數(shù)據(jù)得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計值稱為實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差，用符號s表示。是表征測量值分散性的量。,（一）幾種常用的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計方法 在相同條件下，對被測量X作n次獨(dú)立重復(fù)測量，每次測得值為xi，測量次數(shù)為n，則實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差可按以下幾種方法估計：,1、貝塞爾公式法 從有限次獨(dú)立重復(fù)測量的一系列測量值代入下式得到估計的標(biāo)準(zhǔn)偏差： - n次測量的算術(shù)平均值 i =xi - 殘差 =n -1自由度 s(x)測量值x的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差（單次）,案例P210二級176 D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔注冊計量師 第三章測量數(shù)據(jù)處理用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表征測量的重復(fù)性P210案例.doc,2、最大殘差法（二級不要求） 從有限次獨(dú)立重復(fù)測量的一列測量值中找出最大殘差max ，并根據(jù)測量次數(shù)n查表得到cn值，代入下式得到估計的標(biāo)準(zhǔn)偏差： s(x) = cn max cn殘差系數(shù)。,3、極差法 從有限次獨(dú)立重復(fù)測量的一列測量值中找出最大值xmax和最小值xmin ，得到極差R =（xmaxxmin）；根據(jù)測量次數(shù)n查表得到C值，代入下式得到估計的標(biāo)準(zhǔn)偏差： s = (xmax xmin) / C C極差系數(shù)。,案例P211二級P176 D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔注冊計量師 第三章測量數(shù)據(jù)處理用極差法計算試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差P211案例.doc,4、較差法 從有限次獨(dú)立重復(fù)測量的一列測量值中，將每次測量值與后一次測量值比較得到差值，代入下式得到估計的標(biāo)準(zhǔn)偏差：,（二）各種估計方法的比較 貝塞爾公式法是一種基本的方法，但n很小時其估計的不確定度很大，例如n=9時，由這種方法獲得的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為25%，而n=3時標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度達(dá)50%，因此它適合于測量次數(shù)較多的情況。,極差法和最大殘差法使用起來比較簡便，但當(dāng)數(shù)據(jù)的概率分布偏離正態(tài)分布較大時，以貝塞爾公式法的結(jié)果為準(zhǔn)。測量次數(shù)較少時常用極差法。 較差法更適用于隨機(jī)過程的方差分析，如適用于頻率穩(wěn)定度測量或天文觀測等領(lǐng)域。,三、算術(shù)平均值及其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的計算 （二級P177）,（一）算術(shù)平均值的計算 （等精度測量）在相同條件下對被測量X進(jìn)行有限次獨(dú)立重復(fù)測量，得到一系列測量值x1,x2，xn，其算術(shù)平均值為：,（二）算術(shù)平均值實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的計算 若測量值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為s(x)， ，則算術(shù)平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差 為: 有限次測量的算術(shù)平均值的實(shí)驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)偏差與 成反比。測量次數(shù)增加， 減小，即算術(shù)平均值的分散性 減小。增加測量次數(shù)，用多次測量 的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果， 可以減小隨機(jī)誤差，或者說，,（三）算術(shù)平均值的應(yīng)用 由于算術(shù)平均值是數(shù)學(xué)期望的最佳估計值，所以通常用算術(shù)平均值作為測量結(jié)果。當(dāng)用算術(shù)平均值作為被測量的估計值時，算術(shù)平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差就是測量結(jié)果的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。 由大數(shù)定理可以證明，算術(shù)平均值是期望的最佳估計值。 算術(shù)平均值是有限次測量的均值，所以是由樣本構(gòu)成的統(tǒng)計量，它本身也是隨機(jī)變量； 由于算術(shù)平均值是期望的最佳估計值，通常用算術(shù)平均值作為測量結(jié)果。,案例P212-附件1-2 二級P177 D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔注冊計量師 第三章測量數(shù)據(jù)處理算術(shù)平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差附件1-2.doc,四、異常值的判別和剔除,（一）異常值 1、什么是異常值 異常值又稱離群值，指在對一個被測量的重復(fù)觀測中所獲的若干觀測結(jié)果中，出現(xiàn)了與其他值偏離較遠(yuǎn)且不符合統(tǒng)計規(guī)律的個別值，他們可能屬于來自不同的總體，或?qū)儆谝馔獾?、偶然的測量錯誤。也稱為存在著“粗大誤差”。,減小由于各種隨機(jī)影響引入的不確定度。但隨測量次數(shù)的進(jìn)一步增加，算術(shù)平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差減小的程度減弱，相反會增加人力、時間和儀器磨損等問題，所以一般取n=320。,2、異常值產(chǎn)生的原因 例如：震動、沖擊、電源變化、電磁干擾等意外的條件變化、人為的讀數(shù)或記錄錯誤，儀器內(nèi)部的偶發(fā)故障等。 3、異常值應(yīng)剔除 如果一系列測量值中混有異常值，必然會歪曲測量的結(jié)果。將該值剔除不用，就使結(jié)果更符合客觀情況。,4、異常值不能隨意剔除 在有些情況下，一組正確測得值的分散性，本來是客觀地反映了實(shí)際測量的隨機(jī)波動特性的，但若人為地丟掉了一些偏離較遠(yuǎn)但不屬于異常值的數(shù)據(jù)，由此得到的所謂分散性很小，實(shí)際上是虛假的。 因?yàn)椋院笤谙嗤瑮l件下再次測量時原有正常的分散性還會顯現(xiàn)出來。所以必須正確地判別和剔除異常值。,5、物理判別法 在測量過程中確實(shí)是因記錯、讀錯數(shù)據(jù)，儀器的突然故障，或外界條件的突變等異常情況引起的異常值，應(yīng)隨時發(fā)現(xiàn)隨時剔出。這種從技術(shù)上和物理上找出產(chǎn)生異常值的原因，是發(fā)現(xiàn)和剔出異常值的首要方法。 日常的檢定/校準(zhǔn)工作出證書必須要有核驗(yàn)人員簽字，核驗(yàn)主要是發(fā)現(xiàn)和剔出異常值。,6、統(tǒng)計判別法 有時在測量完成后也不能確知可疑值是否為粗大誤差，就需要采用統(tǒng)計判別法。,案例：檢定員在檢定一臺計量器具時，發(fā)現(xiàn)記錄的數(shù)據(jù)中某個數(shù)較大，她就把它作為異常值剔除了，并再補(bǔ)做一個數(shù)據(jù)。 案例分析：案例中的那位檢定員的做法是不對的。在測量過程中除了當(dāng)時已知原因的明顯錯誤或突發(fā)事件造成的數(shù)據(jù)異常，可以隨時剔除外，如果僅僅是看不順眼或懷疑某個值，不能確定是否是異常值的，不能隨意剔除，必須用統(tǒng)計判別法（如格拉布斯法等）判別，判定位異常值的才能剔除。,（二）判別異常值常用的統(tǒng)計方法 1. 拉依達(dá)準(zhǔn)則 （二級不要求） 當(dāng)重復(fù)觀測次數(shù)充分大的前提下（n10），設(shè)按貝塞爾公式計算出的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為s，若某個可疑值xd與n個結(jié)果的平均值 之差的絕對值大于3s時，判定xd為異常值。即| xd - |3s,對被測量X進(jìn)行n次獨(dú)立重復(fù)測量，得到一系列數(shù)據(jù)： x1，x2，xd，xn (1)計算平均值； (2)計算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差 (3)找出可疑的測量值xd ，求可疑值的殘差 (4)若 vd 3 s(x)，則xd為異常值，予以剔除。 適合測量次數(shù)大于50的情況。,2、格拉布斯準(zhǔn)則（二級僅介紹此準(zhǔn)則） 設(shè)在一組重復(fù)觀測結(jié)果中，其殘差vi的絕對值 | vi |最大者為可疑值xd ，在給定的置信概率為P=99%或P=95%，也就是顯著性水平為 = l P = 0.01或0.05時： 如果滿足下式： 可以判定xd為異常值。 式中：G(，n)與顯著性水平與重復(fù)觀測次數(shù)為n有關(guān)的格拉布斯臨界值，見表,對被測量X進(jìn)行n次獨(dú)立重復(fù)測量，得到一系列數(shù)據(jù)：x1,x2,xd，xn (1)計算平均值 (2)計算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差 (3)找出可疑的測量值xd ，求可疑值的殘差： (4)若 vd G s(x)，則xd為異常值，予以剔除， 對樣本中只混入一個異常值的情況，用該準(zhǔn)則檢驗(yàn)功效最高。 案例P214二級P179-附件1-3D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔注冊計量師 第三章測量數(shù)據(jù)處理格拉布斯準(zhǔn)則 附件1-3.doc,3、狄克遜（Dixon）準(zhǔn)則（二級不要求） 對被測量X進(jìn)行n次獨(dú)立重復(fù)測量，得到一系列數(shù)據(jù)，按由小到大排列為：x1,x2,xd，xn。 （排序） P216附件1-4,時，則xn為異常值,時，則x1為異常值,（三）三種判別準(zhǔn)則的比較 1. n50的情況下，3 準(zhǔn)則較簡便；3n50的情況下，格拉布斯準(zhǔn)則效果較好，適用于單個異常值；有多于一個異常值時狄克遜準(zhǔn)則較好。 大樣本情形（n50）用3準(zhǔn)則最簡單方便； 30n50時，用Grubbs準(zhǔn)則效果最好； 3n30時，用Grubbs準(zhǔn)則適于剔除一個異常值，用Dixon準(zhǔn)則適于剔除一個以上異常值。,2. 實(shí)際工作中，有較高要求的情況下，可選用多種準(zhǔn)則同時進(jìn)行，若結(jié)論相同，可以放心。當(dāng)結(jié)論出現(xiàn)矛盾，則應(yīng)慎重，此時通常需選 = 0.0l。當(dāng)出現(xiàn)既可能是異常值，又可能不是異常值的情況時，一般以不是異常值處理較好。 如果結(jié)論一致，可以剔除； 如果結(jié)論不一致，則應(yīng)慎重； 當(dāng)無法判斷的情形時，一般以不是異常值處理為好。 案例 P216,五、測量重復(fù)性和測量復(fù)現(xiàn)性的評定 （二級P180） （一）測量重復(fù)性的評定 1. 計量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性評定 計量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性是指在相同測量條件下，重復(fù)測量同一被測量（就是被測對象）時，計量標(biāo)準(zhǔn)提供相近示值的能力。 這些測量條件包括：相同的測量程序；相同的觀測者；在相同的條件下使用相同的計量標(biāo)準(zhǔn)；在相同地點(diǎn)；在短時間內(nèi)重復(fù)測量。,計量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性是計量標(biāo)準(zhǔn)的能力，為了能評定出計量標(biāo)準(zhǔn)的能力，應(yīng)選擇常規(guī)的被測對象（過去講盡可能選擇實(shí)物量具、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或具有良好重復(fù)性的測量儀器作為被測件，以減小被測件本身不重復(fù)對評定結(jié)果的影響）。 被測件常規(guī)的被測對象 短時間保證幾次測量條件是相同的最短時間,計量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差sr （y）定量表示 式中：yi為每次測量的測得值，n為測量次數(shù)，y為n次測量的算術(shù)平均值。 在評定計量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性時，通常取n =10。 計量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性應(yīng)當(dāng)作為檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度的一個分量。新建計量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行重復(fù)性評定，并提供測試的數(shù)據(jù)；已建計量標(biāo)準(zhǔn)，至少每年進(jìn)行一次重復(fù)性評定，測得的重復(fù)性應(yīng)滿足檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度的要求。,測量儀器的重復(fù)性是指“在相同測量條件下，重復(fù)測量同一個被測量，測量儀器提供相近示值的能力?！本褪侵冈谙嗤瑴y量條件下，重復(fù)測量同一個被測量，其測量儀器示值的一致程度。又簡稱為重復(fù)性。 相同的測量條件主要包括：相同的測量程序；相同的觀測者；在相同條件下使用相同的測量設(shè)備；在相同地點(diǎn)；在短時間內(nèi)重復(fù)。 同上冊P130，二級P118,2. 測量結(jié)果的重復(fù)性評定 測量結(jié)果的重復(fù)性是指在相同條件下，對同一被測量進(jìn)行連續(xù)多次測量所得結(jié)果之間的一致性。相同條件又稱重復(fù)性條件，包括：相同的測量程序；相同的觀測者；在相同條件下使用相同的測量儀器；相同地點(diǎn)；在短時間內(nèi)的重復(fù)測量。同樣用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差sr來定量表示。,測量結(jié)果的重復(fù)性是測量結(jié)果的不確定度的一個分量，它是獲得測量結(jié)果時，各種隨機(jī)影響因素的綜合反映，包括了所用的計量標(biāo)準(zhǔn)、配套儀器、環(huán)境條件、人員素質(zhì)等因素以及實(shí)際被測量的隨機(jī)變化。,被測量的隨機(jī)變化： 由于被測對象也會對測量結(jié)果的分散性有影響，特別是當(dāng)被測對象是非實(shí)物量具的測量儀器時。因此，由上式計算得到的分散性通常比計量標(biāo)準(zhǔn)本身所引入的分散性稍大 在測量結(jié)果的不確定度評定中，當(dāng)測量結(jié)果由單次測量得到時，它直接就是由重復(fù)性引入的不確定度分量。,當(dāng)測量結(jié)果由N次重復(fù)測量的平均值得到時，由重復(fù)性引入的不確定度分量為： 要區(qū)別測量儀器、計量標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)性、測量結(jié)果的重復(fù)性及示值變動性的概念。測量儀器、計量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性是對測量儀器的示值而言，而測量結(jié)果的重復(fù)性是針對測量結(jié)果而言。,（二）測量復(fù)現(xiàn)性的評定 測量復(fù)現(xiàn)性是指在改變了的測量條件下，同一被測量的測量結(jié)果之間的一致性 改變了的測量條件可以是：測量原理，測量方法，觀測者，測量儀器，計量標(biāo)準(zhǔn)，測量地點(diǎn)，環(huán)境及使用條件，測量時間。改變的可以是這些條件中的一個或多個。因此，給出復(fù)現(xiàn)性時，應(yīng)明確說明所改變條件的詳細(xì)情況。,復(fù)現(xiàn)性可用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差來定量表示。常用符號為sR。,1、人員比對：測量原理，測量方法，觀測者，測量儀器，計量標(biāo)準(zhǔn)，測量地點(diǎn)，環(huán)境及使用條件，測量時間 。 2、實(shí)驗(yàn)室比對：測量原理，測量方法，觀測者，測量儀器，計量標(biāo)準(zhǔn)，測量地點(diǎn)，環(huán)境及使用條件，測量時間。 3、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值：采用不同的方法對同一個物質(zhì)進(jìn)行測量，將測量結(jié)果按上式計算量值的復(fù)現(xiàn)性。,4、在計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性評定中，實(shí)際所做的是計量標(biāo)準(zhǔn)隨時間改變的復(fù)現(xiàn)性。 復(fù)現(xiàn)性中所涉及的測量結(jié)果通常指已修正結(jié)果，特別是在改變了測量儀器和計量標(biāo)準(zhǔn)時，不同儀器和不同標(biāo)準(zhǔn)均各有其修正值的情況。,D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔注冊計量師二、三、四章第三章測量數(shù)據(jù)處理測量結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性.doc,六、加權(quán)算術(shù)平均值及其 實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的計算方法(二級不要求) （不等精度測量） 權(quán)：用數(shù)值來表示對測量結(jié)果的信任程度。 如：對同一量進(jìn)行多組測量，顯然測量次數(shù)越多，測量結(jié)果愈可信任，在取平均值時就應(yīng)占較大比重；,如：在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室比對時，每個實(shí)驗(yàn)室要給出其測量結(jié)果和測量不確定度。在數(shù)據(jù)處理時，測量不確定度小的測量結(jié)果一般要給于更大的信任。,（一）加權(quán)算術(shù)平均值的計算 1、加權(quán)算術(shù)平均值xw表征對同一被測量進(jìn)行多組測量，考慮各組的權(quán)后所得的被測量估計值，計算公式為：,式中： 為第i組觀測結(jié)果的權(quán)； 為第i組的觀測結(jié)果平均值； m 為重復(fù)觀測的組數(shù)。 在計算xW時，各組測量結(jié)果 所占的比重，用權(quán) 表示， 越大， 被認(rèn)為更可信賴。,2、權(quán)的計算: 若有m組觀測結(jié)果：x1,x2，xm；其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為uc1，uc2，, ucm； 稱為測量結(jié)果的合成方差，任意設(shè)定第n個合成方差為單位權(quán)方差u2cn=u20，即相應(yīng)的觀測結(jié)果的權(quán)為1， Wn=1。 則xi的權(quán)Wi用下式計算得到： Wi=u20/u2ci 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度越小則權(quán)越大。,（二）加權(quán)算術(shù)平均值實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的計算 加權(quán)算術(shù)平均值xw的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差sw按下式計算： P218案例-附件1-5D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔第三章測量數(shù)據(jù)處理加權(quán)算術(shù)平均值實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的計算 P219 附件1-5.doc,七、計量器具誤差的表示與評定二級P181六 （一）最大允許誤差的表示形式 (測量儀器的)最大允許誤差：是由給定測量儀器的規(guī)程或規(guī)范所允許的示值誤差的極限值。 有時也稱測量儀器的允許誤差限；它是由規(guī)范或儀器生產(chǎn)廠規(guī)定的不得超過的誤差限，一般有上限和下限，在大多數(shù)情況下，為對稱限。表示時要加號。 最大允許誤差可以用絕對誤差、相對誤差、引用誤差或它們的組合形式表示。,(1)用絕對誤差表示的最大允許誤差 : = a 最大允許誤差限不隨示值而變； 注意應(yīng)有數(shù)值和測量單位。 例如：精密玻璃水銀溫度計，測量范圍為： 0 C 50C ， 最大允許誤差為0.2 C 。 如果測量30 C , 則 允許范圍為：29.8 C 30.2C 。,(2)用相對誤差表示的最大允許誤差 為絕對誤差與相應(yīng)示值之比的百分?jǐn)?shù)： = /x100% x為測量儀器的示值或?qū)嵨锪烤叩臉?biāo)稱值。 例如：測量范圍為1mV10V的電壓表，其允許誤差限為1% 。則在測量范圍內(nèi)每個示值的絕對允許誤差限是不同的。如1V時，為1%1V= 0.01V，而10V時，為 1%10V = 0.1V。,絕對允許誤差限隨示值而變； 相對允許誤差沒有測量單位，是其絕對誤差與相應(yīng)示值之比的百分?jǐn)?shù)。 最大允許誤差用相對誤差形式表示，有利于在整個測量范圍內(nèi)的技術(shù)指標(biāo)用一個誤差限來表示。,(3)用引用誤差表示的最大允許誤差： 是絕對誤差與特定值之比的百分?jǐn)?shù)。 = /xN 100% xN為引用值（特定值），通常是量程上限或滿刻度值。 例如:0.25級彈簧式精密壓力表的最大允許誤差為0.25% 滿刻度值”，在儀器任意刻度值上允許誤差限不變。,如：一臺(0150)V的電壓表，說明書說明其引用誤差限為2%。 說明該電壓表的任意示值的允許誤差限均為2%150V= 3V 。 用引用誤差表示最大允許誤差時，儀器在不同示值上的絕對誤差相同，因此越使用到測量范圍的上限時相對誤差越小。,(4) 以絕對誤差和相對誤差組合的形式表示 例如:標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺為： =(0.04mm+410-5L) (5) 以相對誤差和引用誤差組合的形式表示 例如:數(shù)字電壓表在測量電阻時的最大允許誤差為： (10 10-6 讀數(shù)+0.5 10-6 量程),注意： 用組合形式表示最大允許誤差表示時，“” 號應(yīng)在括號外。 如：=（ 10%+0.025 s)。 寫成（ 10% 0.025 s)； 10% 0.025 s； 10% 0.025 s 都是錯誤的。,P220案例：在計量標(biāo)準(zhǔn)研制報告中報告了所購置的配套電壓表的技術(shù)指標(biāo)為：該儀器的測量范圍為0.1100V，準(zhǔn)確度為0.001%。 案例分析：計量人員應(yīng)正確表達(dá)測量儀器的特性。案例中計量標(biāo)準(zhǔn)研制報告對電壓表的技術(shù)指標(biāo)描述存在兩個錯誤：,（1）測量范圍為 0.1 100V，表達(dá)不對。應(yīng)寫成0.1 V 100V或（0.1 100）V。 （2）準(zhǔn)確度為0.001%，描述不對。測量儀器的準(zhǔn)確度只是定性的術(shù)語，不能用于定量描述。正確的描述應(yīng)該是：電壓表的最大允許誤差為0.001%，或?qū)懗?110-5。值得注意的是最大允許誤差有上下兩個極限，因該有號。,（二）計量器具示值誤差的評定 根據(jù)被檢儀器的情況不同，計量器具示值誤差的評定方法有三種：（1)比較法；（2)分部法；（3）組合法 1.計量器具的絕對誤差和相對誤差計算 （1） 絕對誤差的計算 通常把定義的示值誤差又稱絕對誤差，按下式計算： = x-xs （示值誤差=示值-標(biāo)準(zhǔn)值） 式中：為示值的絕對誤差，x為被檢儀器的示值，xs為標(biāo)準(zhǔn)值。,如：標(biāo)稱值為100 的標(biāo)準(zhǔn)電阻器，用高一級電阻計量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)，由高一級計量標(biāo)準(zhǔn)提供的校準(zhǔn)值為100.02 ，則該標(biāo)準(zhǔn)電阻器的示值誤差計算如下： =100 -100.02 = -0.02 。 示值誤差是有符號有單位的量值，可能是正值，也可能是負(fù)值，表明儀器的示值是大于還是小于標(biāo)準(zhǔn)值。示值誤差是被檢儀器的系統(tǒng)誤差的估計值。如果需要對示值進(jìn)行修正，則修正值C由下式計算： C = -,（2）相對誤差的計算 相對誤差是測量儀器的示值誤差除以相應(yīng)示值之商。相對誤差用符號 表示，按下式計算： =( xs )100 例如：標(biāo)稱值為100 的標(biāo)準(zhǔn)電阻器，其絕對誤差為-0.02 ，則其相對誤差計算如下： =-0.02 /100 =-0.02=-210-4 相對誤差同樣有正號或付號，但由于它是一個相對量，一般沒有單位（即量綱為1），常用百分?jǐn)?shù)表示，有時也用其他形式表示（如m/）。,2. 計量器具的引用誤差的計算 引用誤差是測量儀器的示值的絕對誤差與該儀器的特定值之比值。特定值又稱引用值xN ，通常是儀器測量范圍的上限值（或稱滿刻度值）或量程。引用誤差f 按下式計算： f =( xN) 100 引用誤差同樣有正號或負(fù)號，它也是一個相對量，一般沒有單位（即量綱為1），常用百分?jǐn)?shù)表示，有時也用其他形式表示（如/）。,P222 案例： 一塊0.5級、測量上限為100A的電流表，在測量50A時，用絕對誤差和相對誤差表示的最大允許誤差各有多大？ 分析：電流表的準(zhǔn)確度等級是按引用誤差規(guī)定的，0.5級表明該表的引用誤差為0.5%，則該表任意示值用絕對誤差表示的最大允許誤差為： =1000.5=0.5A 在50A時，允許的最大相對誤差是： =0.550=1 ,(三) 檢定時判定計量器具合格或不合格的判據(jù) 1.什么是合格評定 計量器具（測量儀器）的合格評定又稱符合性評定，就是評定儀器的示值誤差是否在最大允許誤差范圍內(nèi)，也就是測量儀器是否符合其技術(shù)指標(biāo)的要求，凡符合要求的判為合格。 評定的方法就是將被檢計量器具與相應(yīng)的計量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)比較，在檢定的量值點(diǎn)上得到被檢計量器具的示值誤差，即由示值與標(biāo)準(zhǔn)值之差得到該示值的示值誤差。再將示值誤差與被檢儀器的最大允許誤差相比較確定被檢儀器是否合格。,2、計量器具示值誤差符合性評定的基本要求 按照J(rèn)JF 1094-2002 測量儀器特性評定的規(guī)定，當(dāng)計量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度（U95或k=2時的U）與被檢計量器具的最大允許誤差（MPEV）之比滿足小于或等于1:3，即滿足 U95 1/3MPEV （前提條件） 合格評定判據(jù)： MPEV 判為合格； 案例P222，二級P184-185 案例-附件1-6 P224，二級186 D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔第三章測量數(shù)據(jù)處理示值誤差是否合格案例p223.doc,標(biāo)準(zhǔn)值的測量不確定度對合格評定的影響可忽略不計（也就是合格評定誤判概率很小）時： 由于標(biāo)準(zhǔn)值具有不確定度，因此由計量標(biāo)準(zhǔn)檢定儀器時會在合格評定中帶來誤判風(fēng)險； 誤判風(fēng)險的大小與標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度和被檢儀器示值的最大允許誤差之比有關(guān)。 誤判概率的大小與比值有關(guān)，當(dāng)U951/4MPEV時，誤判概率小于5%左右；當(dāng)U951/3MPEV時，誤判概率小于7%。,不合格評定判據(jù)： MPEV 判為不合格。 式中：是被檢儀器示值誤差的絕對值。 MPEV是被檢儀器示值的最大允許誤差的絕對值 對于型式評價和仲裁鑒定，必要時U95與MPEV之比也可取小于或等于1：5。 依據(jù)規(guī)程檢定時，因規(guī)程已有明確規(guī)定，故不需考慮示值誤差評定的測量不確定度對符合性評定的影響。,案例-附件1-6-1 D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔第三章測量數(shù)據(jù)處理最大允許誤差 附件1-6-1.doc,3、 考慮測量不確定度后的合格評定判據(jù)： 什么時候考慮測量不確定度 （1）合格判據(jù) MPEVU95 判為合格 案例P223二級185 （2）不合格判據(jù) MPEV+U95 為不合格 案例P224二級186 （3）待定區(qū) MPEV-U95 MPEV+U95 為待定, = x-xs,示值x,x+MPEV,x-MPEV,xs,D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔第三章測量數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)線紋尺檢定一臺被檢投影儀 附件1-6.doc,八、計量器具其他計量特性的評定二級P186七 （一）準(zhǔn)確度等級 測量儀器的準(zhǔn)確度等級應(yīng)根據(jù)檢定規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行評定。 1、以最大允許誤差評定準(zhǔn)確度等級 依據(jù)有關(guān)規(guī)程和技術(shù)規(guī)范，當(dāng)測量儀器的示值誤差不超過某一檔次的最大允許誤差要求，且其它相關(guān)特性也符合規(guī)定的要求時，則可判定該測量儀器在該準(zhǔn)確度級別合格； 使用這種儀器時，可直接用示值，不需要加修正值。,例如：一塊0.4級精密壓力表，測量范圍為（010）MPa. MPE=0.410 MPa=0.04 MPa 若示值誤差0.04 MPa 合格 例如：砝碼的級別分為E1、E2、F1、F2、M1、M2級，各級別對應(yīng)的最大允許誤差在檢定規(guī)程中可查到。 若示值誤差 MPE 合格,2、以實(shí)際值的測量不確定度評定準(zhǔn)確度等級 依據(jù)計量檢定規(guī)程對測量儀器進(jìn)行檢定，得出測量儀器實(shí)際值，其擴(kuò)展不確定度滿足某一檔次的要求，且其它相關(guān)特性也符合規(guī)定的要求時，則可判定該測量儀器在該準(zhǔn)確度等別合格； 這表明測量儀器實(shí)際值的擴(kuò)展不確定度不超出某個給定的極限；,用這種方法評定的儀器在使用時，必須加修正值，或使用校準(zhǔn)曲線。 例如：各等級量塊對應(yīng)的擴(kuò)展不確定度在檢定規(guī)程中可查到，檢定結(jié)果的不確定度小于哪個等級對應(yīng)的不確定度，就可以定為相應(yīng)的等級。 3、測量儀器多個準(zhǔn)確度等級的評定 對測量范圍、測量參數(shù)應(yīng)分別評定。,（二）分辨力：通過測量儀器的顯示裝置或讀數(shù)裝置能有效辨別的最小示值。 （三）靈敏度 （四）鑒別力 （五）穩(wěn)定性：對測量儀器保持計量特性恒定能力的評定。 （六）測量儀器的漂移 （七）響應(yīng)特性 以上六個特性見 第二章.第四節(jié). 測量儀器的特性，這里不再贅述 D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔第三章測量數(shù)據(jù)處理靈敏度 鑒別力 分辨力 P120.doc,一、統(tǒng)計技術(shù)應(yīng)用 二、評定不確定度的一般步驟 三、測量不確定度的評定方法 四、表示不確定度的符號,第二節(jié) 測量不確定度的表示與評定,一、統(tǒng)計技術(shù)應(yīng)用二級P191 （一）概率分布 1、概率：傳統(tǒng)統(tǒng)計理論中概率定義：在n次獨(dú)立的連續(xù)試驗(yàn)中，事件A發(fā)生了m次，m稱為事件的頻數(shù)，m /n 稱為相對頻數(shù)或頻率。當(dāng)n極大時頻率 m /n 穩(wěn)定地趨于某一個常數(shù)，此常數(shù)稱為事件A的概率，記為P(A)= p 。,概率p是用以度量隨機(jī)事件A在試驗(yàn)中出現(xiàn)可能性大小的數(shù)值。 0P(A) 1 必然事件的概率為1，不可能事件的概率為0 。,2、概率的表示 測量值X 落在x0到 x0+x區(qū)間的概率可表示為： P(x0 x x0+ x) 3、概率的理解 概率是某一隨機(jī)事件在試驗(yàn)中出現(xiàn)可能性大小的度量如：對某量測量100次，70次落在些x0到x0+x0范圍內(nèi)，則稱測量值在該范圍內(nèi)的概率為70%或0.7。,概率也可以認(rèn)為是對某一隨機(jī)事件可信程度的度量。如：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已掌握的信息知道測量值落在區(qū)間（ ， + ）內(nèi)的可信程度為99%，我們也稱為測量值在此區(qū)間的概率為99%。,4、概率分布：概率分布是一個隨機(jī)變量取任何給定值或?qū)儆谀骋唤o定值集的概率隨取值而變化的函數(shù)。 概率分布通常用概率密度函數(shù)隨隨機(jī)變量變化的曲線來表示。,5、若已知概率密度函數(shù)，則測量值落在(x0 , x0+x)區(qū)間內(nèi)的概率為 式中p(x)為概率密度函數(shù) 數(shù)學(xué)上，積分代表了面積。,由此可見，概率P是概率分布曲線下在區(qū)間(a， b)內(nèi)包含的面積。又稱包含概率或置信水平。 當(dāng)P=0.9，表明測量值有90%的可能性落在該區(qū)間內(nèi)，該區(qū)間包含了概率分布下總面積的90%。,a,b,在（ +）區(qū)間內(nèi)的概率為1，即隨機(jī)變量在整個值集的概率為1。當(dāng)P=1（即概率為1）表明測量值以100%的可能性落在該區(qū)間內(nèi)，也就是可以相信測量值必定在此區(qū)間內(nèi)。 （二）概率分布的數(shù)學(xué)期望、方差和標(biāo)準(zhǔn)偏差 1、期望 期望又稱（概率分布或隨機(jī)變量的）均值或期望值 ，有時又稱數(shù)學(xué)期望。常用符號 表示；也可用E(X)表示被測量X的期望。,對離散隨機(jī)變量，測量值X的期望是無窮多次測量的測量值xi與其相應(yīng)概率pi的乘積之和： 二級無此式 當(dāng)已知概率密度函數(shù)時，連續(xù)隨機(jī)變量的期望為: 二級無此式,期望是在無窮多次測量的條件下定義的，通俗地說：期望值是無窮多次測量的平均值。 期望是概率分布曲線與橫坐標(biāo)軸所構(gòu)成面積的重心所在的橫坐標(biāo)，所以期望是決定概率分布曲線位置的量。 對于單峰、對稱的概率分布來說，期望值在分布曲線峰頂對應(yīng)的橫坐標(biāo)。 因?yàn)閷?shí)際上不可能進(jìn)行無窮多次測量，因此測量中期望值是可望而不可得的。,二級無此式,2、方差 方差用符號 2表示。 定義：無窮多次測量的隨機(jī)誤差（測量值與其期望之差）平方的算術(shù)平均值的極限。 測量值與期望值之差是隨機(jī)誤差，用 表示，i=xi-，方差就是隨機(jī)誤差平方的期望值。 方差說明了隨機(jī)誤差的大小和測量值的分散程度。,測量值X的方差還可寫成V(X)，是隨機(jī)變量X的每一個可能值對其期望E(X)的偏差的平方的期望。也就是測量的隨機(jī)誤差平方的期望。 2 = V(X) =E X-E(X)2二級無此式 已知測量值的概率密度函數(shù)時，方差可表示為： 二級無此式,當(dāng)期望值為零時方差可表示成： 二級無此式 方差說明了隨機(jī)誤差的大小和測量值的分散程度。但由于方差的量綱是單位的平方，使用不方便、不直觀，因此引出了標(biāo)準(zhǔn)偏差這個術(shù)語。,3.標(biāo)準(zhǔn)偏差 標(biāo)準(zhǔn)偏差是方差的正平方根值，用符號表示。又可稱標(biāo)準(zhǔn)差。 標(biāo)準(zhǔn)差是表明測量值分散性的參數(shù)， 小表明測量值比較集中， 大表明測量值比較分散。,4.用期望與標(biāo)準(zhǔn)偏差表征概率分布 期望和方差是表征概率分布的兩個特征參數(shù)。 和對正態(tài)分布函數(shù)曲線的影響 見下圖，影響概率分布曲線的位置；影響概率分布曲線的形狀，表明測量值的分散性。,f(x),中,小,（三） 有限次測量時算術(shù)平均值和實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差 1、算術(shù)平均值:算術(shù)平均值 是有限次測量時概率分布的期望 的估計值。 由大數(shù)定理證明，若干個獨(dú)立同分布的隨機(jī)變量的平均值以無限接近于1的概率接近于其期望值 ,所以算術(shù)平均值是其期望的最佳估計值。通常用算術(shù)平均值作為測量結(jié)果中被測量的最佳估計值。,在相同條件下對被測量X進(jìn)行有限次獨(dú)立重復(fù)測量，測的一系列值x1，x2，xn，其算術(shù)平均值為： 二級無此式 算術(shù)平均值是有限次測量的均值，所以是由樣本構(gòu)成的統(tǒng)計量，它也是有概率分布的。,2、實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差 用有限次測量數(shù)據(jù)得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計值稱為實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差，用 “s” 表示。 實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s是有限次測量時標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計值。,最常用的估計方法是貝塞爾公式法。即在相同條件下，對被測量X作n次獨(dú)立重復(fù)測量，每次測得值為xi，測量次數(shù)為n，則實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差按下式估計： 式中： 二級無此式 為n次測量的算術(shù)平均值； i = xi - 為殘差 s(x) 為測量值x（單次的）實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差, =n-1 為自由度 自由度越大，表明標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值的可信度越高。,（四）正態(tài)分布（高斯分布） 正態(tài)分布又稱高斯分布，其概率密度函數(shù)p(x)為 曲線與x軸所圍面積為1； 1、正態(tài)分布的特性 單峰性 對稱性 漸進(jìn)線 有拐點(diǎn),x,正態(tài)分布的概率密度函數(shù),2. 正態(tài)分布的概率計算：P233二級P案例正態(tài)分布的概率計算 正態(tài)分布時置信概率與置信因子k的關(guān)系,正態(tài)分布的概率密度函數(shù),（五）常用的非正態(tài)分布函數(shù) 1、均勻分布：均勻分布為等概率分布，又稱矩形分布。均勻分布的概率密度函數(shù)為： 均勻分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差： a+和a-分別為均勻分布的置信區(qū)間的上限和下限。當(dāng)對稱分布時，可用a 表示矩形分布的區(qū)間半寬度，即a=(a+-a-)/2，則：,2、三角分布 三角分布呈三角形，三角分布的概率密度函數(shù)為 三角分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為 ： 區(qū)間半寬度為a：,3、梯形分布 梯形分布的概率密度函數(shù)： 設(shè)梯形的上底半寬度為a， 下底半寬度為 a， 0 1， 則梯形分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為： 當(dāng) =0時，為三角分布； 當(dāng) =1時，為均勻分布。,4、反正弦分布 反正弦分布的概率密度函數(shù)為： 反正弦分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為： 區(qū)間半寬度為a,5.幾種非正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差與置信因子的關(guān)系 幾種非正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差與置信因子的關(guān)系,6、t分布（二級不要求） t 分布又稱學(xué)生分布，是兩個獨(dú)立隨機(jī)變量之商的分布。如果隨機(jī)變量X 是期望值為 的正態(tài)分布，算術(shù)平均值與其期望之差與算術(shù)平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差之比為新的隨機(jī)變量t，,該隨機(jī)變量服從t 分布。t 分布的概率密度函數(shù)為： 如果無窮多次測量的整體分布是正態(tài)分布，那么t分布就是描述其有限次測量的分布。t 分布是期望值為零的概率分布。 為自由度 ，當(dāng)n時，t 分布趨近于正態(tài)分布。 kp=tp(v) 與n和有關(guān),可查表。,（六）相關(guān)性和相關(guān)系數(shù)（二級不要求） 1、相關(guān)性：描述兩個或多個隨機(jī)變量間的相互依賴關(guān)系的特性稱相關(guān)性 相關(guān)：兩個隨機(jī)變量X、Y，如果其中一個量的變化會導(dǎo)致另一個量的變化，就說X、Y這兩個量是相關(guān)的。 獨(dú)立：如果兩個隨機(jī)變量的聯(lián)合概率分布是他們兩個概率分布的乘積，則這兩個隨機(jī)變量是統(tǒng)計獨(dú)立的。 注意：如果兩個隨機(jī)變量是獨(dú)立的，則肯定不相關(guān)，但反之不一定成立。 例如: Y=X1+X2，X2=bX1 ，則X2隨X1變化而變化,說明量X2與X1量是相關(guān)的。,2、協(xié)方差：協(xié)方差是兩個隨機(jī)變量相互依賴性的度量。 兩個隨機(jī)變量X和Y，各自的誤差之積的期望稱為X和Y的協(xié)方差，用符號C0V(X,Y)或V(X,Y)表示、。 Cov(X,Y)=E(x- x)(y- y) 協(xié)方差是兩個隨機(jī)變量相關(guān)性的一種度量，協(xié)方差為零表示不相關(guān)。,定義的協(xié)方差是在無限多次測量條件下的理想的概念。根據(jù)有限次測量數(shù)據(jù)得到協(xié)方差的估計值。協(xié)方差的估計值用s(x，y)表示：,3、相關(guān)系數(shù) 相關(guān)系數(shù)也是兩個隨機(jī)變量之間相互依賴性的度量，它等于兩個隨機(jī)變量間的協(xié)方差除以它們各自的方差乘積的正平方根。用(X,Y)表示。 相關(guān)系數(shù)：兩個隨機(jī)變量的協(xié)方差與他們的標(biāo)準(zhǔn)偏差乘積之比。,定義的相關(guān)系數(shù)也是在無限多次測量條件下的理想的概念。根據(jù)有限次測量數(shù)據(jù)，得到相關(guān)系數(shù)估計值。相關(guān)系數(shù)的估計值用 r(x,y)表示，用下式求得： 式中s(x) ，s(y) 分別為X和Y 的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差。,4、相關(guān)系數(shù)與協(xié)方差的關(guān)系 相關(guān)系數(shù)是一個純數(shù)字，相關(guān)系數(shù)的值在-1到+1之間，它表示兩個量的相關(guān)程度，通常比協(xié)方差更直觀。相關(guān)系數(shù)為零，表示兩個量不相關(guān)；相關(guān)系數(shù)為+1，表明X 與Y 正全相關(guān)（正強(qiáng)相關(guān)），即隨X 增大Y 也增大；相關(guān)系數(shù)為-1，表明X 與Y 負(fù)全相關(guān)（負(fù)強(qiáng)相關(guān)），即隨X 增大Y 變小。 協(xié)方差估計值s(x，y)與相關(guān)系數(shù)估計值r(x,y)的關(guān)系：,二、評定測量不確定度的一般步驟 測量不確定度的評定方法應(yīng)依據(jù)JJF1059-1999測量不確定度評定與表示的規(guī)定。使用的計量術(shù)語應(yīng)執(zhí)行JJF1001-2011通用計量術(shù)語及定義等技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。 如果相關(guān)國際組織已經(jīng)制訂了該計量標(biāo)準(zhǔn)所涉及領(lǐng)域的測量不確定度評定指南，則在這些指南的適用范圍內(nèi)時，測量不確定度評定也可以依據(jù)這些指南進(jìn)行。,測量不確定度評定步驟： 1、 明確被測量，必要時給出被測量的定義及測量過程的簡單描述。 測量方法包括測量原理、測量儀器及其使用條件、測量程序、數(shù)據(jù)處理程序等。,2、(分析不確定度來源）列出所有影響測量不確定度的影響量（即輸入量xi），并給出用以評定測量不確定度的數(shù)學(xué)模型（二級不要求）； 1）影響量：人、機(jī)、料、法、環(huán) 2）建立數(shù)學(xué)模型也稱為測量模型化，即建立被測量和所有影響量之間的函數(shù)關(guān)系。數(shù)學(xué)模型中應(yīng)包括所有對測量不確定度有影響的輸入量。 y=f(x1,x2,，xn) xi 為輸入量，y為輸出量,3、評定各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xi)，并通過靈敏系數(shù)ci進(jìn)而給出與各輸入量對應(yīng)的不確定度分量 ui(y)= ci u(xi)； 1）根據(jù)各輸入量標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定方法的不同，分為標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定和標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評定。,A類評定：對測量樣本統(tǒng)計分析進(jìn)行不確定度評定的方法。用A類評定方法得到的標(biāo)準(zhǔn)不確定度一般用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。 B類評定：用不同于測量樣本統(tǒng)計分析的其他方法進(jìn)行的不確定度評定的方法。它是基于經(jīng)驗(yàn)或其他信息的假定概率分布估算的，也用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。,2）應(yīng)于各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量ui (y) y=x1x2 u(x1) u(x2) u1(y)=c1 u(x1) u2(y)=c2 u(x2),4、計算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(y)，計算時應(yīng)考慮各輸入量之間是否存在值得考慮的相關(guān)性，對于非線性數(shù)學(xué)模型則應(yīng)考慮是否存在值得考慮的高階項(xiàng)； 5、列出不確定度分量的匯總表，表中應(yīng)給出每一個不確定度分量的詳細(xì)信息；p252表3-15 6、對被測量的分布進(jìn)行估計，并根據(jù)分布和所要求的置信水平P 確定包含因子kp；,7、在無法確定被測量y的分布時，或該測量領(lǐng)域有規(guī)定時，也可以直接取包含因子k=2； 8、由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(y)和包含因子k或kp的乘積，分別得到擴(kuò)展不確定度U或Up； 9、給出測量不確定度的最后陳述，其中應(yīng)給出關(guān)于擴(kuò)展不確定度的足夠信息。利用這些信息，至少應(yīng)該使用戶能從所給的擴(kuò)展不確定度重新導(dǎo)出檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。,不確定度評定的流程如下：P237 D:360data重要數(shù)據(jù)我的文檔第三章測量數(shù)據(jù)處理不確定度評定的流程圖.doc,三、測量不確定度的評定方法,(一)分析不確定度來源 1、被測量的定義不完全 2、復(fù)現(xiàn)被測量的測量方法不理想,3、被測量的樣本可能不完全代表定義的被測量 4、(3二級下同)對測量過程受環(huán)境影響的認(rèn)識不恰如其分或?qū)Νh(huán)境的測量與控制不完善 (壓力表檢定中的標(biāo)準(zhǔn)壓力表的環(huán)境溫度） 5、人員的讀數(shù)偏差 6、(2)測量儀器計量性能的局限性（如最大允許誤差、分辨力等）,7、（1）測量標(biāo)準(zhǔn)或測量設(shè)備不完善 8、（4）數(shù)據(jù)處理時所引用的常數(shù)或其他參數(shù)不準(zhǔn)確 9、（5）測量方法、測量系統(tǒng)和測量程序不完善（溫差） 10、（6）相同條件下，被測量重復(fù)觀測的隨機(jī)變化 11、修正不完善 在分析測量結(jié)果的不確定度來源時，可以從測量儀器、測量環(huán)境、測量方法、被測量等方面全面考慮，應(yīng)盡可能做到不遺漏，不重復(fù)。特別應(yīng)考慮對測量結(jié)果影響較大的不確定度來源。,（二）建立測量的數(shù)學(xué)模型（二級不要求） 數(shù)學(xué)模型：測量的數(shù)學(xué)模型是指測量結(jié)果與其直接測量的量、引用的量、影響量等有關(guān)量之間的函數(shù)關(guān)系 建立數(shù)學(xué)模型目的：是要建立滿足測量不確定度評定所要求的數(shù)學(xué)模型。,1、測量模型化 當(dāng)被測量Y 由N 個其它量X1，X2， ，XN的函數(shù)關(guān)系確定時，被測量Y 的數(shù)學(xué)模型為： Y=f(X1，X2，XN) 輸出量Y 的估計值 y與各輸入量Xi 的估計值 xi的函數(shù)關(guān)系為： y=f(x1, x2, , xN),2、數(shù)學(xué)模型的輸入量 例如：用測量電壓V和電流I得到電路中的電阻R，則被測量R 的數(shù)學(xué)模型可根據(jù)歐姆定律寫出： R = V/ I 其中：R為輸出量，V和I是輸入量。 數(shù)學(xué)模型中輸入量可以是： （1）當(dāng)前直接測量的量； （2）由以前測量獲得的量； （3）由手冊或其它資料得來的量； （4）同（3) 對被測量有明顯影響的量。 如數(shù)學(xué)模型R=R01+(t-t0)中，溫度t是當(dāng)前直接測量的影響量，R0可以是以前測得的，溫度系數(shù)是從手冊中查得的,3、當(dāng)被測量y由兩個量x1和x2的差值得到，且寫不出各影響量與測量結(jié)果的函數(shù)關(guān)系時，被測量的數(shù)學(xué)模型為： Y= x1-x2 4、當(dāng)被測量y由直接測量得到，且寫不出各影響量與測量結(jié)果的函數(shù)關(guān)系時，被測量的數(shù)學(xué)模型為： y= x 例如：用溫度計測量一杯水的溫度，測量結(jié)果y就是溫度計（測量器具）的示值x。又如用以卡尺測量工件的尺寸時，則工件的尺寸就等于卡尺的示值。通常用多次獨(dú)立重復(fù)測量的算術(shù)平均值作為被測量的測量結(jié)果。,5、數(shù)學(xué)模型的形式： 可以先把對Y有影響的Xi找到，xi對y的影響可以表示為 yi，數(shù)學(xué)模型可以寫為： y=f (x1，x2，xn) 透明型模型 y= x+ y1+ y2+ yn 黑箱模型,用比較法檢定熱電偶： E被 = E被 - （E標(biāo)證 +E標(biāo)）+ 爐 + 參 透明 黑箱 E被：被檢熱電偶的電動勢 E被：檢定時被檢熱電偶測得的電動勢平均值 E標(biāo)證：標(biāo)準(zhǔn)熱電偶證書值 E標(biāo)：檢定時標(biāo)準(zhǔn)熱電偶測得的電動勢平均值 爐：爐溫溫差引起的電動勢 參：冰點(diǎn)槽溫差引起的電動勢,6、關(guān)于數(shù)學(xué)模型的說明 1）數(shù)學(xué)模型可以用已知的物理公式得到，也可以用實(shí)驗(yàn)方法確定，甚至只用數(shù)值方程給出。 1059 p32 2）數(shù)學(xué)模型不是唯一的，對于同一個被測量可以采用不同的測量方法和不同的測量程序，就會有不同的數(shù)學(xué)模型。 P=UI P=I2R,3） 數(shù)學(xué)模型不一定是完善的，它與人們對規(guī)律的認(rèn)識程度有關(guān)。為了能在數(shù)學(xué)模型中充分反映實(shí)際的影響量，可能情況下，盡可能采用長期積累的數(shù)據(jù)建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?4）有時被測量Y的輸入量X1，X2，XN本身又取決于其它量，他們各自與其他量間有函數(shù)關(guān)系，還可能包含對系統(tǒng)影響修正的修正值或修正因子，導(dǎo)致十分復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系。這時候，數(shù)學(xué)模型可能是一系列關(guān)系式。P253案例4 5）如果數(shù)據(jù)表明數(shù)學(xué)模型中沒有考慮某個具有明顯影響的影響量時，應(yīng)在模型中增加輸入量，直至測量結(jié)果滿足測量準(zhǔn)確度的要求。,（三）標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定 y=f(x1， x2， xN) 分為A類評定方法和B類評定方法 標(biāo)準(zhǔn)不確定度A類評定：用對測量樣本統(tǒng)計分析進(jìn)行不確定度評定的方法稱為不確定度的A類評定，A類評定用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表征標(biāo)準(zhǔn)不確定度。 標(biāo)準(zhǔn)不確定度B類評定：用不同于測量樣本統(tǒng)計分析的其他方法進(jìn)行不確定度評定的方法稱不確定度的B類評定。,1、標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的A類評定方法 對被測量X，在同一條件下進(jìn)行n次獨(dú)立重復(fù)觀測，觀測值xi (i=1,2,n)。得到算術(shù)平均值 及實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s(x). 為測量結(jié)果（被測量的最佳估計值），算術(shù)平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差就是測量結(jié)果的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(x)： 注意：公式中的n為獲得平均值時的測量次數(shù)。,（1）基本的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 A類評定 對被測量X，在同一條件下進(jìn)行n次獨(dú)立重復(fù)觀測，得到觀測值x1， x2，xn 。 計算算術(shù)平均值 : 計算殘差 : i =xi - 計算