简介
计算校准不确定度是许多认可实验室的一个问题。伟德之道自从ILAC P14政策引入以来，与测量不确定度相关的缺陷数量呈指数增长。伟德之道此外，我还接到了许多实验室的电话，需要帮助计算校准不确定度。伟德之道因此，我决定写一篇文章来帮助那些努力满足这一政策要求的人。
背景
在2010年,ILAC好政策显著改变了实验室计算和报告校准不确定度的方式。伟德之道2011年该政策首次实施时，许多实验室难以满足要求。
然而，随着2013年ILAC P14修订版的发布，问题变得更加严重。我已经看到大量的实验室被引用与ILAC P14相关的缺陷。此外，我还看到一些认证机构因为未知的原因而推迟执行。
现在，在最初的政策实施5年之后，仍然有很多实验室在满足今天的要求方面存在问题。他们要么不正确地计算校准不确定度，要么不正确地报告不确定度，要么甚至伟德之道没有将要求包括在他们的质量体系中。
因此，希望本文能对实验室正确计算校准不确定度有所帮助。伟德之道此外，我希望提高对这一需求的认识，并证明它可以通过一些小的更改轻松地满足。
除了这篇文章，我还创建了一个Microsoft Ex伟德之道cel校准不确定度计算器我多年来一直用它来快速计算校准不确定度。伟德之道在这篇文章中，我将向您展示如何使用我的计算器来计算校准不确定度。伟德之道
我使用了同样的计算器，通过将它合并到我的一些模板，计算校准不确定度的UUT的超过1000个测试点!伟德之道
ILAC好需求
ILAC P14政策包括三个主要部分，ILAC关于;
- 测量不确定度的估计，伟德之道
- 校正实验所认可范围及
- 校准证书上的测量不确定度声明伟德之道
在本文中，我将介绍如何根据ILAC P14政策的2013版计算校准证书的测量结果的不确定度(即伟德之道第6节)。具体来说，我将介绍6.2到6.5的要求。
作为第6节的总览，要求如下:
6.1在认可校准报告中报告不确定度的例外情况伟德之道；
6.2测量结果以y±U报告，并包含覆盖因子和覆盖概率的说明;
6.3扩大的不确定度应向两个显著数伟德之道字报告;
6.4扩大的不确定度应包括客户设备伟德之道的贡献;而且
6.5扩大不确定度报告不应小于CM伟德之道C不确定度。
伟德之道不确定性因素
根据ILAC P14政策第6.4节，估计的校准不确定度应包括以下因素:伟德之道
- CMC的伟德之道不确定性
- UUT的决议
- UUT重复性
如果您感到困惑，不确定如何在校准不确定度估计中包括这些贡献量，不必担心。伟德之道我将在本文中介绍您需要了解的所有内容(以及更多内容)。
读完这篇文章，你应该能够轻松计算校准不确定度。伟德之道如果你对你需要付出的额外努力感到沮丧，我向你保证，如果你遵循我的建议，这并没有那么糟糕。另外，如果你打电话给我，我可以告诉你如何自动化80%的流程。
如何计算校准不确定度伟德之道
下面我将计算校准不确定度的过程总结为8个步骤。伟德之道
1.指定测量功能/参数
2.计算CMC不确定度伟德之道
3.确定UUT分辨率
4.计算UUT可重复性
5.将不确定性转换为标准差
6.计算综合不确定度伟德之道
7.计算扩展不确定度伟德之道
8.评估不确定度估算伟德之道
要跳转到任何部分，只需点击上面的链接。
1.指定测量功能/参数
计算校准不确定度的第一步是确定你的来源或测量。伟德之道你将希望能够查看你的认证范围，并确定你正在执行什么测量功能和什么参数。
当您查看校准检查表时，您应该能够快速确定您所测量的是什么(例如电压、压力、扭矩等)。接下来，你需要知道你在测试什么参数(即测试点)。
在下面的图像中，你会看到，我感兴趣的是计算校准不确定度的直流电压测量在10 VDC为a伟德之道Keysight 34401一个．
对于这个例子，测量功能是直流电压产生，因为我必须产生一个10 VDC的信号与5720年侥幸校准器．另外，您应该注意到我对计算10 VDC测试点的不确定度很感兴趣。伟德之道
这称为指定测量函数和参数。
一旦你确定了你的来源或测量，你可以进入下一步，在那里你将查看你的认证范围，以找到你的CMC不确定度。伟德之道
2.计算CMC不确定度伟德之道
既然您已经指定了您的测量功能和参数，您将需要查看您的认可范围，以找到您的CMC不确定度。伟德之道目标是找到并计算CMC不确定度(如有必要)。伟德之道
使用您的认可范围
首先，查看您的认证范围，并找到与您的测量功能相匹配的部分。在下图中，您将看到我的直流电压发生器认证范围部分。
接下来，您需要找到测试点所处的范围。对于我们的例子，它是2.2 VDC到11 VDC的范围。
在确定了范围内的这些参数后，您将希望在下一列(直接在右边)中查看CMC不确定性。伟德之道这是CMC不确定度的值。伟德之道
如果你在CMC栏中有一个固定值，那就太好了!你的工作完成了。这就是你的CMC不确定性。伟德之道如果您正在使用我的校准不确定度计算器，只需在“B0”列中输入固定伟德之道点值，并在“B1”列中输入零。
然而，如果你在CMC列中有一个方程，你将需要做更多的工作来计算CMC的不确定度。伟德之道
CMC不伟德之道确定性方程
对于CMC不确定伟德之道度方程，您需要使用下面的公式来计算CMC不确定度。
在那里,
y = CMC不伟德之道确定度
x我=测试点
β1=增益系数
β0=补偿系数
要解上面的方程，你需要找到每个变量的值。从CMC不确定性方程开始。伟德之道
伟德之道不确定性系数:增益和偏移
当你找到与测量函数相关的方程时，你需要分解它来找到增益系数和偏移系数。
看看下面的图像，看看哪个值是增益系数，哪个是偏移系数。
现在，有些人会对这些系数感到困惑，所以我会试着解释如何简单地找到它们。
增益系数是一个比率度量系数，它决定了测量函数的斜率。它总是需要你乘以你的测试点。
在认可范围内，增益系数通常表示为;
- 百分比(例如4.3%)
- 单位/单位(例如4.3 μV/V)
- 倍增器(如4.3 L)
偏移系数是一个从零开始增加或减少建模测量函数偏移量的值。
在认可范围内，补偿系数通常表示为;
- 单值(如4.3 μV)
- 乘数(例如0.6 r)
主要的区别是，从结果中增加(即+)或减去(即-)偏移系数。
计算CMC的不确定性伟德之道
现在您已经找到了CMC不确定度方程并确定了增益系数和偏移系数，是伟德之道时候使用我的校准不确定度计算器来计算您的CMC不确定度了。
您要做的第一件事是在“test point”和“unit”列中输入您的测试点和度量单位。
接下来，您需要在B1列中输入增益系数。您可以以数字、百分比或科学符号的形式输入它。使用使您更容易输入信息和验证价值符合您的认证范围的格式。
最后，在B0列中输入偏移系数。与增益系数类似，您可以以数字、百分比或科学符号的形式输入值。
输入校准不确定度计算器的信息，CMC不确定度将自动计算在' Ucmc '列中，使用我前面展示给您的方伟德之道程。
根据CMC不确定性的大小，您可能需要格式化列以查看计算值。伟德之道这可以通过单击工具栏中的按钮轻松完成增加或减少小数点后的数位．
一旦将值格式化为您可能的格式，您就可以进行下一步，在那里我们将确定UUT分辨率。
3.确定UUT分辨率
在计算CMC不确定度之后，您需要找到UUT分辨率，并伟德之道将其包含在不确定度分析中。
找到UUT分辨率通常非常容易。在极少数情况下，这可能会更加困难。为了简单起见，我将只关注更简单的过程。
确定UUT分辨率取决于被测单元的类型。
首先，数字设备的分辨率不同于模拟设备。所以，从确定你拥有哪种类型的设备开始。然后，阅读下面的适当部分，以帮助您找到UUT分辨率。
数字设备
对于大多数数字设备来说，很容易找到分辨率。只要看一下数字显示器，找出最低有效位。棘手的部分是是否将UUT分辨率视为一个完整的数字还是半个数字。
大多数数字设备都可以使用半位数分辨率进行评估，即将最低有效位数除以2。然而,谨慎使用。有时，您可能低估了测量结果的不确定性，使自己容易受到问题的影响。伟德之道
另一方面，一些数字设备需要使用全数字分辨率进行评估。这在计时器、计数器和秒表中很常见。
这完全取决于数字设备如何操作、计算和在数字显示器上显示测量结果。
使用我的校准不确定度计算器，我已经使这个过伟德之道程变得容易。你可以只输入“数字”列的小数点后的位数，而不是在最低有效位数之前输入所有的零。
之后，计算器将自动计算UUT分辨率在' Ures '列。计算器自动计算UUT分辨率不确定度为最低有效位数的半位数(即0.5R)。伟德之道因此，您不需要做任何其他事情。
模拟设备
模拟和缩放设备更难以确定测试单元分辨率。通常，大多数人通过最小标度区间(标记之间的面积)或最小标度区间的一半来评估分辨率。
虽然这种方法没有错，但您很可能夸大了与UUT解析相关的不确定性。伟德之道相反，有另一种方法可以用来获得更准确的UUT分辨率估计。然而，除非您是熟练的技术人员、工程师或计量学家，否则您很容易出错!
当进行比较测量作为校准的一部分时，您很可能将模拟设备设置为位于模拟刻度标记之一上的基本测试点，并将其与标准设备(如果标准设备是数字的)进行比较。
如果是这种情况，有一个更好的方法来评估UUT分辨率的不确定性。伟德之道
要尝试这种方法，你需要知道三件事;
- 刻度间隔(标记之间)
- 刻度标记宽度
- 表盘指针宽度
首先，您希望找到测试点周围标记之间的比例间隔。
接下来，您需要查看刻度标记的宽度和刻度指针的宽度，并确定哪个更宽。
当您确定哪个更宽时，现在您需要确定在缩放间隔内可以容纳多少标记或刻度指针。
现在，用刻度间隔除以刻度间隔内的标记或指针的数量。计算结果将是设备模拟刻度的UUT分辨率。
例如，如果您在10 VDC刻度上评估0.1 VDC分辨率的模拟万用表，您可以在“模拟”工作表的“Res”列中输入这个值到校准不确定度计算器中。伟德之道
请看下图。
计算器将自动计算UUT分辨率在' Ures '列。计算器将UUT分辨率计算为分辨率的半位数(即0.5R)。
在确定了UUT分辨率之后，可以进行下一步，计算UUT可重复性。
4.计算UUT可重复性
当计算校准不确定度伟德之道时，你需要包括的最后一个不确定度贡献者是UUT重复性。这种影响的目的是考虑在进行比较测量时发生的随机、短期方差。
无论您使用的测量标准有多高，您的测量结果和相关的测量不确定度都将受到被测单元的限制。伟德之道
为了找到您的UUT可重复性，您需要收集一个重复测量的小样本，然后计算标准差．
收集多少样本完全取决于你自己。
有些人认为你应该收集20个测量样本。另一些人声称你只需要收集3到5个测量样本。再次强调，这完全取决于您和您的校准过程。
我的观点是，这取决于你要测量或校准什么以及所需的努力程度。如果您正在对一个主要标准进行关键测量，那么您可能需要收集10到20个样本。
如果您正在校准一个工业级测量设备，您可能只需要收集3到5个样品。更多的样本会浪费你的时间或者会严重影响你的工作效率。另外，我相信您的大多数客户不愿意为您收集更多的数据而支付更多的费用。
5.将不确定性转换为标准差
既然您已经确定了ILAC P14所要求的每个不确定性因素的大小，现在是时候将每个因素减少到一个标准偏差伟德之道当量。
第一步是确定表征不确定性的概率分布伟德之道．一旦确定了概率分布，就很容易找到适当地将不确定性降低到标准偏差所需的除数。伟德之道
下一步是用每个不确定性因子除以它的相关除数。伟德之道
你们的CMC不确定伟德之道度是你们校准过程的扩展不确定度，并表示为95%的置信度。它具有正态分布的特征。因此，你需要除以2将其转化为标准差的等价物。
UUT分辨率是一个不确定因素，其特征是均匀分布或矩伟德之道形分布。要将其转换为标准偏差的等价物，请将UUT分辨率除以根3。
最后，UUT可重复性是作为校准的一部分收集的一小组样本数据的计算标准差。因此，它的置信度为68%，具有正态分布的特征。因此，您不需要将其转换为等效的标准偏差。它已经在1西格玛水平了。
在校准不确定度计算器中，这些计算是使用伟德之道我上面描述的过程自动执行的。
在下面的图像中，您将看到每个不确定性贡献者是如何减少和表示的。伟德之道
6.计算综合不确定度伟德之道
计算校准不确定度的下一步是通过将积分中的贡献量组合起来计算组合不确定度伟德之道平方根和法．
这是推荐的方法测量不确定度表达指南(GUM)伟德之道．
计算组合不确定度时，将每个不确定度贡献者的值伟德之道平方;Ucmc, ures和urpt。接下来，需要将所有新平方的值相加。这被称为计算平方和．最后，计算计算的平方和的平方根。
结果就是综合的不确定性。伟德之道在下面的图像中，您将看到如何使用校准不确定度计算器来实现这一点。伟德之道组合不确定度自动计算并由“伟德之道CU”列表示。
7.计算扩展不确定度伟德之道
计算校准不确定度的最后一步是伟德之道计算扩展不确定度伟德之道．
你需要做的第一步是确定你的保险范围．最有可能的是，您希望将不确定性扩展到95%的置信度。伟德之道因此，您将使用2的覆盖率因子。
接下来，您将通过将组合的不确定性乘以覆盖率因子来计算扩展的不确定性。伟德之道结果将是您的校准不确定度表示为95%的置信度，并以正态分布为特征。伟德之道
如果您正在使用校准不确定度计算器，覆盖系数默认设置为2，在' k 伟德之道'列中;扩展的不确定性自动计算并表示在“EU伟德之道”列中。
为了帮助报告校准不确定度，您可能仍然需要格式化单元格，将校准不确定度四伟德之道舍五入到2个有效数字。
8.评估估计的不确定度伟德之道
这个过程的最后一步是评估校准不确定度计算。伟德之道为了评估校准不确定度，我建议您检查以下内容;伟德之道
- 验证CMC系数B1和B0是否正确;
- 验证UUT分辨率是否正确;
- 验证UUT可重复性是否正确;
- 验证扩展的不确定度四舍五入为2个有效数字伟德之道;而且
- 验证扩展不确定度不小于CMC不确定度。伟德之道
如果你们计算的不确定度符合上面列出的标伟德之道准，你们的估计可以在校准报告中报告。
根据我的经验，我建议您密切注意验证使用了正确的CMC系数，UUT分辨率是正确的，扩展的不确定度四舍五入为2个有效数字。伟德之道
这3项是我在审阅校准报告时发现的最常见的错误。通过在报告数据之前验证数据，可以避免在发布校准报告后出现令人尴尬的错误(例如客户投诉、评估结果等)。
结论
在本文中，我向您展示了如何根据ILAC P14政策的2013版计算校准不确定度。伟德之道此外，我演示了如何计算校准不确定度仅8步。伟德之道
你应该有信心自己计算校准不确定度。伟德之道如果你还需要帮助，你可以买我的校准不确定度计算器伟德之道或者雇我教你。
我希望这篇文章对您有所帮助。
现在，我想让你用我的8步过程计算校准不确定度，并在下面留下评论告诉我你喜欢或不喜欢伟德之道什么，以及你使用的软件。
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