一、問(wèn)題的提出
在《GUM》與《JJF1059》中所規定的測量不確定度評定,本文特指其中擴展不確(què)定度U(k=2或3),Up(p=0.95或0.99)以及相對擴展不確定度(dù)Urel、Uprel的評定與表(biǎo)示,雖然在其正(zhèng)文和附(fù)錄中均未說明隻適用於雙側檢驗(two-side test),但根據其(qí)中對測量結果的表達形式(shì),可以確定他們都隻適用於(yú)雙側檢測結果。
設某(mǒu)一被測量Y的測量結果(或最佳估計值)為y,其擴展不確(què)定度與(yǔ)相對擴展(zhǎn)不確(què)定度為U(y)和Urel(y)的表述方式按《JJF1059》為:
a)y,U(y);
b)y,U(y);
c)Y=y±U(y);
d)Y=y(U(y));
e)Y=y(1±Urel(y))
為了簡潔,以上均略去了包含因子k或置信概率p的取值。除以上的形式(shì)外,在某些行業,例如環境監測和衛(wèi)生部(bù)門,還可表示為
y-U(y)≤Y≤y+U(y)
例如(rú):某一力值F的測(cè)量結(jié)果為100.64N,其擴展不確定度U=1.8N,(k=2)。測量結(jié)果按規定修約(yuē)為F=100.6N後,可表(biǎo)達為
a)100.6N;U(F)=1.8N(k=2)
b)100.6N;U(F)=1.8×10-2(k=2)
c)F=100.6N±1.8N或F=(100.6±1.8)N(k=2)
d)F=100.6(1.8)N
e)F=100.6(1±1.8×10-2)N或F=100.6(1±0.018)N
f)98.8N≤F≤101.4N
很明顯,以上這種表達形式給出的是:測量結果的誤差限或可能(néng)誤差限(最好不要稱為極限誤差,因為曾經長期使用過的極限誤(wù)差一詞(cí)有不同的定義而並非這裏的U或Urel)。也可以說給出的是(shì)F真值所處的範圍。也就是說,測(cè)量結果要求給出了上(shàng)限和下限,即上(shàng)、下兩(liǎng)側的極限值。這就是雙側檢驗結果的特點。
所謂單側檢驗(yàn)(one-side test)是指產品的某些定量技術(shù)指標隻(zhī)規定了一個上限值(USL)或下限值(LSL)。這種上限或下限值是指有關(guān)技術規範(例如(rú)ISO,GB或行業(yè)標準)所規定的(de)或供需雙方供貨合同上所約定的值。供方應(yīng)以相當大(dà)的概率(例如95%或99%)保證產品的參數不超(chāo)出USL或LSL。如果是驗收或質量(liàng)監督,則是要求以相當(dāng)大的概(gài)率確認是否已超出USL或LSL,如已超出,則可確認為(wéi)不合格(gé)。因此,對於供方認為合格的標準(zhǔn),分別對應於USL和LSL是:
y+U(y)≤USL;
y-U(y)≥LSL。
對於驗收方認為不合格的標準則分別(bié)為:
y-U(y)≥USL;
y+U(y)≤LSL。
在上述單側檢驗中的U(y)並不同於《GUM》和《JJF1059》中的(de)U(y),因此,我們(men)不能把他們混同(tóng)起來而必(bì)須嚴格加(jiā)以區分。
二(èr)、單側檢測(cè)結果擴(kuò)展不確定度的計算
不論是單側還是雙側檢驗,其定量指標的測量結果不確定度(dù)評定中的各輸入量Xi的不確定度u(xi)以及它們導致的輸(shū)出量Y的不確(què)定度分量u(y,xi)和Y的估計值y的合成標準不確(què)定度uc(y)都(dōu)是相同(tóng)的。單側與雙側所不同的(de)隻是從uc(y)計算成U(y)或UP(y)所(suǒ)需要的包含因子k不同。ISO2602給出的(de)用於單側檢驗的t值(相當於JJF1059中附錄A)如下:
在雙側檢驗中,很多情況下(xià)沒有必要,有時也沒有可能給出UP,因此,不必去評定νeff而是隻給出一個k=2或3的U。在(zài)單側(cè)檢驗(yàn)時,這種情(qíng)況下,同樣,可以隻給出一個k=1.6或2.3的U。
三(sān)、單側檢驗結果的表達
例如力值F的測(cè)量結果f為:
f=100.9N
設其(qí)合(hé)成標準不確定度:
uc(f)=1.2N
如果不采用或沒有(yǒu)可能采用U95或U99而隻用U給出時,則被測量F:
F≥f-U
=100.9N-1.2N×1.6=99.0N
含義是:這個力F以極大概率(lǜ)不小於99.0N。或者是:
F≤f+U
=100.9N+1.2N×1.6=102.8N
含義是:F以極大概率不(bú)大於102.8N。
例如,若合同中要求以(yǐ)置信概率p=99%給(gěi)出,則應計算νeff,計算方法與《JJF1059》給出者同(tóng)。設νeff=7,則查上表(biǎo),得(dé)包含(hán)因子k=3.0。
U99=3.0×1.2N=3.6N
則可(kě)以認為是:
根據測量結果f,力值F以99%的概率不小於(即大於或(huò)等於)
100.9N-3.6N=97.3N
或者是
力值F以99%的概率不大於(即小於或(huò)等於)
100.9N+3.6N=104.5N
即F≤104.5N
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四、生(shēng)產廠(chǎng)內控標準的確定
下麵以化工產品丙烯(xī)腈的生產為例。按GB7717.1-1994的規定,優等品與一等(děng)品的滴定值(質量(liàng)分(fèn)數w=5%的丙烯腈水溶液)應小(xiǎo)於或等於2.0mL,即(jí)其上限USL=2.0mL,設測量結果的合成(chéng)標準不確定度
uc=0.09mL
按(àn)單側取包含(hán)因子k=1.6,得擴展不確定度
U=0.15mL(k=1.6)
因此(cǐ),生(shēng)產廠為(wéi)保證產品滴定值指標在充分大的概率(lǜ)內是合格的(de),就必須把GB所規定的USL減低為
USL-U=2.0mL-0.15mL
=1.85mL
也就是說,當滴(dī)定值的測(cè)量結果大於1.85mL就不應(yīng)出廠而不是大於2.0mL才不能出廠。當然,這裏是指優等品或(huò)一等品。因此,也就說明了生產部門的質量監督為什麽要對檢測(cè)結果按單側檢(jiǎn)驗要求評定(dìng)U或UP,否則,內控標準無法合理地(dì)確定。
五(wǔ)、產品(pǐn)驗收中不合格指標的確(què)定
產品的某一技術(shù)指標達到(dào)了怎樣的(de)值才能確認為不合格產品,這(zhè)並不能簡單(dān)地按規範給出的USL或LSL來評定,我們必(bì)須考慮單側檢驗中的(de)U或UP。在化工產品氟矽酸鈉Na2SiF6的(de)合格指標中,Na2SiF6的質(zhì)量分數w不得小於97.0%為例,這一指標是ZBG12017-1989所規定的。97.0%是個LSL。
設(shè)w(Na2SiF6)驗(yàn)收檢驗結果的合成標準不確定度
uc(w)=0.5%
按單側檢驗取k=2.3(當然也(yě)可取(qǔ)1.6,這裏(lǐ)僅作為例),得單側檢驗的擴展不確定度
U=0.5%×2.3=1.2%
既然97.0%是(shì)規範所給出的下限(xiàn),那麽,隻有與測量結果加上U以後仍小於97.0%才能確認為不合格品。即,可以認為不合格(gé)的指標是
97.0%-1.2%=95.8%
即測量結果小於95.8%才可確(què)認為不合格。這也就是驗收部門必須評定單側檢驗中的擴展不確定度的原因。
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更多>2019-03-28