动力触探仪校准结果不确定度评定方法及示例
触针式表面粗糙度测量仪示值误差不确定度评定
XXXXX 作业指导书测量不确定度评定XXXXXX触针式表面粗糙度测量仪示值误差XXXX-0*-0*批准 XXXX-0*-0*实施触针式表面粗糙度测量仪示值误差测量不确定度评定1 校准方法（依据JJF1105-2003触针式表面粗糙度测量仪校准规范）触针式仪器的示值用一组标准粗糙度样板进行校准。
在仪器各取样长度上测量相应标准多刻线样板的a R 值，与标准多刻线样板检定证书上给出的0a R 值，比较得到相应测量条件下的仪器的示值误差。
2 标准样板与被校触针式仪器技术指标标准多刻线样板表面粗糙度样板技术指标见表一：触针式表面粗糙度测量仪技术指标见表二：3 数学模型从触针式仪器读出的示值为: a a a R R R ∆+=0 式中： 0a R —标准样板值；a R ∆—仪器的示值误差；即0a a a R R R -=∆4 方差与灵敏系数由测量数学方程可得:()()[]()()[]()0220222a a a a a c R u R c R u R c R u ⋅+⋅=∆式中：()a R u —与仪器有关的不确定度分量；()0a R u —与标准样板有差的不确定度分量；因为()1=∂∆∂=a a a R R R c ；()100-=∆∂=a a a R R R c ； 所以()()()0222a a a c R u R u R u +=∆ 5 实测记录实测记录见表三:6 不确定度分析因为标准的表面粗糙度样板，表面轮廓比较规则,因此影响a R 示值的不确定度来源主要有：()a 标准样板检定误差引入的不确定度分量1u ；()b 由于各种随机因素影响，使仪器示值不重复而引入的不确定度分量2u ；()c 被校仪器数字显示的量化误差引入的不确定度分量3u ；7 标准不确定度分量的评定()a 标准样板的扩展不确定度为%201⨯=a R a (这里0a R 为标准样板的检定值,下同),服从高斯分布(t 分布自由度为为∞→1v 的极限情形)。
测量不确定度评定的方法以及实例
测量不确定度评定的方法以及实例1.标准不确定度方法：U =sqrt(∑(xi-x̅)^2/(n-1))其中，xi表示测量值，x̅表示测量值的平均值，n表示测量次数。
标准不确定度包含随机误差和系统误差等。
例如，对一组长度进行测量，测得的数据为10.2、10.3、10.1、10.2、10.3，计算平均值为10.22，标准差为0.069、则标准不确定度为0.069/√5≈0.031，即U=0.0312.扩展不确定度方法：扩展不确定度是在标准不确定度的基础上，考虑到误差的正态分布，对标准不确定度进行扩展得到的结果，通常以U'表示。
其计算公式如下：U'=kU其中，k表示不确定度的覆盖因子，代表了误差分布的概率密度曲线下的面积，一般取k=2例如，对上述例子中的长度进行测量，标准不确定度为0.031，取k=2，则扩展不确定度为0.031×2=0.062，即U'=0.0623.组合不确定度方法：4.直接测量法：直接测量法是通过多次测量同一物理量，统计测得值的离散程度来评估测量的不确定度。
该方法适用于一些简单的测量，如长度、质量等物理量的测量。
例如，对一些小球的直径进行测量，测得的数据为2.51 cm、2.49 cm、2.52 cm、2.50 cm，计算平均值为2.505 cm，标准差为0.013 cm。
则标准不确定度为0.013/√4≈0.007 cm，即U=0.0075.间接测量法：间接测量法是通过已知物理量之间的数学关系，求解未知物理量的方法来评估测量的不确定度。
该方法适用于一些复杂的测量，如测量速度、加速度等物理量的测量。
例如，测量物体的速度v，则有v=S/t，其中S为位移，t为时间。
若S的不确定度为U_S，t的不确定度为U_t，则根据误差传递法则，计算得到v的不确定度为U_v = sqrt(U_S^2 + (U_t * (∂v/∂t))^2 )。
总之，测量不确定度评定的方法包括标准不确定度方法、扩展不确定度方法、组合不确定度方法、直接测量法和间接测量法。
九.检定结果的不确定度评定实例
开展砝码检定的不确定度评定开展砝码、天平检定的不确定度评定重力式自动装料衡器测量结果的不确定度评估1.概述以一台水泥包装秤为例。
1.1、测量依据：JJG564-2002《重力式自动装料衡器（定量自动衡器）》 1.2、计量标准：主要计量标准设备为M 1等级标准砝码，测量范围（5~20）kg 、100mg~2kg 。
1.4测量方法：先记录下自动装料衡器指示该装料的预设值，然后将每一个装料质量在控制衡器或者控制装置上进行称量，控制衡器（控制装置）的示值作为该装料的约定真值。
2.与装料误差有关的不确定度u(△E) 数学模型：M M M E i /)(-=∆其中：i i i m e I M ∆-+=2/ nMM ni i∑==1式中：M i －第i 次装料质量； M －装料平均值；△m i －第i 次称量时的附加砝码。
不确定度传播率：)()(()()(()(22222M u M c M u M c E u i i +=∆式中：M M M C MM C i i /)(/1)(-==2.1 不确定度分量的评定2.1.1 与装料质量有关的不确定分量u(M) 2.1.1.1由控制衡器分辨率引起的不确定度u 1(M)控制衡器的分度值是20g,由于采用了闪变点法，其分辨率到0.1d ，则:g d m u 58.03/2/1.0)(1==2.1.1.2 与控制示值有关的不确定度分量u 2(M)该分量与控制衡器在该称量点的最大允许误差有关，已知在该称量点的最大允许误差是30g ，服从均匀分布，得：g m u 3.173/30)(2==2.1.1.3 与装料质量有关的不确定分量的合成 )()(()()(()(22222121M u M c M u M c M u +==17.3g 2.1.2 与装料平均值有关的不确定度)(M u数学模型：∑==ni i n M M1/由于称量是在同一控制衡器上进行的，u(Mi)是相同的，故: n M u M u i /)()(=＝3.88g 2.2 与装料误差有关的不确定度u(△E))()(()()(()(2222M u M c M u M c E u i i +=∆=0.0355% 3.与确定准确度等级之一有关的不确定度)(1mpd mdu 数学模型：1max 1/||mpd M M mpd mdi -= 式中： md-最大实际偏差；mpd i - X(1)级最大允许偏差。
不确定度的评定比较完整所采用方法
不确定度的评定比较完整所采用方法：1、重复性测量引起的不确定度分量1u 评定：① 测量结果最佳估计值x ：∑==ni i x n x 11② 实验标准偏差)(i x s ：∑=--=ni i i x x n x s 12)(11)( ③（实验）标准不确定度1u ：2)(1i x s u = 自由度：11-=n v2、检定装置误差引起的不确定度分量2u 评定：如：0.1级该装置的最大允许误差MPE=±0.1%，则其变化半宽为%1.0=α，在此区间内属均匀分布，因此3=k ，即分量2u ：3%1.02==ku α=0.0577%，该评定信息来源于上级检定证书，因此2u 很可靠，所以自由度为：∞→2v 3、数据修约引起的不确定度分量3u 评定：如：由于0.5S 级电能表的数据化整间距为0.05，半宽区间为a=0.025%，在此区间内属均匀分布，因此3=k ，则 3%025.03==ku α=0.0144%4、标准不确定度u 的计算：232221u u u u ++==22210144.00577.0++u=0.0715%其自由度为：==∑iiv u cu v 44)(μ∞→∞+∞+44440144.00577.090396.00715.0 5、合成标准不确定度c u 的计算：C u u c .==0.0715%×2=0.1430%≈0.14%， 有效自由度：∞→eff v6、扩展不确定度U ：根据JJF 1059.1-2012《测量不确定度的评定与表示》，取包含因子2=k ，则k u U c .==0.0715%×2=0.1430%≈0.14%7、（评定）测量结果报告：=γ-0.044% ±0.14% =U 0.14% 2=k通过以上分析可知，在各不同负载点计算出来的测量不确定度基本上是一样的。
8、验证： 参照JJF1033—2016《计量标准考核规范》公式：∣y 1 - y 2∣≤u u 2221+ 若符合则评定合理则当COS ϕ=1.0 时 |-0.044-(-0.0825) |1.014.022+ ≤1则当COS ϕ=0.5L 时 |0.0135-( 0.0115) |2.018.022+≤1故通过验证可知第九项中测量不确定度的评定结果是合理的。
JJG(交通) 169-2020 动力触探仪
中华人民共和国交通运输部部门计愤检定规程JJG(交通） 169—2020动力触探仪Cone Dynamic Penetrometer2020-10-14发布2021-01-01实施中华人民共和国交通运输部发布目录引言 (Ⅲ)1范围2概述 (1) (1)3计量性能要求4通用技术要求5计量器具控制 (1) (2) (2)附录 A 动力触探仪检定记录表格式 (5)附录 B 动力触探仪检定证书内页格式 (6)附录 C 动力触探仪检定结果通知书内页格式 (8)Ⅰ引言本规程依据 JJF 1002—2010《国家计量检定规程编写规则》编写。
Ⅲ动力触探仪检定规程1 范围本规程适用于动力触探仪的首次检定、后续检定和使用中检查。
2 概述动力触探仪是用于确定砂土的孔隙比与密实程度,评定地基土和桩基承载力的仪器。
动力触探仪由落锤、探杆和探头组成,结构示意图见图 1。
其中探头分为轻型动力触探仪探头和重型、超重型动力触探仪探头两种,结构示意图见图 2。
动力触探仪的工作原理是利用一定的落锤能量,将一定规格的探头连同探杆打入土中,根据打入的贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来判别土的密实程度。
图 1 动力触探仪结构示意图1——落锤;2——探杆;3——探头3 计量性能要求3. 1 探头直径误差图 2 动力触探仪探头结构示意图d——探头直径;α——探头锥角;h——探头高度3. 2 3. 3 动力触探仪探头直径误差要求:轻型(40±2)mm,重型、超重型(74±2)mm。
探头锥角误差动力触探仪探头锥角误差要求:(60±1)°。
探头高度误差动力触探仪探头高度误差要求:轻型(60±5)mm,重型、超重型(225±5)mm。
13.4 落锤质量误差动力触探仪落锤质量误差要求:轻型(10.0±0.2)kg;重型(63.5±0.5)kg,超重型(120. 0 ± 1. 0) kg。
不确定度评定举例
4 不确定度评定举例 （一） 端度规校准1． 概述在比较仪上，对标准端度规和受校准的端度规进行比较，求出两端度规的长度差值，考虑到长度的温度修正，由标准端度规的已知长度，求出受校准端度规的长度。
2． 原理一个名义值50mm 的被校准端度规，将它与同名义长度的已知标准端度规比较，就可求出被校准端度规的长度。
两端度规直接比较的输出是长度差式中：l ：受校端度规在20~C 时的长度；ls ：标准度规在20~C 时的长度(由标准端度规的校准证书给出)： α、αs ：受校与标准规的温度热膨胀系数； θ、θs ：受校与标准规的温度与20℃的温度偏差。
于是：记受校与标准端度规温差sθθδθ-=。
记受校与标准端度热膨胀系数差s ααδα-=则3．不确定度评定：注意到ls ，d ，α，θ，δα，δθ无关，且δα，δθ期望为0。
而于是：(1)标准的校准不确定度校准证书中给出，标准的展伸不确定度U=0.075um ，并说它按包含因子k=3而得，故标准不确定度校准证书指出，它的自由度18)( s l v于是：(2)测量长度差的不确定度测量两规长度差的实验标准差，通过独立重覆观测25次的变化性而得为13nm ，其自由度为25-1=24。
本例比较中，作5次重复观测并采用平均值，平均值的标准不确定度及自由度于是：(3)比较仪偶然效应比较仪检定证书说明，由偶然误差引起的不确定度为0.01um，它由6次重复测量，置水准95％而得，由t分布临界值，t0.95(5)=2.57，故于是：(4)比较仪系统效应比较仪检定证书给出，由系统误差引起的不确定度为0.02um(3水准)，故它可以认为具25%可靠，于是其自由度8%)25(2/1)(2==v d v于是：(5)膨胀系统差的不确定度按均匀分布变化，故它具10％可靠，于是：因(6)规间温差的不确定度标准及被校规应有相同温度，但温差却以等概率落于估计区间-0.05℃至+0.05内任何处，由均匀分布知标准不确定度它具50％可靠，故又不确定度表如下：以上分量无关，合成标准不确定度其自由度在置信水准P=0.99时t0.99(16)=2.92。
触针式粗糙度仪的测量不确定度分析及仪器的特性评定
中图分类号：ＴＧ８４
文献标识码：Ｂ
文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１５）０２－０２０７－０４
触针式粗糙度仪是工业中广泛使用的表面粗糙 度测量仪，用尖锐的金刚石触针以一定的速度划过 被测表面，触针按表面轮廓形状上下运动，把这种垂 直运动变换为电信号即可确定表面粗糙度。触针式 测量仪具有数据准确和适应性强等优点，可测量 ０．１μｍ～１０μｍ 范围的粗糙度。
１ 触针式仪器示值误差校准
２ 校准结果的不确定度分析
１．１ 测量前准备 （１）准备 ３ 个不同精度的粗糙度样板，并附有有
效的检定证书； （２）检查测针、传感器有无问题，比如测针针尖
是否完好（投影仪 ／ 显微镜），用粗糙度样板测量 ５ 次 在误差允许范围内可用；
（３）设置程序在每次测量后回到起始位置，因粗 糙度样板不同位置粗糙度测值不同。 １．２ 示值误差校准
u２
＝
Sp x0
式中，Sp 参照本文 ２．４ 中的公式进行计算，x0 指
Ra0 。
这里尤其值得注意的是此处的 Ra0 并不是指样
板的校准值而是仪器在同一精度样板上有效值的平
均值，在表 ４ 中R a０ 即为公式中 x0 的值。 因此，u２ 的值如表 ５ 所示。
计量：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
计量：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
u（Ra0）为与标准样板有关的不确定度分量。
因为 c（Ra）＝
坠ΔRa 坠Ra
＝ １，c（Ra0）＝
坠ΔRa 坠Ra0
＝ －１
２
２
２
所以 uc（ΔRa）＝ u（Ra）＋u（Ra0）
２．４ 测量结果的初步计算
测量结果的初步计算如表 ４ 所示。
表 ４ 测量结果的初步计算
动力触探仪校准结果不确定度评定方法及示例
附录A动力触探仪校准结果不确定度评定方法及示例A.1 概述A.1.1校准对象：动力触探仪A.1.2 校准用标准器：电子秤、游标卡尺等A.1.2 校准依据：依据JJF （桂）XX-202X 《动力触探仪校准规范》A.1.3 校准方法：按照JJF （桂）XX-202X 《动力触探仪校准规范》规定的校准项目和校准方法，对动力触探仪进行校准。
A.2 击锤锤重示值误差的测量不确定度评定A.2.1 测量模型以轻型动力触探仪为例，动力触探仪击锤锤重示值误差的计算公式：10m δ=-式中：δ—动力触探仪击锤锤重示值误差，kg ；m —击锤锤重三次测得值的平均值，kg ；A.2.2不确定度传播率222()()c u c u m δ=式中，灵敏系数：/1m c δ=∂∂=-A.2.3标准不确定度评定A.2.3.1电子秤分辨力引入的标准不确定度分量1m u采用B 类方法评定。
电子秤的分辨力为10g ，半宽区间a =5g ，假设为均分布，k =1/m u a k ==2.89gA.2.3.2示值重复性引入的标准不确定度分量2m u示值重复性引入的标准不确定度分量分包含了分辨力引入的标准不确定度分量，为避免重复计算，取二者较大者。
因为击锤质量是非常稳定的，示值重复性引入的标准不确定度分量很小，故只需考虑1m u 即可。
A.2.3.3电子秤不准引入的标准不确定度分量3m u采用B 类方法评定。
以轻型动力触探仪为例，在10kg 附近，电子秤的最大允许误差为±10g ，半宽区间a =10g ，假设为均匀分布，k =3/m u a k ==5.78gA.2.4 合成标准不确定度计算由于各分量彼此独立不相关，则击锤锤重示值误差的合成标准不确定度为：()()c u u m δ====6.5 g A.2.5扩展不确定度计算取包含因子k =2，则击锤锤重示值误差的扩展不确定度()2 6.5c U k u δ=⋅=⨯=13 gA.3 探杆直径示值误差的测量不确定度评定A.3.1 测量模型以轻型动力触探仪为例，动力触探仪探杆直径示值误差的计算公式：25d ∆=-式中：∆—动力触探仪探杆直径示值误差，mm ；d —探杆直径2次测得值的算术平均值，mm ；A.3.2不确定度传播率222()()c u c u d ∆=式中，灵敏系数：/1d c ∆=∂∂=-A.3.3标准不确定度评定A.3.3.1游标卡尺分辨力引入的标准不确定度分量1d u采用B 类方法评定。
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附录A
动力触探仪校准结果不确定度评定方法及示例
A.1 概述
A.1.1校准对象：动力触探仪
A.1.2 校准用标准器：电子秤、游标卡尺等
A.1.2 校准依据：依据JJF （桂）XX-202X 《动力触探仪校准规范》
A.1.3 校准方法：按照JJF （桂）XX-202X 《动力触探仪校准规范》规定的校准项目和校准方法，对动力触探仪进行校准。
A.2 击锤锤重示值误差的测量不确定度评定
A.2.1 测量模型
以轻型动力触探仪为例，动力触探仪击锤锤重示值误差的计算公式：
10m δ=-
式中：δ—动力触探仪击锤锤重示值误差，kg ；
m —击锤锤重三次测得值的平均值，kg ；
A.2.2不确定度传播率
222()()c u c u m δ=
式中，灵敏系数：/1m c δ=∂∂=-
A.2.3标准不确定度评定
A.2.3.1电子秤分辨力引入的标准不确定度分量1m u
采用B 类方法评定。
电子秤的分辨力为10g ，半宽区间a =5g ，假设为均分布，
k =1/m u a k ==2.89g
A.2.3.2示值重复性引入的标准不确定度分量2m u
示值重复性引入的标准不确定度分量分包含了分辨力引入的标准不确定度分量，为避免重复计算，取二者较大者。
因为击锤质量是非常稳定的，示值重复性引入的标准不确定度分量很小，故只需考虑1m u 即可。
A.2.3.3电子秤不准引入的标准不确定度分量3m u
采用B 类方法评定。
以轻型动力触探仪为例，在10kg 附近，电子秤的最大
允许误差为±10g ，半宽区间a =10g ，假设为均匀分布，k =3/m u a k ==5.78g
A.2.4 合成标准不确定度计算
由于各分量彼此独立不相关，则击锤锤重示值误差的合成标准不确定度为：
()()c u u m δ===
=6.5 g A.2.5扩展不确定度计算
取包含因子k =2，则击锤锤重示值误差的扩展不确定度()2 6.5c U k u δ=⋅=⨯=13 g
A.3 探杆直径示值误差的测量不确定度评定
A.3.1 测量模型
以轻型动力触探仪为例，动力触探仪探杆直径示值误差的计算公式：
25d ∆=-
式中：∆—动力触探仪探杆直径示值误差，mm ；
d —探杆直径2次测得值的算术平均值，mm ；
A.3.2不确定度传播率
222()()c u c u d ∆=
式中，灵敏系数：/1d c ∆=∂∂=-
A.3.3标准不确定度评定
A.3.3.1游标卡尺分辨力引入的标准不确定度分量1d u
采用B 类方法评定。
游标卡尺分辨力为0.1mm ，半宽区间a =0.05mm ，假设
为均匀分布，k =1/d u a k ==0.029mm 。
A.3.3.2示值重复性引入的标准不确定度分量2d u
采用A 类方法评定。
因测量次数较少，故标准偏差采用极差法计算。
测量次数为2次，查表可知，极差系数 1.13C =。
根据实验数据，极差0.15mm R =，2/d u R C ==0.13mm 。
示值重复性引入的标准不确定度分量分包含了分辨力引入的标准不确定度
分量，为避免重复计算，取二者较大者。
故只需考虑2d u 即可。
A.3.3.3游标卡尺不准引入的标准不确定度分量3d u
采用B 类方法评定。
游标卡尺的的最大允许误差为±0.1mm ，半宽区间a
=0.1mm ，假设为均匀分布，k =3/d u a k ==0.06 mm 。
A.3.4 合成标准不确定度计算
由于各分量彼此独立不相关，则探杆直径示值误差的合成标准不确定度为：
()(d)c u u ∆===mm A.3.5扩展不确定度计算
取包含因子k =2，则探杆直径示值误差的扩展不确定度()20.14c U k u =⋅∆=⨯=0.28 mm。