不確定度評定中的重復性問題

規矩灣錦苑 發表于 2017-6-2 22:12
你的被測量或輸出量是R，不是U和I，U和I是輸入量不是要求測量的被測量。因此評定不確定度的目標是評R的 ...

已經解釋很清楚了

路云 發表于 2017-6-11 07:24
您可能沒有理解我說的意思。我之所以說U和I不相關，是因為該兩個被測量的測量分別用兩臺不同的測量系統， ...

您的測量模型并未展開，在我看來
R=U/I則根據模型，不確定度分量包括：
1.電壓表測量U時引入的不確定度分量，此分量包括：
   （1）測量U時的重復性引入的分量  （2）電壓表的MPEV引入的分量
2.電流表測量I時引入的不確定度分量，此分量包括：
   （1）測量I時的重復性引入的分量   （2）電流表的MPEV引入的分量

其中電壓表的MPEV引入的分量和電流表的MPEV引入的分量自然和其他量都是不相關的，但測量U時的重復性引入的分量和測量I時的重復性引入的分量 必然存在一定的相關性（這個重復很大原因應該是同一個電壓源影起的）。不分開的話難以合成。

您提到電壓表和電流表的重復性試驗，應該是用一穩定的電壓源和電流源來分別對其進行重復性試驗，而不是用一不穩定的電源，這樣無法區分究竟是電源的不穩定還是電壓/電流表的重復性差。，但其實模型中測量U時的重復性引入的分量和測量I時的重復性引入的分量 ，應該是測量結果的重復性（只是這個測量結果是中間步驟的結果），選用一穩定的電壓源和電流源得出的測量儀器（電壓表和電流表）的重復性和模型中的分量是不同的。

        在邏輯關系上，測量模型R=U/I表達的意思，是電阻的測得值R通過分別測量電壓U和測量電流I，再將兩者相除得到。因此根據模型，輸出量R的不確定度分量包括：
        1.測量電壓U時，由輸入量U給輸出量R引入的不確定度分量，此分量主要是在測量U時使用的電壓表MPEV給R測得值引入。
        2.測量電流I時，由輸入量I給輸出量R引入的不確定度分量，此分量主要是在測量I時使用的電流表的MPEV給R測得值引入。
        3.輸出量由一個電壓測得值與對應的一個電流測得值相除得到，多次重復測量將得到多個R測得值，這些測得值的分散性給R也引入了一個不確定度分量，稱為測得值R的重復性引入的不確定度分量。
        其中1和2兩個分量合成，可稱為R測量中所用測量設備的計量特性MPEV引入的不確定度分量。這個分量與分量3再合成，即是輸出量R的合成標準不確定度。

規矩灣錦苑 發表于 2017-6-13 02:25
在邏輯關系上，測量模型R=U/I表達的意思，是電阻的測得值R通過分別測量電壓U和測量電流I，再將兩者 ...

第三個不應該再計入。1、2合成應該是等于3的

吳下阿蒙 發表于 2017-6-11 14:14
您的測量模型并未展開，在我看來
R=U/I則根據模型，不確定度分量包括：
1.電壓表測量U時引入的不確定度分 ...

我在21樓所列出的測量結果(R)的不確定度的評定過程確實沒有將各分量進一步展開，實際上u(U)和u(I)的計算仍然是由各自的不確定度分量合成。如果將其各分量展開，您的觀點認為：

1.電壓表測量U時引入的不確定度分量，此分量包括：
   (1)測量U時的重復性引入的分量，(2)電壓表的MPEV引入的分量；

2.電流表測量I時引入的不確定度分量，此分量包括：
   (1)測量I時的重復性引入的分量，(2)電流表的MPEV引入的分量。

而我個人的觀點則認為，以上各分量中的第(2)項，僅僅是一種簡易的評估方法，其前提是只知道測量設備是經檢定合格的，或者說測量設備(電壓表、電流表)的承檢機構沒有具體定量的給出實際誤差和測量結果的不確定度，只是定性的給出了“合格”的結論(如某些企業內部檢定/校準所采取的不出具證書，只張貼“合格證”標識的簡化方式)。這種套算出來的不確定度不是測量設備復現量值的實際的不確定度，而是合格測量設備不確定度的極限值。從理論上說，實驗室應盡量使用檢定或校準證書中所給出的不確定度信息(見CNAS－TRL－003∶2015《校準和測量能力(CMC)的評定與實例》第4.4.1.2條第3段)。

對于各分量的展開評估來說，其測量過程屬于直接測量，而非間接測量，其測量模型為Y_出＝Y_入。就各分量來說，還應該有第(3)項(影響量)，即電源波動引入的不確定度分量。從理論上說，第(1)項應該是測量設備本身計量特性引入的不確定度分量，不應包含第(3)項在內。如果直接使用上級出具的檢定/校準證書中給出的不確定度信息進行評估，則只有兩項，即a.上級證書中給出的“測量結果的不確定度(即測量設備復現量值的不確定度)”分量；b.電源波動引入的不確定度分量。測量設備重復性引入的不確定度分量已涵蓋在a項當中了。如果不是直接引用證書中給出的不確定度信息，那么第(1)項就應該用一穩定的電流源和電壓源來對電流表和電壓表分別進行重復性預評估試驗(見CNAS－TRL－003∶2015《校準和測量能力(CMC)的評定與實例》第4.3.6條)。

如果是用R的多次測量結果來評估R的重復性，則不應再考慮U和I的重復性，因為R的重復性中已經包含了U和I的重復性，再考慮就有重復考慮之嫌。用這種方式評估R的重復性，也就無需考慮U和I的相關性了，因為它并非由U和I合成得到，而是直接用r₁、r₂、…、r_n得到。通常這種評估方式多用于直接測量的場合(如：測量標準就是一臺電阻測量儀)。

附：CNAS－TRL－003∶2015《校準和測量能力(CMC)的評定與實例》第4.4.1.2條第3段內容：

通常情況下，使用校準或檢定證書給出的不確定度信息評定B類不確定度時，應考慮測量儀器穩定性(年漂移)引入的不確定度，當其對不確定度的貢獻較小時可忽略不計。當直接使用測量儀器的最大允差評定B類不確定度時，可以認為儀器的最大允差包含了儀器穩定性(年漂移)的影響，不需再考慮長期穩定性引入的不確定度分量。實驗室在評定CMC時，應盡量使用校準或檢定證書中給出的不確定度信息，因為這樣評定的B類分量數值上小于使用最大允差評定的結果。

路云 發表于 2017-6-13 09:48
我在21樓所列出的測量結果(R)的不確定度的評定過程確實沒有將各分量進一步展開，實際上u(U)和u(I)的計算仍 ...

雖然電壓表/電流表是校準合格，但選用MPEV做為不確定度評定的B類，在實際中是合理的。校準時校準點有限，但這些表類儀器測量點是無限的，這個修正值該如何取用？在實際使用中，這些儀器你真的會加修正值進行使用嗎？使用校準或檢定證書給出的不確定度信息評定B類不確定度時，應考慮測量儀器穩定性(年漂移)引入的不確定度，當其對不確定度的貢獻較小時可忽略不計。這個穩定性在這個情況也是不可能忽略不計的。
對于各分量的展開評估來說，其測量過程屬于直接測量，而非間接測量，其測量模型為Y出＝Y入。就各分量來說，還應該有第(3)項(影響量)，即電源波動引入的不確定度分量。從理論上說，第(1)項應該是測量設備本身計量特性引入的不確定度分量，不應包含第(3)項在內。如果直接使用上級出具的檢定/校準證書中給出的不確定度信息進行評估，則只有兩項，即a.上級證書中給出的“測量結果的不確定度(即測量設備復現量值的不確定度)”分量；b.電源波動引入的不確定度分量。測量設備重復性引入的不確定度分量已涵蓋在a項當中了。如果不是直接引用證書中給出的不確定度信息，那么第(1)項就應該用一穩定的電流源和電壓源來對電流表和電壓表分別進行重復性預評估試驗(見CNAS－TRL－003∶2015《校準和測量能力(CMC)的評定與實例》第4.3.6條)。
就直接測量，測量模型Y出＝Y入而言。就以電壓表測電源電壓為例吧，應該只包括：
（1）電壓表MPEV引入的分量（當然，您如果使用修正值，那么參考CNAS－TRL－003∶2015，但個人認為不妥）
（2）測量結果重復性引入的分量（這分量就是測試N次求標準差得到），對其進行分析，這是一個測量結果的重復性，其中包換電源的重復性波動，也包含標準電壓表的重復性波動，而包括各種其他的因素。所以不應該重復引入標準器的重復性波動了，而標準器的重復性波動也不是現有儀器可以得到的。

PS:(見CNAS－TRL－003∶2015《校準和測量能力(CMC)的評定與實例》第4.3.6條)。沒百度到此文件，可以上傳份嘛，謝謝！

吳下阿蒙 發表于 2017-6-12 16:11
雖然電壓表/電流表是校準合格，但選用MPEV做為不確定度評定的B類，在實際中是合理的。校準時校準點有限， ...

這個穩定性在這個情況也是不可能忽略不計的。

CNAS標準上所說的“穩定性”是指測量儀器的“長期穩定性(年漂移)”，而不是指“短期穩定性(重復性)”。但無論是“長期穩定性(年漂移)”還是“短期穩定性(重復性)”,都是指由測量儀器本身的計量特性引入的，而不是指由測量過程所提供的電源的特性所導致的。

關于您所說的第(2)點“測量結果重復性引入的分量(這分量就是測試n次求標準差得到)”,測量結果有三個：R、U、I，R是最終測量結果，U和I是中間測量結果，R的重復性(測量結果的重復性)不僅包括了U和I的重復性(兩個標準器的重復性)，還包括了電源的短期不穩定引入的重復性。正如您所說的“標準器的重復性(即U和I的重復性)波動也不是現有儀器可以得到的”，本級機構恐怕不具備對本級機構測量標準進行重復性試驗的條件和能力。所以說，為了進行測量標準重復性的預評估，我們往往會在送檢時，要求上級機構多測幾遍數據，供自己評估測量標準的重復性。

不認同 “ 本級機構恐怕不具備對本級機構測量標準進行重復性試驗的條件和能力。" 這個說法。要是這個說法成立，建標考核就不應該要做重復性、不確定度評定了

劉耀煌 發表于 2017-6-12 20:14
不認同 “ 本級機構恐怕不具備對本級機構測量標準進行重復性試驗的條件和能力。" 這個說法。要是這個說法成 ...

我沒有說所有的機構都不具備對測量標準做重復性試驗的條件和能力，我只是說“本級機構恐怕……”，不代表全體。畢竟有的機構的測量標準精度太高，暫時沒有能力找到合適的被測對象(最佳儀器)來對其做重復性試驗，完全可以委托上級機構用更高等級的標準來對其做重復性試驗，這也是不爭的事實。

劉耀煌 發表于 2017-6-13 16:14
不認同 “ 本級機構恐怕不具備對本級機構測量標準進行重復性試驗的條件和能力。" 這個說法。要是這個說法成 ...

詳見1033-2016，重復性實驗已修改為 檢定或校準結果的重復性實驗，其使用的被測儀器為被測儀器。而路云前輩提出的，我指出的都是測量標準的重復性。這兩者是不同的。

見附件，現在的重復性實驗和不確定度評定中重復性都是指的附件中的  檢定或校準結果的重復性實驗。這個和那么第(1)項就應該用一穩定的電流源和電壓源來對電流表和電壓表分別進行重復性預評估試驗(見CNAS－TRL－003∶2015《校準和測量能力(CMC)的評定與實例》第4.3.6條)。很明顯是不同的。路云前輩的這個重復性，明顯指的是測量標準器本身的重復性。我測量標準本身的重復性，在我看來需要更高的標準器，是現有情況無法得出的，一般要交給高一級的計量單位。。。

樓主說的是正解。對于JJF1033－2016《計量標準考核規范》來說，要求評定的是“檢定或校準結果的重復性”。而對于國防軍工計量來說，依據的是JJF(軍工)3－2012《國防軍工計量標準器具技術報告編寫要求》，要求評定的是測量標準的重復性。對于軍事計量來說，依據的是GJB2749A－2009《軍事計量測量標準建立與保持通用要求》，該標準不僅要求評定測量標準的不確定度，而且還要評定測量結果的不確定度，但“測量標準的重復性”與JJF(軍工)3－2012一樣，都是指測量標準的重復性，與JJF1033－2016所說的“檢定或校準結果的重復性”有著天壤之別。

JJF(軍工)3－2012《國防軍工計量標準器具技術報告編寫要求》，要求評定的是測量標準的重復性。-------查看了一下，其實際做法與“檢定或校準結果的重復性"的做法并無二致！只要求用穩定的測量儀器，并沒有要求用檢定測量標準的高等級儀器。

比如： 檢定千分尺的量塊的重復性，只要求用穩定的測量儀器千分尺測量量塊，讀取千分尺讀數計算實驗標準差，并沒有要求用檢定量塊的方法，用干涉儀或比較儀來測量量塊尺寸。重復性只要求小于合成標準不確定度的三分之二

劉耀煌 發表于 2017-6-12 21:30
JJF(軍工)3－2012《國防軍工計量標準器具技術報告編寫要求》，要求評定的是測量標準的重復性。-------查看 ...

您所舉的例子中，量塊屬于實物量具，通常不稱其為“重復性”，只有不同截面和不同方向長度的不一致性。用量塊去檢千分尺，所獲得的往往是被測對象的重復性(即檢定或校準結果的重復性)，而不是量塊的重復性(測量標準的重復性)。就如同砝碼一樣，其短期穩定性要高于任何天平，不存在所謂的重復性，短期多次測量結果的不一致，不是砝碼所致，而是測量工具(天平)所導致。測量標準與被測對象并不都是由實物量具構成，有的可能兩者都是模擬式或數字式儀器，在現有條件下所獲得的被測對象的重復性有時往往比測量標準低很多，這種情況下如何去對測量標準進行重復性試驗呢？

劉耀煌 發表于 2017-6-13 09:30
第三個不應該再計入。1、2合成應該是等于3的

1、2合成應該僅僅是所用的兩個測量設備計量特性（示值允差）給測得值引入的不確定度分量的合成，3是重復測量R時，測量重復性給測得值引入的不確定度分量，1和2的合成并沒有包括3，也不等于3，1和2的合成一定會遠大于3。

劉耀煌 發表于 2017-6-13 16:14
不認同 “ 本級機構恐怕不具備對本級機構測量標準進行重復性試驗的條件和能力。" 這個說法。要是這個說法成 ...

        我支持你的觀點，不認同“本級機構恐怕不具備對本級機構測量標準進行重復性試驗的條件和能力。" 這個說法。要是這個說法成立，建標考核就不應該要做重復性、不確定度評定了。事實上任何一個實驗室建標，除了國家規定的免于不確定度評定的兩個批次的計量標準外，都應該自行考核擬建計量標準的重復性，并評定測量不確定度，因此，“本級機構恐怕不具備對本級機構測量標準進行重復性試驗的條件和能力”是錯誤的說法。

劉耀煌 發表于 2017-6-13 17:30
JJF(軍工)3－2012《國防軍工計量標準器具技術報告編寫要求》，要求評定的是測量標準的重復性。-------查看 ...

        你的說法很對，重復性的考核只要求用穩定的測量儀器，并沒要求用檢定測量標準的高等級儀器。這是因為重復性屬于測量過程和測量結果，不屬于測量設備。無論使用實物量具還是儀器儀表實施測量，測量結果都有重復性這個特性，都需要考核。而對于穩定性，實物量具的穩定性要比儀器儀表的穩定性高得多。

樓主在35樓已經清清楚楚的表述了，他現在的情況是暫時不具備對他所使用的測量標準進行重復性試驗的條件，也許是提供不了穩定的電壓源和穩定的電流源來對電壓表和電流表分別進行重復性試驗，不知道某版主會采取什么措施來為樓主進行這項重復性預評估試驗。是不是隨便找一臺穩壓電源就可以對樓主所使用的電壓表(測量標準)進行重復性試驗啦？

劉耀煌 發表于 2017-6-12 21:30
JJF(軍工)3－2012《國防軍工計量標準器具技術報告編寫要求》，要求評定的是測量標準的重復性。-------查看 ...

JJF(軍工)3－2012所說的“計量標準的重復性”與JJF1033－2016所說的“檢定或校準結果的重復性”完全是兩碼事。前者的要求是對一穩定的被測對象(最佳儀器)進行重復測量，而后者的要求是對一常規的被測對象進行重復測量，并沒有要求被測對象穩定。前者好歹還有一個“計量標準器具的重復性應小于合成不確定度的三分之二”的合格判據。后者什么判據也沒有，僅僅是要求做重復性試驗。根據JJF1033－2016第C.1.6條所說的“對于已建計量標準，如果測得的重復性不大于新建計量標準時測得的重復性，則重復性符合要求；如果測得的重復性大于新建計量標準時測得的重復性，則應當依據新測得的重復性重新進行檢定或校準結果的不確定度的評定，如果評定結果仍滿足開展的檢定或校準項目的要求，則重復性試驗符合要求，并可以將新測得的重復性作為下次重復性試驗是否合格的判定依據；如果評定結果不滿足開展的檢定或校準項目的要求，則重復性試驗不符合要求。”人們完全可以在首次進行重復性試驗時(新建標時)，從合格的被測對象中選擇一重復性最差的被測對象(仍然可以稱之為“常規的被測對象”)來進行重復性試驗，這樣一來，日后的重復性試驗結果都不會大于它了。如此一來，重復性試驗也用不著做了，直接引用檢定規程或校準規范中對被測對象的重復性指標要求套算得了。盡管這么做并不符合標準制定者的意圖，但實際實施過程的效果卻表明，遲早有一天會走到這一步。

路云 發表于 2017-6-14 05:49
樓主在35樓已經清清楚楚的表述了，他現在的情況是暫時不具備對他所使用的測量標準進行重復性試驗的條件，也 ...

樓主35樓的原文是“需要更高的標準器，是現有情況無法得出的”，并非“提供不了穩定的電壓源和穩定的電流源”。重復性試驗的關鍵是在“重復性條件”下對同一個被測對象重復測量，不需要更高的標準器。此例的被測對象是電阻，電阻器是個實物量具，應該是很容易找到適合于做重復性試驗的被測對象。

路云 發表于 2017-6-14 05:49
樓主在35樓已經清清楚楚的表述了，他現在的情況是暫時不具備對他所使用的測量標準進行重復性試驗的條件，也 ...

穩壓電源不行電池肯定行！在穩定的室溫條件下靜放的干電池、鋰電池、鉛酸電池等的噪聲遠低于FLUKE 5500A、5520A、5820A等校準源，甚至比FLUKE 732A/732B都還要低不少，做電壓表的重復性試驗一點問題都沒有。

將"被測量自身的可能散布"與"測量系統(器具)所引起的散布"混攪在一起，總會是一團糨糊，"理"不清的。……正視"測量誤差"才有出路。

劉耀煌 發表于 2017-6-13 12:53
穩壓電源不行電池肯定行！

要是樓主單位沒有標準電池呢(該電壓表就是他們的最高標準)？

路云 發表于 2017-6-14 09:02
要是樓主單位沒有標準電池呢(該電壓表就是他們的最高標準)？

并不需要標準電池！普通電池也很行。在穩定的室溫條件下靜放的干電池、鋰電池、鉛酸電池等的噪聲遠低于FLUKE 5500A、5520A、5820A等校準源，甚至比FLUKE 732A/732B都還要低不少，做電壓表的重復性試驗一點問題都沒有。

劉耀煌 發表于 2017-6-13 12:53
穩壓電源不行電池肯定行！在穩定的室溫條件下靜放的干電池、鋰電池、鉛酸電池等的噪聲遠低于FLUKE 5500A ...

難怪您會將“用量塊校準千分尺”與“用千分尺測量量塊的重復性”視為是一碼事了。看來在市面上隨便買一塊電池，就可以作為校準電壓表的標準源了。

規矩灣錦苑 發表于 2017-6-13 12:49
樓主35樓的原文是“需要更高的標準器，是現有情況無法得出的”，并非“提供不了穩定的電壓源和穩定的電流 ...

人家樓主在35樓說得清清楚楚“我測量標準本身的重復性，在我看來需要更高的標準器，是現有情況無法得出的，一般要交給高一級的計量單位…”。