1、ICS 17.040.01 J 04 建国中华人民共和国国家标准GB/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2: 1999 产品几何量技术规范(GPS)工件与测量设备的测量检验第2部分:测量设备校准和产品检验中GPS测量的不确定度评定指南Geometrical Product Specifications (GPS)一Inspection by measurement of workpieses and measuring equipment Part 2: Guide to the estimation of uncertainty in GPS measurement,
2、in calibration of measuring equipment and in product verification (ISOjTS 14253-2: 1999 , IDT) 2004-11-11发布2005-07-01实施或如电，中华人民共和国国家质量监督检验检度总局串#中国国家标准化管理委员会在仰GB/T 18779.2一2004/ISO/TS14253-2: 1999 目次前言.1 1 范围-2 规范性引用文件-3 术语和定义4 符号.45 用逼近GUM法评定测量不确定度的基本概念.5 6 不确定度管理程序一-PUMA. 7 测量误差和测量不确定度来源.8 8 不确定度分量
3、、标准不确定度和扩展不确定度的评定方法9 不确定度的实际评定一-PUMA方法的不确定度概算.18 10 应用.20 附录A(资料性附录)环规校准不确定度概算实例.24附录肌资料性附录)校准溯源等级设计不确定度概算实例29附录C(资料性附录)圆度测量不确定度概算实例.46 附录D(资料性附录)在GPS矩阵模式中的位置.50参考文献GB/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2: 1999 前言GB/T 18779(产品几何量技术规范(GPS)工件与测量设备的测量检验分为如下三部分:一一第1部分:按规范检验合格或不合格的判定规则;一第2部分:测量设备校准和产品检验中GPS测量的不
4、确定度评定指南;一一第3部分:达成关于测量不确定度报告协议的导则本部分为GB/T18779的第2部分。本部分等同采用ISO/TS14253-2: 1999(产品几何量技术规范(GPS)工件与测量设备的测量检验第2部分:测量设备校准和产品检验中GPS测量的不确定度评定指南(英文版)。本部分等同翻译ISO/TS14253-2: 1999。为便于使用，本部分做了下列编辑性修改:a) 本技术规范一词改为本部分;b) 删除了ISO/TS14253-2的前言和引言;c) 增加了国家标准的前言;d) 将国际标准技术规范的表述改为适用于国家标准的表述。本部分的附录A、附录B、附录C、附录D均为资料性附录。本部
5、分由全国产品尺寸和几何技术规范标准化技术委员会提出并归口。本部分起草单位:机械科学研究院中机生产力促进中心、郑州大学、北京市计量科学研究所、中国航空工业第一集团公司第304研究所。本部分主要起草人:李晓沛、倪育才、张琳娜、吴迅、孙玉矶。I 1 范围GB/T 18779.2一2004/ISO/TS14253-2: 1999 产晶几何量技术规范(GPS)工件与测量设备的测量检验第2部分:测量设备校准和产品检验中GPS测量的不确定度评定指南GB/T 18779的本部分规定了不确定度管理程序(PUMA)。它是以测量不确定度表示指南(GUM)和JJF1059:1999(测量不确定度评定与表示为基础，用于
6、评定测量结果不确定度的实用性逼近程序。本部分适用于工业生产GPS领域中测量标准和测量设备的校准以及工件GPS特征量的测量。目的是给出完成不确定度报告所需的全部信息，并为测量结果及其不确定度(顾客和供方之间的关系)的国际、国内比对提供基础。本部分通常也用于下述情况的不确定度评定和给出不确定度报告:单个测量结果;一一两个或多个测量结果的比较;由一个(或多个)工件(或测量设备)得到的测量结果与给定的规范(即测量设备或测量标准的计量特征量的最大允许误差MPE，以及工件特征量的公差限等)的比较，以判明是否合格。注1:本部分的逼近法基本上基于对不确定度的上界进行估计，即在不确定度评估的各阶段高估其不确定度
7、，高估的程度由逼近次数来控制。注2:逼近法或逼近程序是一种能经济地进行自调节的方法，也是为了降低生产中的计量成本而改变(增大)现有测量不确定度的工具。逼近法能够使风险、成果和成本之间进行协调。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T18779本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 0610-1998 产品几何量技术规范表面结构轮廓法评估表面结构的规则和方法GB/T 19001-2000质
8、量管理体系要求(idtISO 9001 :2000) GB/T 19004-2000 质量管理体系业绩改进指南(idtISO 9004: 2000) GB/T 18779. 1-2002 产品几何量技术规范(GPS)工件和测量设备的测量检验第1部分:按规范检验合格或不合格的判定规则(eqvISO.14253-1: 1998) GB/T 18780. 1-2002 产品几何量技术规范(GPS)几何要素第1部分:基本术语和定义(idt ISO 14660-1:1999) ISO 1 :2002 产品几何量技术规范(GPS)工业长度测量的标准参考温度测量不确定度表示指南(Guideto the Ex
9、pression of U盯ertaintyin Measurement(GUM). BIPM , IEC , IFCC , ISO , IUP AC , IUP AP , OIML，第1版，1995)JJF 1059 999 测量不确定度的评定与表示(原则上采用GUM的基本内容)。JJF 1001-1998 通用计量名词及定义(国际通用计量学基本术语(VIM)BIPM , IEC , IFCC , ISO , IUP AC , IUP AP , OIML，第2版，1993)。3 术语和定义GB/T 18779. 1 ,GB/T 18780.1和JJF1001中确立的以及下列术语和定义适用于本
10、部分。为了方便，下面重复列出了JJF1001中的一些术语。GB/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2: 1999 3. 1 不确定度评定的黑箱模型black box model for uncertainty estimation 用于不确定度评定的方法或模型，在该模型中，由测量所得到的输出量与输入量(激励源)的量值具有相同的单位，而不是通过测量与被测量有函数关系的其他量而得到的。3.2 注1:在本部分的黑箱模型中，假设各不确定度分量是可直接合成的。影响量己被换算到被测量的单位.并且灵敏系数等于L注2:在许多情况下，一个复杂的测量方法可以看作一个简单的具有激励源输入的黑箱
11、.测量结果由该黑箱输出。当打开黑箱时，它可以转化为若干个次级小黑箱和(或)若干个透明箱。注3:即使为了作相应的修正而有必要进行补充测量以确定影响量的数值，其不确定度评定的方法仍然是黑箱方法。不确定度评定的透明箱模型transparent box model for uncertainty estimation 用于不确定度评定的方法或模型，在该模型中，被测量之值是通过与被测量有函数关系的其他量的测量而得到。3.3 3.4 3.5 3.6 3. 7 3. 8 2 测量任务measuring task 根据定义对被测量的定量确定。基本测量任务(基本测量)basic measurement task
12、(basic measurement) 作为评估工件或测量设备更复杂特征量之基础的(一个或多个)测量任务。注:基本测量实例:1) 工件某要素直线度的测量中，若干测点中某一点的测量;2) 确定千分尺示值误差范围时，若干次示值误差单独测量中的某一次。总体测量任务overall measurement task 复杂的测量任务，被测量之值以若干可能不同的基本测量为基础而确定的。注:总体测量任务实例:1) 工件某要素直线度的测量;2) 千分尺示值误差范围的确定。(测量的)扩展不确定度expanded uncertainty(of a measurement) U 确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之
13、值分布的大部分可望含于此区间。注:测量的扩展不确定度用大写字母U表示。(测量的)真不确定度true uncertainty (of a measurement) UA 由完善的不确定度评定所得到的测量不确定度。注:按其本性.真不确定度是无法确定的。(测量的)约定真不确定度conventional true uncertainty (of a measurement) GUM不确定度GUM uncertainty Uc 完全按照GUM所规定的详细程序评定得到的测量不确定度。注:约定真不确定度可能不同于按照本部分评定得到的不确定度。G/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2:
14、1999 3.9 (测量的)近似不确定度approximated uncertainty (of a measurement) UE ,J 按照简化的逼近法评估得到的测量不确定度。注:脚标.J表示Un是通过川次逼近评估得到的。当知道逼近次数并不重要时.可以使用不带逼近次数N的UE。3.10 (测量或校准的)目标不确定度target uncertainty (for a measurement or calibration) U1 对给定的测量任务优化确定的不确定度。注1:目标不确定度是包括诸如设计、制造、质量保证、服务、市场、销售和分包在内的管理决定结果。注2:目标不确定度应综合考虑规范(公差
15、或最大允许误差MPE)、过程能力、成本、GB/T19001的7.6条、GB/T 19004的7.6条以及GB/T18779.1的要求，确定其最佳值。3.11 要求的测量不确定度required uncertainty of measurement u民对给定的测量过程和测量任务所要求的不确定度。注:要求的不确定度可以由用户等规定。3.12 3.13 不确定度管理uncertainty management 根据测量任务和目标不确定度，使用不确定度概算方法，给出合适的测量程序的过程。(测量或校准的)不确定度概算uncertainty budget( for a measurement or ca
16、libration) 对不确定度分量评估的总结性陈述，这些分量对测量结果的不确定度有贡献。注1:只有当测量过程(包括测量对象、被测量、测量方法和测量条件)确定时.测量结果的不确定度才是明确的。注2:.概算一词的意思是根据测量程序、测量条件和假设.对不确定度分量以及他们的合成标准不确定度和扩展不确定度的数值进行分配。3.14 不确定度贡献因素uncertainty contributor .LJ: 测量过程中的测量不确定度来源。3.15 不确定度贡献因素的极限值(变化限)limit value( variation limit) for an uncertainty contributor a
17、不确定度贡献因素(.rx)极端值的绝对值。3.16 不确定度分量uncertainty component U ._L 不确定度贡献因素(.1x)的标准不确定度。注1:在逼近法中.符号U.U用于所有的不确定度分量，这与GUM现行版本是不一致的。后者有时用符号S.U表示由A类评定得到的不确定度分量，而用符号U_r:r表示由B类评定得到的不确定度分量。注2:严格地说.不确定度分量是不确定度贡献因素(.r.r)的标准不确定度与对应灵敏系数的乘积。3 GB/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2: 1999 3.17 测量仪器的影晌量influence quantity of a
18、measurement instrument 测量仪器的特征量，它影响用该仪器得到的测量结果。3. 18 工件的影晌量influence quantity of a workpiece 工件的特征量，它影响对该工件的测量结果。4 符号表l中的符号适用于GB/T18779的本部分。表1通用符号符号说明G 分布的极限值Q口误差或不确定度贡献因素的极限值(以被测量的单位表那)a J.:J. 误差或不确定度贡献因素的极限值(以影响量的单位表不) 线膨胀系数b 由误差或不确定度贡献因素的极限值n到不确定度分量U町的换算系数C 修正值d 测量设备的分辨力E 杨氏模最ER (测量)误差G 一组测量值的的数.
19、G(X.凡，X，.) h 滞后值，安全因子h 包含因子元n置信区间之半中所包含的标准偏差数MR 测量结果(数值)n .的数目入l逼近次数 泊松系数 全部不相关的贡献因素个数r 全部相关的贡献因素个数p 相关系数TV 真值U , Ui 标准不确定度(标准偏差)S, 样本标准偏差S手样本平均值的标准偏差Uc 合成标准不确定度U立不确定度贡献因素(xx)的标准偏差.即不确定度分量U 测量的扩展不确定度U- 测量的真不确定度Uc 测量的约定真不确定度UE 测量的近似不确定度(未说明逼近次数)U E-, 逼近N次评估得到的近似不确定度UR 要求的测量不确定度U T 目标不确定度Uv (不是按照GUM或本
20、规范所评定的)不确定度数值X 测量结果(未修正)Xi 测量结果(在不确定度评定的透明模型中)Y 测量结果(己修正)4 GB/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2: 1999 5 用逼近GUM法评定测量不确定度的基本概念完整地采用GUM法，可以得到约定真测量不确定度Uc。本部分采用简化的逼近法(程序)，通过过量估计有影响的不确定度分量，得到近似不确定度UE(UE注Uc)。过量估计的过程为每一个巳知的或能预期的不确定度分量提供了在最坏情况下可能出现的上界，从而确保了评定结果的安全可靠，即没有低估测量不确定度。本部分的逼近法基于下述条件二一所有的不确定度贡献因素均已被识别;已经
21、决定哪些可能的修正值需要进行修正;二一每一个贡献因素对测量结果不确定度的影响，均以标准不确定度U=给出，称为不确定度分量;注:作为约定，逼近法中每一个贡献因素对测量不确定度的影响都必须通过有关的物理方程或公式以及灵敏系数换算到被测量的单位。采用PUMA(不确定度管理程序)逼近过程;-一每一个测量不确定度分量(标准不确定度)U=，既可以用A类方法评定，也可以用B类方法评定;为得到测量不确定度的粗略估计值以对其有一个总的了解，并且为节约成本，在进行不确定度的首次逼近评估时，如有可能，应优先采用B类评走;一一-所有不确定度贡献因素影响的总和(称为合成标准不确定度)用下式计算:Uc JU;l + U;
22、2十U;3+十uL.(1 ) 仅在采用黑箱模型评定不确定度，并且所有不确定度分量U=均不相关时，式(1)才成立;为简单起见，各不确定度分量之间的相关系数仅取下列数值:1，0，一1(2 ) 如果不知道各测量不确定度分量之间是否不相关，则假定它们是完全相关的，即等于1或1。在将各分量代人式(1)进行计算之前，应先将相关分量算术相加;一一扩展不确定度U用下式计算:U二是xUc 此处k=2，走是包含因子(见8.的。a) 逼近法般至少包括以下两次的各不确定度分量的重复评估:. ( 3 ) 1) 第一次评估是十分粗略、快速以及低成本的，其目的是识别最大的几个不确定度分量(见图1);2) 下一次评估，如果有
23、的话，则仅将最大几个分量的上界重新进行更精确的评定，以将不确定度的估计值(Uc或U)减小到能被接受的程度。b) 逼近法可用于下述两种情况:1) 对给定测量过程的测量结果进行不确定度管理(可用于己知测量过程的结果，或对两个或两个以上的测量结果进行比较h2) 测量过程的不确定度管理中，寻求满足条件UE运UT的合适测量过程。6 不确定度管理程序-PUMA6. 1 概述测量不确定度概算和管理的先决条件是清楚地识别和明确测量任务，即要定量确定的被测量(工件的GPS特征量或GPS测量设备的计量特征量)。测量不确定度是按照工件GPS特征量的定义或GPS标准中给定的GPS测量设备计量特征量的定义所得测量结果之
24、质量的度量。GPS的综合标准和通用标准规定了被测特征量的约定真值。在许多情况下，GPS标准也规定了理想的或约定真的测量原理、测量方法、测量程序和标准参考条件。3 咱可GB/T 18779.2一2004/ISO/TS14253-2: 1999 对特征量的标准化约定真值等(理想的操作过程)的偏离，均对测量不确定度有贡献。6.2 给定测量过程的不确定度管理图1给出给定测量任务(图l中框2)和现有测量过程(框1)的不确定度管理框图。测量原理(框3)，测量方法(框的，测量程序(框5)和测量条件(框6)是给定的，或是在此情况下已经确定的，它们是不能改变的。唯一的任务是要估计其测量不确定度。要求的不确定度U
25、R可以是给定的，也可以是待定的。1给定测量过程; 测量|I I方法II : I I 不确定度概算3 I 5 I 1; 7 8 9 10 川测量111测量11 :;1假设、川不确定11不确定11 UEN 1: 冲原理111程序11 t: :1知识等11度模型11度分量11 =们u1: I 6川!I I测量|川I条件I图1给定测量过程的测量结果不确定度管理采用逼近GUM法时，第一次评估是方向性的，目的是为了找到占优势的不确定度贡献因素。如果有必要的话，在此情况下的管理过程要做的仅是改进对占优势不确定度贡献因素的评定，使其更接近于不确定度分量的实际情况，从而避免过于高估这些不确定度分量。给定测量过程
26、的不确定度管理程序如下:a) 最好采用不确定度评定过程的黑箱模型进行首次评估，建立初步的不确定度概算(框79), 得到扩展不确定度的首次粗略估计值UE1(框10)。每次逼近评估得到的不确定度U口都是通过对他们的上界进行评估而完成的。将首次评估得到的不确定度UE1与实际测量任务所要求的不确定度UR进行比较(框A): 1) 如果UE1UR即UE1可以接受，则首次评估的不确定度概算证明了给定的测量过程对于测量任务来说是合适的(框11); 如果UE1UR，即UE1不可接受，或者不存在所要求的不确定度UR，但是希望UE更小一些，并更接近于真值，则继续进行逼近过程。在进行新的逼近评估之前，对全部不确定度贡
27、献因素的相对大小进行分析。在许多情况下，只有很少几个不确定度分量在合成标准不确定度和扩展不确定度中占优势。改变假设或改进有关不确定度分量的知识(框12)，以得到最大的(占优势)不确定度分量的更准确的不确定度上界估计值;也可改用更详细的不确定度评定模型或更高分辨力的测量过程(杠12)。作第二次逼近评估的不确定度概算(框7的，再次得到更小和更准确的测量不确定度上界估计值UE2(框10)。将第二次评估得到的不确定度UEZ(框A)与实际测量任务所要求的不确定度UR进行比较:1) 如果UE2UR，即UE2可以接受，则第二次评估的不确定度概算证明了给定的测量过程对于测量任务来说是合适的(框11); 如果U
28、E2UR，即UE2不可接受，或不存在所要求的不确定度U且，但是希望其更小和更接u一型模等、识设知假进变改改或2) 2) b) d) c) e) f) 6 GB/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2: 1999 近于真值，则需要再次进行逼近过程。对不确定度分量的大小，特别是此时最大的不确定度分量，重新进行评估，同时改变假设，改进知识，改变模型等(框12)。g) 为得到更准确的(更低的)测量不确定度上界的估计值，当所有能改进的可能性都已考虑过，但仍没有得到可以接受的测量不确定度UENUR时，这就证明不可能满足所要求的测量不确定度UR。6.3 用于测量过程(程序)设计和开发的不
29、确定度管理此时，不确定度管理是用来开发合适的用于工件几何特征量测量或测量设备计量特征量校准的测量程序。不确定度管理是为完成明确的测量任务(图2中框1)和达到给定的目标不确定度UT(框2)。测量任务和目标不确定度的确定是公司(本部门)足够高管理层的政策性决定。一个合适的测量过程，评定得到的测量不确定度应小于或等于目标不确定度。如果评定得到的不确定度远小于目标不确定度，则对于完成测量任务来说，该测量过程在经济上并不是最佳的。也就是说，该测量过程成本太高。给定测量任务(框1)和给定目标不确定度UT(框2)的不确定度管理程序CPUMA)包括下述内容(见图2):-AU -4EA -nE -nE 算二概二
30、度定可，.确不改变条件、程序或方法图2测量过程(程序)的测量不确定度管理程序(PUMA)a) 根据经验和本部门内可能得到的现有测量仪器，选择测量原理(框3)。b) 根据经验和可能确定初步的测量方法(框的、测量程序(框5)和测量条件(框6)。c) 最好采用不确定度评定过程的黑箱模型进行首次评估，建立初步的不确定度概算(框79), 得到扩展不确定度的粗略估计值UE1(框10)。全部不确定度UE_1的评估是通过对不确定度的上界进行评估而完成的。GB/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2: 1999 d) 将首次评估得到的不确定度UE1与给定的目标不确定度UT进行比较(框A):
31、1) 如果UE1UT即UE1可以接受，则首次评估的不确定度概算证明了该测量过程对于测量任务来说是合适的(框11);2) 如果UE1UT则测量程序在技术上是可以接受的，但此时通过改变测量方法或测量程序(框13)而增大测量不确定度，也许能建立更经济有效的测量过程。此时需要再次进行逼近并得到测量不确定度UE2(框10);3) 如果UE1UT，即UE1不可接受，则继续进行逼近过程，或可以得出结论:不存在合适的测量程序。的在继续进行逼近之前，对各不确定度贡献因素的相对大小进行分析。在许多情况下，总有几个分量在合成标准不确定度或扩展不确定度中占优势地位。f) 如果UE1UT，则改变关于各不确定度分量的假设
32、、模型或增加知识(框12)，以得到这些最大(占优势)分量的更准确的上界估计值。g) 对不确定度概算作第二次逼近(框79)，得到第二个较低的但更准确的测量不确定度上界估计值UE(框10)。h) 将第二次评估得到的不确定度估计值UE2与给定的目标不确定度UT相比较(框A): 1) 如果UE2UT，即UE2可以接受，则第二次评估的不确定度概算证明了该测量程序对于测量任务来说是合适的(框11); 2) 如果UE2UT，即UE2不可接受，则必须进行第三次或更多次的评估。反复对不确定度贡献因素进行分析，并同时改变假设、模型或增加知识(框12)，特别是当时最大的几个不确定度贡献因素。i) 为得到更准确的(更
33、低的)不确定度上界估计值，而所有方法都使用过后仍没有得到可以接受的测量不确定度UENUn则必须改变测量方法、测量程序或测量条件(框13)以降低不确定度估计值UEN0逼近过程将重新从首次评估开始。j) 如果改变测量方法、测量程序或测量条件(框13)后仍无法得到可以接受的测量不确定度，则最后的可能性是改变测量原理(框14)并重新开始上述程序。k) 如果改变测量原理和重新进行上述逼近过程后仍无法得到可以接受的测量不确定度，则最终的可能性是改变测量任务或目标不确定度(框1日，并重新开始上述程序。) 如果不可能改变测量任务或目标不确定度，这就是说不存在合适的测量程序(框16)。7 测量误差和测量不确定度
34、来源7.1 误差的类型测量结果中通常包含各种不同类型的误差。按它们在测量结果中出现的规律，误差可以分为:系统误差、随机误差、漂移和粗差。所有的误差从本质上来说均是系统性的。如果发现某一误差是非系统性的，则主要是因为产生误差的原因没有找到，或是对误差的分辨能力不够所致。系统误差可以用其数值的大小和符号来表示(十或一)。8 ER=岛1R-TV此处，ER-误差;MR一二测量结果;TV一-真值。GBjT 18779.2-2004jISOjTS 14253-2: 1999 随机误差是由不受控的随机影响量所引起的系统误差。由随机效应引入的不确定度可以用标准偏差以及分布类型来表示。多次测量结果的平均值常常作
35、为估计系统误差的基础(见图3)。测得值 1 5 3 4 10 6 9 11 .1 时间l 粗差;2 -_分散性1; 3 分散性2;4 测量结果1; 5一测量结果2;6 随机误差1; 7 随机误差2; 8 系统误差1; 9 系统误差2; 10-漂移;11 真值。图3测量结果的误差类型漂移是由不受控的影响量的系统影响所引起的。漂移常常是时间效应或磨损效应，他们可以用单位时间内的变化或使用一定次数后的变化来表示。粗差是由测量过程中不可重复的突发事件所引起的。电子噪声或机械噪声可以引起粗差。产生粗差的个经常出现的原因是操作人员在读数和书写方面的疏忽以及错误地使用测量设备。粗差是不可能进步描述的。测量过
36、程的误差或不确定度是许多已知或未知误差所引起的，他们源自大量的误差来源或误差贡献因素。在不同情况下，误差的来源或贡献因素是不相同的，各分量之和也是不相同的。可以对误差作系统性的探讨。图4给出10种不同的误差来源及其合成。下面给出10种不确定度贡献因素的示例和详细内容。困难往往在于各种不确定度贡献因素对测量结果的影响虽然常常是分别起作用的，但在许多情况下，他们也会互相影响而引起附加的误差和不确定度。在进行不确定度概算时，可以参考图4以及下文中例举的误差来源表。在任何情况下，在对每一个不确定度分量进行评估时，均需要物理学方面的知识和计量学的实践经验。为方便起见，在不确定度概算中可以对不确定度贡献因
37、素或不确定度分量进行分类。9 G/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2: 1999 图4测量中的不确定度贡献因素7.2 测量环境在大部分情况下，特别是在GPS测量中，环境温度是测量不确定度的主要贡献因素。其他可能的不确定度贡献因素有:温度及其随时间和空间的变化;二一重力;振动和噪声;温度;污染;一一一照明;-一气压:空气成分;气流;电磁干扰:电源的瞬变;压缩空气(例如:空气轴承); 热辐射;工件:标尺;仪器的热平衡。7.3 测量设备的参考标准器测量设备常常可分为参考标准器和其他设备两类。稳定度;-CCD技术;刻度的质量;校准不确定度;一一温度膨胀系数:物理原理:线纹尺，光
38、学数字标尺，磁数字标尺，轴，齿轮齿条，干涉仪;主标尺的分辨力(模拟或数字); 自上次校准以来的漂移:波长误差。7.4 测量设备10 解读系统;电子和机械放大;波长误差;零点稳定度;力和力的稳定度;滞后;导轨或滑轨;探头系统;表面缺陷;硬度和刚度;i卖数系统;线膨胀系数;GB/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2: 1999 温度稳定度和温度灵敏度;一视差;自上次校准以来的漂移;一一响应特性;7.5 测量装置(工件的装夹除外)一一内插系统，波长误差;一一内插分辨力;数字化。在许多情况下不存在安装问题，仅用测量设备就可以单独进行测量。余弦误差和正弦误差:探头尖端的形状误差;阿
39、贝原理:一一探头系统的硬度;一温度灵敏度;一一光学孔径;一一硬度和刚度;二一工件和测量装置的相互作用;一一一探头半径;预热。7.6 软件和计算小数点和有效数字的影响。一一修约和量化;算法;算法的贯彻;计算中有效数字的位数;取样;7. 7 测量人员滤波;算法的修正和验证;内插和外推;一一粗差处理。人类的情绪是不稳定的，不同天，甚至在一天之内往往也会有很大的差别。一一一教育程度;知识;经验;诚实度;培训; 奉献精神。体力上的缺陷和能力;7.8 测量对象，工件或测量仪器的特征量表面粗糙度;形状误差;杨氏模量(弹性模量); 超出弹性模量的硬度;一一温度膨胀系数;一一-传导性;一一重量;一一尺寸;形状;
40、7.9 GPS特征量以及工件或测量仪器特性量的定义基面;一一磁性;一一-材料的吸温性;时效;清洁;温度;内部应力;蠕变特性;装卡引起的工件畸变;-一一方向性。给定公差的要素;参考系统;自由度;一一一涉及链环3和4的偏差(ISO/TR 14638); GB/T 10610给出的有关特征量的定义:7. 10 测量程序空气调节:测量次数;距离;一一角度。一一一测量顺序;一测量持续时间;11 G/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2: 1999 测量原理选择;-一准直;一一参考标准及其数值的选择;仪器的选择;一一测量人员的选择;-一测量人员数目;一策略;-一锁紧;7.11 物理常
41、敬和换算因子定位;测量点数目;一一探测原理和策略;探测系统的配置;漂移的验证;一一反向测量;一一冗余度，误差分离。对修正用物理常数的认识程度，例如，材料特性(工件，测量仪器，环境空气等)。8 不确定度分量、标准不确定度和扩展不确定度的评定方法8. 1 不确定度分量的评定不确定度分量可用两种不同的方法进行评定:A类评定和B类评定。A类评定是指用统计方法对不确定度分量U=的评定。B类评定是指用任何非统计方法对不确定度分量Ux.r的评定。在大多数情况下，A类评定所得到的不确定度分量估计值比B类评定更准确。但在许多情况下B类评定也能得到足够准确的不确定度分量估计值。因此在逼近法中，只要不是绝对必须采用
42、不确定度的A类评定，一般均选择B类评定。在某些情况下可能无法采用其他评定方法，而只能采用A类评定。注:在本标准中无论A类或B类评定的不确定度分量，都采用相同的符号UII。这与GUM现行版本不同.在GUM中A类评定不确定度分量用符号表示，而B类评定不确定度分量用符号UZT表示。8.2 不确定度分量的A类评定8.2.1 概述不确定度分量比的A类评定需要由重复测量获取数据。分布的标准偏差或平均值的标准偏差可用8.2.2中的公式计算。8.2.2 统计工具元论何种类型的统计分布，下述统计参数由公式定义:王=tzxz. ( 4 ) 王是n个测量结果Xi的平均值，也是该分布总体均值的估计值。Sx =二. (
43、 5 ) 儿是由个测量结果得到的样本分布的标准偏差，也是分布的标准偏差的估计值。Sr . ( 6 ) Sx n(n一1)vn 样本平均值的标准偏差几等于样本标准偏差Sx除以测量次数n的平方根。当平均值或标准偏差由很少的重复测量次数得到时，估计得到的标准偏差可能是错误的，有可能太小。由于此原因，采用安全因子h。安全因子h的数值(根据t分布计算得到的)见表2。12 GB/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2: 1999 当测量结果是由与该分量有关的影响量的单次读数得到时，在不确定度概算中用样本标准偏差Sx(更恰当地说应是与安全因子的乘积)作为标准不确定度U=的值。U= = S
44、x.n X h ( 7 ) 当测量结果是由与该分量有关的影响量的若干次读数的平均值得到时，在测量不确定度概算中用平均值的标准偏差作为标准不确定度U=O式中:(乌n去)测量次数n2 3 4 5 6 7 8 9 二三108.3 不确定度分量的B类评定8.3. 1 概述U= S.n X h . ( 8 ) 表2样本标准偏差Sx的安全因子安全因子h7.0 2.3 1. 7 1. 4 1. 3 1. 3 1. 2 1. 2 1 用任何非统计方法来评定标准偏差往往受限于过去的经验，甚至是在猜测其标准偏差的大小。这时虽然无法直接估计其标准偏差，但根据经验，能知道或能根据逻辑推理和物理定律来得到变化的极限值(
45、误差极限值)。在许多情况下，规范(技术指标)作为极限值是己知的，因此能采用一种系统的方法从极限值导出标准偏差。8.3.2 由误差限到标准偏差的转换方式若变化限为a，对于所有各种有界的分布，由8.2.2中的公式所定义的标准偏差和变化限a之间存在与分布有关的确定比值。因此如果已知变化极限a及其分布类型，就能计算出标准偏差。对于误差极限值为和的对称分布，有:U= = a X b . ( 9 ) 经验表明，为了从变化限导出标准偏差，大多数情况下仅采用三种分布类型就已足够。图5给出三种分布类型，以及由极限值导出不确定度分量U=(标准不确定度)的公式。高斯分布是无界的，用两倍的标准偏差2s来作为高斯分布的
46、极限值。图5所示三种分布的b值和U=为:高斯分布:b=O. 5 , U= =专O.5Xa; 一一矩形分布:b=O. 6 , U=旦O.58Xa句O.6X们J3 U形分布:b=O. 7 , U=毛O.71XaO. 7Xa。-.1 2 13 GB/T 18779.2-2004/ISO/TS 14253-2: 1999 a 0 +a -a 0十a-a 0十a)高斯分布b)矩形分布c) U形分布不确定度分量的B类评定需要合理地进行猜测或需要有关极限值Q的知识。在确定a值时，要确保高估，但不要过于高估其极限值。然后是对分布作假设。在许多情况下分布类型是已知的或是十分明显的。否则，就作保守性的假设。如果已
47、知不是高斯分布，则选择矩形分布或U形分布。如果己知不是矩形分布，则选择U形分布。U形分布是最保守的假设。采用非统计方法对影响量的标准不确定度进行合理评估的一种方法是根据经验或物理定律来确定影响量的极限值，然后再根据对该不确定度分量所假设的分布类型从极限值换算为标准偏差。8.4 A类和B类评定的常见实例8.4.1 概述本条给出若干常见的不确定度贡献因素和不确定度分量的实例，说明如何导出不确定度分量也。这些实例不可能涉及到在GPS领域的测量和校准中可能出现的全部问题。8.4.2 用实验数据或其极限值评定同一不确定度分量重复性测量数据提供了利用A类评定和B类评定来得到不确定度分量的可能性。通过8.2.2所给的公式，可由重复性测量数据计算出标准偏差，即不确定度分量(A类评定)。仅使用数据组中的极端值作为偏离平均值的极限值(a值)，则利用同样的测量数据也可以通过B类评定的方法得到不确定度分量。于是不确定度分量就可以用图5中的公式计算。8.4.3 重复性在每个测量不确定度概算中，应至少包括一次重复性。在大部分情况下，重复性只能通过实验进行评估(A类评定)。由8.2.2中
