如何在Excel中创建不确定性预算伟德之道

简介

估计不确定性可能是一项伟德之道困难的任务，特别是如果您是一个初学者。像不确定性预算或计算器这样的伟德之道工具真的可以起到很大的作用。

然而,计算不确定度的软件伟德之道通常是过时的，昂贵的，难以学习的。

许多人有问题是因为他们不知道该做什么或从哪里开始。

幸运的是，有一个更简单的方法!

你不需要昂贵的软件来估计不确定性。伟德之道你所需要的只是一个名为Microsoft Excel的程序。

事实上，你的电脑上可能有微软办公软件。因此，开始用Excel计算不确定性的成本为零。伟德之道

在本指南中，我将向您展示如何在Excel中创建不确定度预算，以便您可以估计ISO/IEC 17025认证的测量伟德之道不确定度。

所以，继续往下读。我会告诉你怎么做;

1.在Excel中创建不伟德之道确定性预算，
2.添加自动计算不确定度的函数和伟德之道
3.验证不确定度计算器的功能是否正确。伟德之道

背景

当我第一次开始估计不确定性时，我花了几个月的时间购买和尝试各种伟德之道各样的软件，这些软件应该可以帮助我计算不确定性。

太可怕了!

我浪费了很多时间搜索软件、购买软件、下载软件、安装软件、测试软件，结果发现它并不能像我想象的那样计算不确定性。伟德之道

最后，我无意中发现了惠普的UnCal 3.2．这是(当时)帮助我估算不确定性的最好的程序。伟德之道最棒的是，它是免费的!

我用它来准备ISO/IEC 17025认证审核，在那里我必须估计实验室整个25页认证范围的不确定性。伟德之道

当时，我继承了一个计量项目，它的所有不确定度声明都基于制造商的规格。伟德之道

大多数认证范围没有任何不确定性预算的支持。伟德之道有不确定性的少数参数预算很糟糕，没有多大意义。伟德之道

每个测量参数都需要一个不确定度预算，我必须从头开始!伟德之道

最糟糕的是，我有三个月的时间来完成它，但我对自己在做什么毫无头绪。

不用说，我在评估过程中受到了很大的打击。大部分的不足与缺少不确定性预算有关。伟德之道

我的认证范围有近70%被标上了"待定"

太尴尬了!

结果，我花了6个月的时间创建不确定性预算，并以扩展范围为生。伟德之道这一点也不好玩。

幸运的是，A2LA同意在整个过程中与我合作，同时我为我的整个认证范围创建不确定预算。伟德之道

在我花了9个月的时间计算不确定性之后，我学到了以下几点:伟德之道

•我学到了很多估算不确定性的知识，伟德之道
•我对我的校准实验室了解了很多，
•我讨厌测量不确定度软件，而且伟德之道
•我了解到微软Excel非常适合计算不确定性。伟德之道

从那以后，我使用Microsoft Excel(几乎完全是)创建不确定性预算，用于估计不确定性。伟德之道

所以，如果你对使用Excel计算测量中的不确定度感兴趣，让我向你展示如何创建一个强大的不确定度预算计算器。伟德之道

什么是不确定性预算伟德之道

根据计量词汇(VIM)，不确定度伟德之道预算是测量不确定度及其计算和组合的说明。

本质上，它是一个描述你如何估计测量不确定度的文档，包括分量和计算。伟德之道

为了更好地理解，请阅读定义下面的说明。它指出，不确定性预算应包括以下信息;伟德之道

1.度量模型
2.的估计,
3.测量模型中数量的不确定度，
4.协方差,
5.概率分布,
6.自由度，
7.评估类型(即不确定性类型)，以及伟德之道
8.覆盖率

按照上面的列表将帮助你创建一个不确定性预算。伟德之道但是，我建议您包含更多的信息。

的7.1.4节测量不确定度表达指南(GUM)伟德之道．它为创建不确定性预算提供了一些很好的建议。伟德之道最后一个短语是我最喜欢的!

---

”7.1.4尽管在实践中记录测量结果所需的信息量取决于它的预期用途，但所需信息的基本原则是不变的:在报告测量结果及其不确定度时，宁可宁可提供过多的信息，也不要提供太少的信息。伟德之道例如，一个人应该

A)明确描述从实验观测和输入数据计算测量结果及其不确定度的方法;伟德之道

B)列出所有不确定性成分伟德之道，并充分记录它们是如何被评估的;

C)以这样一种方式呈现数据分析，即每一个重要步骤都可以很容易地遵循，并且报告结果的计算可以在必要时独立重复;

D)给出分析中使用的所有修正和常数及其来源。

对上述列表的一个测试是问自己“我是否以足够清晰的方式提供了足够的信息，以便在将来有新的信息或数据可用时可以更新我的结果?”

---

因此，要创建一个大的不确定性预算，请确保包含足够的信息，以伟德之道便在未来重复这个过程。

我建议你在不确定性预算中包含尽可能多的信息。伟德之道您总是可以在以后删除无用或不必要的信息。

在分析完成之后，添加重要的信息更加困难。按比例来说，从分析开始经过的时间越长，就越难回忆起如何估计测量不确定度。伟德之道

相信我吧。当一个评估者要求你解释你的不确定性分析，而你却不记得你是如何得到结果的，这是相当尴尬的。伟德之道

遗漏关于不确定性计算的重要细节和信息只会让你陷入失败。伟德之道

所以，确保在你的不确定性预算中提供足够的信息，并定期更新它们(例如每12到24个月)，以回忆你是如何估算不确定伟德之道性的。

如果你需要帮助，我在本指南中包含了一个部分，将向你展示我在不确定性预算中包含了哪些因素。伟德之道

为什么它很重要

伟德之道不确定性预算很重要，因为它们为如何估计不确定性提供了详细的信息。

此外，如果您希望您的实验室获伟德之道得ISO/IEC 17025认证，不确定性预算是重要的。

作为认可的实验室，你们需要对你们组织将被认可执行的测试和测量功能的不确定度进行估计。伟德之道

不确定伟德之道度预算是你用来估计测量不确定度的工具，以支持你的认可范围。没有它，你将很难获得认证。

因此，你需要一个不确定性预算。伟德之道它将帮助您向他人准确地传达您是如何估计不确定性的。伟德之道

如果你想让这个过程更简单，你需要确保你的不确定性预算可以作为一个不确定性计算器。伟德之道这会为你节省很多时间，而这些时间可以更好地花在其他地方。

在不确定预算中应该包括什么伟德之道

为了有效地计算不确定性，您伟德之道应该考虑在不确定性预算中包括以下元素。

1.度量的定义
2.伟德之道不确定来源或分量，
3.灵敏度系数,
4.伟德之道不确定性的价值,
5.计量单位，
6.伟德之道不确定性的类型
7.概率分布,
8.因子,
9.标准的不确定性,伟德之道
10.自由度，
11.对总综合不确定性的意义或影响，伟德之道
12.结合不确定性,伟德之道
13.总有效自由度，
14.覆盖率,
15.扩大的不确定性，以伟德之道及
16.注释、参考资料和注释。

我知道这看起来信息量很大;但是，这对于解释你如何估计不确定性是很重要的。伟德之道另外，您可以使用一些附加信息来帮助您减少测量的不确定度。伟德之道

在下面的例子中，您将看到我通常如何将这些元素包含到我的不确定性预算中。伟德之道

免责声明:本指南中伟德之道显示的不确定度预算示例仅供参考，不代表所确定项目的实际测量不确定度分析。

伟德之道不确定性预算设计与格式

虽然有几种格式可以使用，但大多数人倾向于使用表格格式来演示他们如何计算不确定性。伟德之道

事实上，我更喜欢使用表格格式，以干净和简单的方式展示信息，使我的分析易于阅读和理解。

看看下面的图片，看看我是如何编制不确定性预算的。伟德之道

如果您注意到，我使用行来列出每个不确定性贡献者，并使用列来提供关于每个贡献者的伟德之道重要细节。这使得保持不确定性预算的组织和一致变得容易。伟德之道

此外，我更喜欢用行来分隔重要的信息。这最大限度地减少分心，眼睛疲劳，并减少打印所需的墨水量。

通过清晰而简单的格式(如上面的例子)，您可以使不确定性预算易于阅读和理解不确定性是如何计算的。伟德之道此外，极简设计将保持你的文件大小小，减少你的打印成本。

然而，我见过在设计中使用边框和颜色的惊人的不确定性预算。伟德之道格式完全由您决定。只要确保你能在需要的时候快速阅读和理解信息就可以了。这才是真正重要的。

如何在Excel中创建不确定性预算伟德之道(循序渐进)

如果你使用Microso伟德之道ft Excel，创建不确定性预算其实非常简单。然而，大多数人似乎在使用Excel的功能时遇到了麻烦。

如果你不熟悉Excel，添加公式和函数似乎是一项艰巨的任务。

幸运的是，我在下面列出了步骤说明。遵循它们，你可以在不到20分钟内创建一个功能齐全的不确定性计算器。伟德之道

在创建不确定性预算之后，您应该将该文件保伟德之道存为模板，以便在每次需要计算不确定性时使用。这将确保您的过程是可重复的，并防止您犯错误和错误计算。

如果你准备创建一个不确定性预算，让我们开始吧。伟德之道

1.打开Microsoft Excel并创建一个新的电子表格

要创建一个不确定性预算，首伟德之道先打开Microsoft Excel并创建一个“新”工作簿。

当您第一次打开Excel程序时，应该会看到一个如下所示的屏幕。

有几个选项可供选择，但您只想从空白工作簿开始。

选择“空白工作簿”打开一个新的电子表格，如下图所示。

2.给你的电子表格一个名称和标题

这是为你的不确定性预算命名和命名的好时机。伟德之道

我建议您利用这个机会来定义您的测量函数或测试方法。

例如，我总是使用前四行进行定义;

•测量功能，
•使用的设备或方法的描述。
•测量范围和
•测量值

要了解我是如何定义测量函数的，请看下图。

现在，在你做任何事情之前，保存你的文件。使用唯一的文件名，这将帮助您稍后确定您的不确定性预算。伟德之道我建议保持简单，并将文件命名为“uncertainty-budget-template.xlsx”。伟德之道

直到您需要再次找到您的文件时，您才会明白这一步有多重要。

当你无法在ISO/IEC 17025审核期间找到你的不确定性预算时，这是非常令人沮丧的。伟德之道

为了更进一步，我建议您为您的计算机和服务器创建一个独特的文件体系结构系统。这将在你的一生中为你省去很多头疼的事情。

3.为不确定度计算创建一个表伟德之道

在此步骤中，创建一个用于执行不确定性计算的表。伟德之道这将成为你的不确定性预算。伟德之道

在开发表时，请确保包含以下参数;

•不伟德之道确定性来源或成分
•敏感度系数
•不伟德之道确定值
•计量单位
•概率分布
•因数
•标准不确定度伟德之道
•自由度
•对总综合不确定性的意义或影响伟德之道
•综合不确定性伟德之道
•总有效自由度
•覆盖系数
•扩大的不确定性伟德之道
•注释、参考资料和评论

在我的不确定伟德之道性预算中，我喜欢用行来列出不确定性来源，用列来定义每个不确定性来源的参数。

参考下图中的示例。

但是，你可以随意使用任何你想要的格式。您希望确保您和您的评估人员能够理解您的不确定性预算和计算。伟德之道

保持一致总是最好的。所以，选择一种最适合你的格式，并坚持下去。记住，你是那个必须捍卫它的人。

4.增加计算不确定度的函数伟德之道

现在您已经为您的不确定性预算创建了一个表，您将希望添加函数和公式来帮助您计算不确定性。伟德之道

添加公式和函数的好处是为估算不确定性的过程添加自动化。伟德之道您的不确定伟德之道性预算将成为一个计算器，它将根据您的输入值自动计算不确定性。

我推荐你添加的五个功能是;

•计算标准不确定度，伟德之道
•计算综合不确定度，伟德之道
•计算扩展不确定性，伟德之道
•计算有效自由度，和
•计算不确定性分量的显著性伟德之道

计算标准不确定度伟德之道

计算标准的不确定度是很容易的，你可以马上把伟德之道这个函数添加到不确定度计算器中。

你所需要做的就是用不确定性分量的值乘以它各自的敏感度系数，然后除以它各自的除数(这是基于分配给不确伟德之道定性分量的概率分布)。

要计算标准不确定度，请遵循以下简单步骤;伟德之道

1.选择标准不确定度单元，伟德之道
2.按等号(=)键启动一个新函数，
3.选择灵敏度系数单元格，
4.输入星号(*)键(即Shift+8)作为乘法函数，
5.选择不确定性值单元格，伟德之道
6.输入正斜杠(/)键作为除法函数，
7.选择除数单元格，
8.按“Enter”键。

如果您按照上面的步骤操作，您的公式应该与下图相似，您的不确定度预算计算器现在将计算标准不确定度。伟德之道

计算综合不确定度伟德之道

要计算组合的不确定度，您将需要使用平方根和方伟德之道法测量不确定度(即GUM)表达指南伟德之道．

多年来，我看到人们在Excel中进行这种计算，他们创建了一个非常长的公式，对每个不确定性分量进行平方，然后将它们相加。伟德之道

我将向你们展示用两个Excel函数计算综合不确定度的简单方法;伟德之道

•平方和(即SUMSQ)，和
•平方根(即SQRT)。

你所需要做的就是遵循这些简单的步骤;

1.选择合并不确定度单元格，伟德之道
2.按等号(=)键启动一个新函数，
3.输入平方根函数(即SQRT)，
4.按开括号键(即Shift+9)，
5.在√括号内，键入平方和函数(即SUMSQ)，
6.按开括号键(即Shift+9)，
7.在SUMSQ括号内，选择或键入值范围，
8.按右括号键(即Shift+0)两次，和
9.按“Enter”键。

如果您按照上面的步骤操作，您的公式看起来应该类似于下图，您的不确定性预算计算器现在将计算组合不确定性。伟德之道

计算扩展不确定度伟德之道

测量不确定度的最后一步是计算扩展不确定度。伟德之道

这就是你用覆盖系数(即膨胀系数)乘以组合的不确定性，以获得所需的置信区间。伟德之道

通常，大多数人的目标是计算95%置信水平的不确定性。伟德之道为了实现这一点，你需要使用1.96(即95%)或2(即95.45%)的覆盖率因子。

如果您希望使用不同的覆盖率因子，您可以这样做在这里了解如何选择覆盖率因子．

要计算扩展不确定度，请遵循以下简单步骤;伟德之道

1.选择展开的不确定度单元格，伟德之道
2.按等号(=)键启动一个新函数，
3.选择覆盖率因子单元格，
4.输入星号(*)键(即Shift+8)作为乘法函数，
5.选择组合的不确定性单元格，和伟德之道
6.按“Enter”键。

你的函数应该看起来类似于下图中的例子。现在，您的不确定性预伟德之道算应该自动计算扩展的不确定性。

如果您不关心计算有效自由度或每个不确定性成分对总组合不确定性的贡献的重要性，您可以跳过接下来的两个部分。伟德之道

然而，如果您想在您的不确定性预算中包含这些函数，请继续阅读。伟德之道我将一步一步地向你展示。

计算有效自由度

来计算有效自由度，你需要使用Welch-Satterthwaite近似方程。

然而，在单个单元格中计算这个值需要非常长的函数串，如果出现错误或需要更新函数，这可能会给您带来很多麻烦。

多年来，我一直在一个单元格中执行这个计算，这需要我在每次想要从不确定性预算中添加或删除一行时不断更新函数。伟德之道

最糟糕的是，大多数函数必须手工输入。这很费时间。

因此，我决定将函数分成子函数，以帮助最小化计算有效自由度所需的工作量。

首先，我计算每一行中与其各自的不确定性来源相关的方程的前半部分。伟德之道这允许我用一个简单的函数来执行大部分的计算，我可以复制和粘贴。

要计算Welch-Satterthwaite方程的前半部分，请遵循以下简单步骤;

1.在同一行中选择与第一个不确定分量相同的单元格，伟德之道
2.按等号(=)键启动一个新函数，
3.按开括号键(即Shift+9)两次，
4.选择灵敏度系数单元格，
5.通过按胡萝卜键(即Shift+6)和4提高它的4次方，
6.按右括号键(即Shift+0)，
7.输入星号(*)键(即Shift+8)作为乘法函数，
8.按开括号键(即Shift+9)，
9.选择标准不确定度单元，伟德之道
10.通过按胡萝卜键(即Shift+6)和4提高它的4次方，
11.按右括号键(即Shift+0)两次，
12.按正斜杠键(/)进行除法运算，
13.选择自由度单元格，
14.按“Enter”键。

如果您遵循上面列出的步骤，那么您的函数看起来类似于下图中的示例。

接下来，再次检查函数，以确保它执行了计算并且没有错误。然后，复制单元格并将每个附加不确定性源的函数粘贴到不确定性预算中。伟德之道

现在，让我们把等式的后半部分加到不确定性预算中，计算有效自由度。伟德之道

要计算Welch-Satterthwaite方程的后半部分，请遵循以下简单步骤;

1.选择有效自由度指定的单元，
2.按等号(=)键启动一个新函数，
3.按开括号键(即Shift+9)，
4.选择合并不确定度单元格，伟德之道
5.通过按胡萝卜键(即Shift+6)和4提高它的4次方，
6.按右括号键(即Shift+0)，
7.按正斜杠键(/)进行除法运算，
8.按开括号键(即Shift+9)，
9.输入' SUM '作为求和函数，
10.按开括号键(即Shift+9)，
11.选择Welch-Satterthwaite方程前半部分的单元格范围，
12.按右括号键(即Shift+0)两次，
13.按“Enter”键。

如果你遵循上面列出的步骤，那么你的函数看起来类似于下图中的例子，你的结果将是有效自由度的计算。

计算每个不确定性分量的显著性伟德之道

了解每个不确定来源对测量结果的重要性或影响量是很重要的。伟德之道

计算显著性可以告诉你;

•每个来源对总不确定性的贡献有多大，伟德之道
•哪些因素影响最大，以及
•帮助您降低估计的测量不确定度。伟德之道

当您知道哪些不确定性组件贡献最大时，您就伟德之道可以采取行动瞄准并减少最大贡献的大小。

这种方法将产生最大的影响，并帮助您改进CMC不确定性估计。伟德之道

要计算每个不确定性来源的重要性，请遵循以下简单步骤;伟德之道

1.在同一行中选择与第一个不确定分量相同的单元格，伟德之道
2.按等号(=)键启动一个新函数，
3.为该行选择标准不确定度单元格，伟德之道
4.通过按胡萝卜键(即Shift+6)和2将其提高到2的幂，
5.按正斜杠键(/)进行除法运算，
6.输入' SUMSQ '作为平方和函数，
7.按开括号键(即Shift+9)，
8.选择标准不确定度的单元范围，伟德之道
9.按一次F4键固定这些参考单元格(应该在公式中添加$符号)，
10.按右括号键(即Shift+0)，
11.按“Enter”键。

现在，将这个函数复制粘贴到不确定性预算中的每个不确定性组件中。伟德之道然后，格式化这些值以百分比(%)的形式显示。

如果您遵循上面列出的步骤，那么您的函数看起来类似于下图中的示例。

此外，所有显著性计算的总和应该等于100%。这是验证计算正确性的好方法。

要进行检验，请遵循以下步骤计算所有显著性计算的总和;

1.选择与显著性计算同列的单元格，
2.按等号(=)键启动一个新函数，
3.输入' SUM '作为求和函数，
4.按开括号键(即Shift+9)，
5.选择显著性的细胞范围，
6.按右括号键(即Shift+0)，
7.按“Enter”键。

如果你遵循上面列出的步骤，那么你的函数看起来类似于下图中的例子，求和值应该等于100%。如果没有，就说明计算有误，应该再次检查函数以找出错误。

5.添加注释部分

到目前为止，您应该有一个功能不确定度计算器，可以用于为ISO/IEC 17伟德之道025认证创建不确定度预算。

但是，您需要添加一个用于注释的部分。

在你的不确定性预算中添加注释是很重要的。伟德之道它将帮助您和您的评估人员更好地理解您是如何估计测量中的不确定度的。伟德之道

你应该添加注释来解释;

1.你是如何确定不确定性的来源，伟德之道
2.你如何量化它们，
3.使用了哪些参考资料(如报告、书籍、指南等)，以及
4.支持你的估计的其他重要信息。

大多数人忘记在他们的不确定性预算中添加注释，这是一个很大的错误。伟德之道

您可能记得您今天是如何估计测量中的不确定度的，但是当您需要向审计员解释伟德之道结果或更新计算时，几个月后就很难回忆起细节了。

为了避免头痛和审计缺陷，确保你在记录笔记。我保证你以后会感谢我的。

6.测试你的计算器并验证它是否有效

这对于验证很重要。这不仅仅是为了你自己的理智，当评估者质疑你是否验证了你的不确定性计算器时，它也很有帮助。伟德之道

一些评估人员喜欢断言它是软件验证的一部分。然而，事实并非如此。

你不是在创建测量不确定度软件。伟德之道相反，您使用Microsoft Excel作为计算器。和科学计算器或图形计算器没什么区别。

然而，这并不意味着您不应该验证您的不确定性预算计算器是否正常工作。伟德之道

因此，尝试其中一种方法来验证您的不确定度预算计算测量不确定度是正确的。伟德之道将你的结果与;

1.手写的不确定性计算，伟德之道
2.用科学计算器或图形计算器进行的计算，
3.测量不确定度软件，伟德之道
4.另一个Excel不确定性计算伟德之道器，和(或)
5.由第三方估计的结果。

上面列出的任何一种方法都可以帮助您验证不确定性预算计算器是否正确工作。伟德之道

如果你的比较得出了类似的结果，那么就应该考虑你的不确定性预算是否正常运行。伟德之道如果不是，检查函数的错误。然后，纠正错误并重复验证过程。

一旦你证实你的不确定度预算计算测量不确定度正确，它是伟德之道安全的用于发展你的认证范围。

结论

伟德之道不确定性预算是估计不确定性的有用工具。它们将帮助您清楚地解释如何计算测量中的不确定度。伟德之道

首先要记住的是要包含足够的信息，这样你就可以很容易地回忆起你是如何计算不确定性的，当你需要更新你的估算时，可以重复这个过程。伟德之道

在本指南中，我逐步指导您在Microsoft Excel中创建自己的不确定性预算。伟德之道使用这些信息来帮助您计算ISO/IEC 17025认证的不确定度。伟德之道

如果你想要一个不确定性预算模板伟德之道，但不想自己构建它，可以试试我的Excel不确定性计算器。你可以只要29美元，现在就可以下载．

如果你觉得这篇指南有帮助，请在下方留言，如果你有任何问题请告诉我。