1 目的对检验方法和结果的测量不确定度进行评定和报告,进一步提高评价检验结果的可信程度,以满足客户与认可准则的要求。
2 适用范围适用于检验中心开展的标准或非标准方法的检验结果的测量不确定度评定。
3 职责3.1技术负责人负责测量不确定度的评定。
3.2技术负责人负责不确定度的评定的培训,以确保其在实验室检测活动中的运用水平; 3.3 检测员负责协助提供不确定度评定所需的检测数据; 4 控制程序4.1 测量不确定评定检验项目的选择4.1.1可能的情况下,实验室应对所有被测量进行不确定来源分析和评定,以确保测量结果的可信程度。
4.1.2技术负责人确定进行测量不确定评定的检验项目,确定进行评定的原则如下:a)当检验项目仅为定性分析时,不进行测量不确定度的评定。
b)对于公认的检验方法,检验项目已给出相应的测量不确定度及其来源时,可以不进行测量不确定度的评定。
c)除上述两种情况,各检验领域中关键、典型和重要的检验项目,均应进行测量不确定度的评定。
d)在评定测量不确定度时,对给定条件下的所有重要不确定度分量,均应采用适当的分析方法加以考虑。
e)当顾客对检验项目的测量不确定度提出要求时,应进行测量不确定度的评定。
f)在微生物检测领域,某些情况下,一些检测无法从计量学和统计学角度对测量不确定度进行有效而严格的评估,这时至少应通过分析方法,考虑它们对于检测结果的重要性,列出各主要的不确定分量,并作出合理的评估。
有时在重复性和再现性数据的基础上估算不确定度也是合适的。
4.2测量不确定度的评定方法本程序拟规定两种方法对测量不确定度进行评定。
一种是GUM 法,另一种是top-down 评定方法。
Ⅰ 测量不确定度评定与表示 GUM 法 4.2.1 列出测量不确定度的来源用GUM 法评定测量不确定度的一般流程见下图1。
图1 用GUM 法评定测量不确定度的一般流程4.2.1.1分析检验领域的测量不确定度的来源一般有以下几种:a)定义误差:被测量的量的定义不完整;被测量定义的复现不理想;b)取样:取样的代表性不够;当内部或外部取样是规定程序的组成部分时,例如不同样品间的随机变化以及取样程序存在的潜在偏差等影响因素构成了影响最终结果的不确定度分量;c) 存储条件:当测试样品在测试前要储存一段时间,则储存条件可能影响结果。
存储时间以及存储条件因此也被认为是不确定来源;d) 仪器的影响:测量仪器的计量性能的局限性(如最大允许误差、分辨力、灵敏度、稳定性、噪音水平等影响,以及自动分析仪器的滞后影响和仪器检定/校准中的不确定度);e) 试剂纯度:测量标准或标准物质提供的标准值的不准确;即使母材料已经化验过,因为化验过程中存在着某些不确定度,其滴定溶液浓度将不可能准确知道;某些纯度物质关于“不低于规定值”的描述将会使纯度水平的假设带入一个不确定度分量;f)方法引入:假定的化学反应定量关系可能有必要考虑偏离所预期的化学反应定量关系,或反应的不完全或副反应;复现被测量的测量方法不够理想等;g)环境条件:对测量过程受环境影响的认识不够,或对环境的测量与控制不完善。
如容量玻璃仪器可能在与校准温度不同的环境下使用。
总的温度影响应加以修正,但液体和玻璃仪器的不确定度应加以考虑;h)样品的影响:复杂基体的被分析物的回收率或仪器的响应可能受基体成分的影响,被分析物的物种会使这一影响变得更复杂;当使用“加料样品”用来估计回收率时,样品中的被分析物的回收率可能与加料样品的回收率不同,因而引进了需要加以考虑的不确定度;i)方法误差:包括在检验方法和程序中某些近似和假设,某些不恰当的校准模式选择,以及数据计算中的修约影响;j)空白修正:空白修正的值和适宜性都会有不确定度。
在痕量分析中尤为重要。
k)操作人员的影响:可能总是将仪表或刻度的读数读高或低。
可能对方法做出稍微不同的解释。
l)随机影响:检验过程中的随机影响等,如在相同条件下,被测量重复观测值的变化。
4.2.1.2在确定这些影响不确定度的因素对总不确定度的贡献时,还要考虑这些因素相互之间的影响。
4.2.1.3测量不确定度的来源必须根据实际测量情况进行具体分析。
在分析时,除了定义的不确定度外,可从测量仪器、测量环境、测量人员、测量方法等方面全面考虑,特别要注意对测量结果影响较大的不确定度来源应尽量做到不遗漏、不重复。
4.2.1.4修正仅仅是对系统误差的补偿,修正值是具有不确定度的。
在评定已修正的被测量的估计值的测量不确定度时,要考虑修正引入的不确定度。
只有当修正值的不确定度较小,且对合成标准不确定度的贡献可忽略不计的情况下,才可不予考虑。
4.2.1.5测量中的失误或突发因素不属于测量不确定度的来源。
在测量不确定度评定中,应剔除测得值中的离群值(异常值)。
离群值的剔除应通过对数据的适当检验后进行。
注:离群值的判断和处理方法可见GB/T 4883-2008 《数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断和处理》。
4.2.2 建立满足测量不确定度评定所需的数学模型。
4.2.2.1建立数学模型的方法建立数学模型:在测量原理的基础上建立满足测量所要求准确度的数学模型,即被测量y 和所有影响量x i 之间的函数关系:()N x x x f y ,,⋯=21 (1)其中,f 为测量函数,影响量x i 也称为输入量,被测量y 也称为输出量。
4.2.2.2对建立数学模型的要求不要把测量原理公式简单地当作评定不确定度的公式,数学模型应该能满足测量不确定度的评定的要求。
具体要求如下:a)数学模型应能包含影响测量结果的全部输入量; b)不遗漏任何能影响测量结果的不确定度分量; c)不重复计算任何一项不确定度分量;d)在可能情况下应选择合适的输入量。
在某些情况下,可因此使原来相关的输入量成为不相关,而避免复杂的相关系数或协方差的计算。
4.2.2.3测量模型中输入量可以是:a)由当前直接测得的量。
这些量值及其不确定度可以由单次测量、重复观测或根据经验估计得到,并可包含对测量仪器读数的修正值和对诸如环境温度、大气压力、湿度等影响量的修正值。
b)由外部来源引入的量。
如已校准的计量标准或有证标准物质的量,以及由手册查得的参考数据等。
4.2.2.4在分析测量不确定度时,测量模型中的每个输入量的不确定度均是输出量的不确定度的来源。
4.2.3 各输入量的标准不确定度评定4.2.3.1测量不确定度一般有若干分量组成,每个分量用基概率分布的标准偏差估计值表征,称标准不确定度。
用标准不确定度表示的各分量用u i 表示。
根据对X i 的一系列测得值x i 得到实验室标准偏差的方法为A 类评定。
根据有关信息估计的先验概率分布得到标准偏差估计值的方法称为B 类评定。
4.2.3.2在识别不确定度来源后,对不确定度各个分量作一个预估是必要的,测量不确定度评定的重点应放在识别并评定那些重要的、占支配地位的分量上。
4.2.4 标准不确定度的A 类评定 4.2.4.1 A 类评定的方法对被测量进行独立重复观测,通过所得到的一系列测得值,用统计方法获得实验标准偏差s(x),当用算术平均值作为被测量估计值时,被测量估计值的A 类标准不确定度按公式(2)计算:()nx s x s x u u A ===)()( (2) 标准不确定度的A 类评定的一般流程如下图2。
图2 标准不确定度的A 类评定流程图4.2.4.2 贝塞尔公式法重复性条件下,对输入量x i 作n 次独立重复测量,得到测量结果为 x i (i = 1,2,3,...,n ),则有算术平均值:nxx ni i∑==1(3)单次测量x i 的实验标准偏差为:1)(12)(-=∑-=n i s ni i x x x (4)估计值x 的标准不确定度为:()()nsn n i x s x u x ini i A x x =-==∑-=1)()(12)( (5)注:实验标准差也可由其他方法得到(参见JJF1059.1-2012)。
4.2.4.3 预评估重复性如果测量系统稳定,实时测量的标准不确定度)(i x u 则可以由预先评估时所作的n 次测量结果得到。
如实时提供给顾客的是单次测量的测得值,其标准不确定度可以用上述)()(x s x u u A==的值,如实时提供给顾客的是m (例如m = 3)次测得值的平均值,其相应的标准不确定度为 mS x i )( ,(一般m ≤n )。
4.2.4.4 A 类评定方法通常比用其它评定方法所得到的不确定度更为客观,并具有统计学的严格性,但要求有充分的重复次数,一般要求在6次以上。
此外,这一测量程序中的的重复测量所得的测得值,应相互独立。
4.2.4.5 A 类评定时应尽可能考虑随机效应的来源,使其反映到测得值中去。
注: 如:(1)若被测量是一批材料的某一特性,A 类评定时应该在这批材料中抽取足够多的样品进行测量,以便把不同样品间可能存在的随机差异导致的不确定度分量反映出来;(2)若测量仪器的调零是测量程序的一部分,获得A 类评定的数据时应注意每次测量要重新调零,以便计入每次调零的随机变化导致的不确定度分量;4.2.5 标准不确定度的B 类评定4.2.5.1 B 类评定的方法是根据有关的信息或经验,判断被测量的可能值区间[a x -,a x +],假设被测量值的概率分布,根据概率分布p 和要求的概率k 确定,则B 类标准不确定度u B 可由公式(6)得到:ka u B = (6)式中:a —被测量可能值区间的半宽度;标准不确定度B 类评定的一般流程见图3。
图3 标准不确定度的B 类评定流程图4.2.5.2 区间半宽度a 一般根据以下信息确定:a)以前测量的数据;b)对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验;c)生产厂提供的技术说明书;d)检定/校准证书或其他文件提供的数据;e)手册或某些资料给出的参考数据;f)检定规程、校准规范或测试标准中给出的数据;g)其他有用的信息。
4.2.5.3 k的确定方法a)已知扩展不确定度是合成标准不确定度的若干倍时,该倍数就是包含因子k。
b)假设为正态分布时,根据要求的概率查表1得到k。
表1 正态分布情况下概率p与置信因子k间的关系c)假设为非正态分布时,根据概率分布查表2得到k。
表2 常用非正态分布的置信因子k与B类标准不确定度xu4.2.5.4概率分布按以下不同情况假设:a)被测量受许多随机影响量的影响,当它们各自的效应同等量级时,不论各影响量的概率分布是什么形式,被测量的随机变化近似正态分布。
b)如果有证书或报告给出的不确定度是具有包含概率为0.95、0.99的扩展不确定度Up(即给出U95、U99),此时除非另有说明,可按正态分布来评定。
c)当利用有关信息或经验估计出被测量可能值区间的上限和下限,其值在区间外的可能几乎为零时,若被测量值落在该区间内的任意值处的可能性相同,,则可假设为均匀分布(或称矩形分布、等概率分布);若被测量值落在该区间中心的可能性最大,则假设为三角分布;若被测量值落在该区间中心的可能性最小,而落在该区间上限和下限的可能性最大,则可假设为反正弦分布。