游标卡尺的不确定度-不要自由度

游标卡尺示值误差测量结果不确定度评定

1、概述

1.1、测量依据：JJG 30-2002《通用卡尺检定规程》

1.2、测量环境条件：（20±5）℃，相对湿度：≤80%RH。

1.3、测量标准：5等量块，其长度尺寸的不确定度不大于（0.5+5L）μm（L—单位），包含因子为

2.6。

1.4、被测对象：测量范围为（0～300）mm，分度值为0.02mm 的游标卡尺，编号为928014

1.5、测量过程：对于测量为（0～300）mm的游标卡尺，测量点的分布不少于均匀分布的3点，如300mm的游标卡尺，其受测点为91.3 mm、181.6 mm、和271.9mm；被检游标卡尺各点的示值误差以该点读数值（示值）与量块尺寸（测量标准）之差确定。

。

2、数学模型

游标卡尺的示值误差为：

e=Le-Lb+Le?αc?Δtc-Lb?αb?Δtb

式中：

Le ——卡尺的示值（标准条件下）；

Lb ——量块的长度（标准条件下）；

αc和αb ——分别为卡尺和量块的热膨胀系数；

Δtc和Δtb ——分别为游标卡尺和量块偏离参考温度20℃的数值。。

3、计算标准不确定度：

分析以测量范围为（0～300）mm，分度值为0.02mm的游标卡尺的271.9mm检定点进行示值误差的不确定度分析。标准量块采用5等。

3.1 输入量L的标准不确定度u(L)的评定

输入量L的标准不确定度主要来源游标卡尺对准和估值误差引入的不确定度，采用B类方法进行评定。

游标卡尺的分度值为0.02mm，对准和估值误差为（0.02/2）mm，估计其均匀分布，包含因子为，故标准不确定度u(L)为

u(L)＝＝0.006mm

u(L)可视为确实已知量，测自由度ν(L)→∞

3.1.2 测量重复性引起的不确定度分量U(Lc2)

选择一只（0～300）mm的游标卡尺对其271.9mm检定点独立重复测量10次，所得实验标准差S=5.77μm，则

U(Lc2)=S=5.77μm

ν(Lc2)=n-1=9

所以U(Lc) = = = 5.77μm

V( )= =9

3.2 标准量块引起的不确定度分量U(Lb)

测量用的量块其长度尺寸的不确定度不大于（0.5+5L）μm，（L为测量长度，m），包含因子k=2。

当被测尺寸在271.9mm的情况下，其标准不确定度为：u( )= =0.001mm

估计为0.01，,则自由度ν( )→∞

3.3 卡尺和量块间热膨胀系数差引入的不确定度分量U(δa)

δa的界限为±2×10-6℃-1,估计其相对不确定度为10%,故有: ν(δa)= 1/2×(10%)-2=50

属均匀分布，则：

U(δa)=2×10-6℃-1／√3 = 1.15×10-6℃-1

3.4 卡尺和量块间的温度差给出的不确定度分量U(δt)

卡尺和量块间有一定的温差存在，并以等概率落于估计区间-0.3～+0.3℃内任何处，属均匀分布，则

U(δt)=0.3/√3 =0.17℃

估计其相对不确定度为50%，

则：ν(δt)= 1/2×(50%)-2=2

4．合成标准不确定度的评定

灵敏度系数

数学模型L= L–Lb

灵敏系数= =1

=-1

5、标准不确定度一览表

标准不确定度分量度

U（xi）不确定度来源标准不确定度值U（Χi）Ci=эe/эxi |Ci|?U(Xi) 自由度

U(Lc)

U(Lc1)

U(Lc2) 被检卡尺引入的不确定度

卡尺对线误差

测量重复性5．77μm

0．006μm

5．77μm

5．77

0．006

5．77 9

∞

9

U(Lb) 标准量块引入的不确定度0.001μm

-1 0.001 ∞

U(δa) 卡尺和量块的热膨胀系数差引入的不确定度1.15×10-6℃-1 L?Δt 0.34 50

U(δt) 卡尺和量块的温度差引入的不确定度0.17℃L?α0.57 50

6、合成标准不确定度：

Δt=1℃L=271.9mm=271900μm

U2c=U2(Lc)+ U2(Lb)+(L?Δt)2?U2(δa)+(L?a)2×U2(δt)

U2c=5.772+0.0012+(271900×1×1.15×10-6)2+(271900×11.5×10-6×0.17) 2

=43.56μm2

Uc=6.60μm

7、有效自由度

= 15

8、扩展不确定度:

U=t95(15)?Uc

=1.96×10.51

=20.5μm

=0.02mm

9. 测量结果不确定度报告与表示

游标卡尺的示值误差测量结果的扩展不确定度为=20.5um =15

自由度计算

第二专题：求自由度（10分） 先注意题目要求：先明确指出下图机构运动简图中的复合铰链、局部自由度、和虚约束，然后计算机构的自由度，并说明该机构具有确定运动的条件。（要求列出计算公式、代入数字、得出结果。每个构件只能有一个构件序号）。 详细的解题步骤请见《学习指导》P18例2—2。 真题一： 解：

3236281L H F n P P =--=?-?-= 真题二： 在图示机构中，若以构件1为主动件，试： (1)计算自由度，说明是否有确定运动。 (2)如要使构件6有确定运动，则可如何修 改？ 说明修改的要点，并用简图表示。 解： (1)滚子5有局部自由度，滚子两侧高副中有一个是虚约束，去掉后n p p =5, H L ,,==61故F n p p =-=?-?-=3-2H L 352612 今只有构件1一个主动件，运动不确定。 (2)修改：把ABCDE 五杆机构改为四杆机构。 真题三： 真题四：

323527L H F n P P =--=?-?= {此为《机械原理》P26原题} 解题注意事项： （1）此类题目多数较为简单，首先必须记住机构自由度公式，其中n 为去除自由度后机构的活动构件数（即不含机架构件），这要与第三专题中求瞬心数目的方法区分开，这里机构总的瞬心数目2(1)2 n n n N C -==这里的的n 为构件数（此时包括机架构件）。 （2）在解题过程中一定注意要按题目要求标注好复合铰链、局部自由度和虚约束，减少不必要的失分。 （3）在说明该机构具有确定运动的条件是可以写：由于此机构的自由度为1，要使得该机构具有确定的运动，需要原动件数也为1。

测量不确定度评定实例

测量不确定度评定实例 一． 体积测量不确定度计算 1. 测量方法 直接测量圆柱体的直径D 和高度h ，由函数关系是计算出圆柱体的体积 h D V 4 2 π= 由分度值为0.01mm 的测微仪重复6次测量直径D 和高度h ，测得数据见下表。 表： 测量数据 计算： mm 0.1110h mm 80.010==， D 32 mm 8.8064 == h D V π 2. 不确定度评定 分析测量方法可知，体积V 的测量不确定度影响因素主要有直径和高度的重复测量引起的不确定都21u u ，和测微仪示值误差引起的不确定度3u 。分析其特点，可知不确定度21u u ，应采用A 类评定方法，而不确定度3u 采用B 类评定方法。

①.直径D 的重复性测量引起的不确定度分量 直径D 的6次测量平均值的标准差： ()mm 0048.0=D s 直径D 误差传递系数： h D D V 2 π=?? 直径D 的重复性测量引起的不确定度分量： ()3177.0mm D s D V u =??= ②.高度h 的重复性测量引起的不确定度分量 高度h 的6次测量平均值的标准差： ()mm 0026.0=h s 直径D 误差传递系数： 4 2 D h V π=?? 高度h 的重复性测量引起的不确定度分量： ()3221.0mm h s h V u =??= ③测微仪示值误差引起的不确定度分量 由说明书获得测微仪的示值误差范围mm 1.00±，去均匀分布，示值的标准不确定度 mm 0058.0301.0==q u 由示值误差引起的直径测量的不确定度 q D u D V u ??= 3

0-500mm高度游标卡尺不确定度评定(参照模板)

0-500mm高度游标卡尺不确定度评定

0-500mm高度游标卡尺不确定度评定 1 目的 保证检测数据的准确可靠，确保正确的量值传递。 2 适用范围 适用于本中心试验室0-500mm高度游标卡尺检测结果扩展不确定度的计算。 3 不确定度的评定步骤 3.1测量方法 用0-500mm高度游标卡尺直接测量被测样品。 3.2数学模型 Lx = L 式中： Lx—被检测样品的数值mm L—游标卡尺显示数值mm 3.3标准不确定度A类评定 选取六个不同尺寸的样品分别进行6次重复测量，并用贝塞尔公式计算实验标准偏差。 选取一个样品长度为80mm测试数据见下表： 选取一个样品长度为161.2mm测试数据见下表：

选取一个样品长度为239.9mm测试数据见下表： 选取一个样品长度为321mm测试数据见下表： 选取一个样品长度为400.3mm测试数据见下表：

选取一个样品长度为491.2mm 测试数据见下表： 实际检测中只进行一次试验，则测量重复性导致的测量不确定度为： 样品长度为80mm 时： u 1=s=0.011mm 样品长度为161.2mm 时：u 2=s=0.009mm 样品长度为239.9 mm 时：u 3=s=0.011mm 样品长度为321 mm 时： u 4=s=0.011mm 样品长度为400.3 mm 时：u 5=s=0.017mm 样品长度为491.2 mm 时：u 6=s=0.02mm 3.4 标准不确定度B 类评定 高度游标卡尺示值不确定度为： 由校准证书知道， u 95=0.02mm ，自由度16=eff ν则： 12.2)16((95.0)===t v t k eff p

工业热电阻自动测量系统结果不确定度评定实例

工业热电阻自动测量系统结果不确定度评定实例 用于检定工业热电阻的自动测量系统,根据国家计量检定规程(JJG 229—1998)对不确定度分析时可以在0℃点,100℃点,现在A 级铂热电阻的测量为例. B1 冰点(0℃) B1.1 数学模型,方差与传播系数 根据规定,被检的R(0℃)植计算公式为 R(0℃)=R i 0 =??? ??t dt dR t i = R i 0=??? ??t dt dR * * *0=??? ??-t I dt dR R R ℃）（ = R i - 0.00391R * (0℃)×) ℃(0 0.00391R 0* *℃） （R R I - = R i - 0.391×1 .00* *℃） （R R I - = R i - 0.39 [] ℃）（ 0* *R R I - 式中: R(0℃)—被检热电阻在0℃的电 阻值,Ω； R i —被检热电阻在0℃附近的测得值，Ω； R *(0℃)—标准器在0℃的电阻值，通常从实测的水三点值计算，Ω； R * i —标准器在0℃附近测的值，Ω。 上式两边除以被检热电阻在0℃的变化率并做全微分变为 dt 0R =d ()391.0R i +d ??? ? ???-2500399.0** 0i R R =dt Ri +dt *0 R +dt *i R 将微小变量用不确定度来代替，合成后可得方差 u 20 R t =u 2i R t +u 2t *0R +u 2t *i R （B-2） 此时灵敏系数C 1=1，C 2=1，C 3=–1。

B1.2 标准不确定分量的分析计算 B1.2.1 u 2i R t 项分量 该项分量是检热电阻在0℃点温度t i 上测量值的不确定度。包括有： a) 冰点器温场均匀性，不应大于0. 01℃，则半区间为0.005℃。均匀分布，故 u 1.1= 3 005.0=0.003℃ 其估计的相对不确定度为20﹪，即自由度1.1ν=12，属B 类分量。 b) 由电测仪表测量被检热电阻所带入的分量。 本系统配用电测仪表多为6位数字表（K2000，HP34401等），在对100Ω左右测量时仍用100Ω挡，此时数字表准确度为 100×106×读数+40×106×量程 对工业铂热电阻Pt100来说，电测仪表带入的误差限（半宽）为 被δ=±（100×100×106-+100×40×106- =±0.014Ω 化为温度：391 .0014 .0±=±0.036℃ 该误差分布从均匀分布，即 u 2.1= 3 036.0=0.021℃ 估计的相对不确定度为10﹪，即1.1ν=50，属B 累类分量。 c) 对被检做多次检定时的重复性 本规范规定在校准自动测量系统时以一稳定的A 级被检铂热电阻作试样检3次，用极差考核其重复性，经实验最大差为4m Ω以内。通道间偏差以阻值计时应不大于2m Ω，故连同通道间差 异同向叠计在内时，重复性为6m Ω，约0.015℃，则 u 3.1= 69 .1015 .0=0.009℃ 3.1ν=1.8,属A 类分量。 d) 被检热电阻自然效应的影响。 以半区间估计为2m Ω计约5mK 。这种影响普遍存在，可视为两点分布，故 u 4.1=1 5=5mK 估计的相对不确定度为30﹪，即4.1ν=5，属B 类分量。

通用卡尺示值误差测量结果的不确定度评定报告

通用卡尺示值误差测量结果的不确定度评定 1.概述： 1.1测量依据：JJG30—2012《通用卡尺检定规程》。 1.2环境条件：温度22℃±5℃,湿度≤60%。 1.3测量标准：3级量块或5等量块。 1.4被测对象的测量范围、分度值（分辨力）、示值误差如下： 1.5测量方法 对于测量范围小于300mm的卡尺，测量点的分布不少于均匀分布的3点，对于测量范围大于500mm卡尺，测量点的分布不少于均匀分布的6点。被测卡尺各点示值误差以该点读数值（示值）与量块尺寸（测量标准）之差确定。 1.6测量模型 对分度值为0.02,测量范围为（0～200）mm游标卡尺191.8mm点示值误差校准的测量不确定进行评估。 2.数学模型 通用卡尺示值误差 e=L d - L s +L d·αd·△t d- L s·αs·△t s （1）式中：e—卡尺的示值误差； L d—卡尺的误差值； L s—量块的示值。 考虑到温度偏离20℃时，线膨胀系数及温度差的影响，上述公式可用以下形式表示 e=L d - L s +L d·αd·△t d- L s·αs·△t s （2）式中：e—卡尺的示值误差；

L d —卡尺的读数值(20℃条件下)； L s —量块的示值(20℃条件下)； αd 、αs —卡尺和量块的线膨胀系数； △t d 、△t s —卡尺和量块的偏离标准温度20℃的值。 3.方差和灵敏系数 由于△t d 和△t s 基本是采用同一支卡尺测量而具有相关性，其数学处理过程比较复杂，为了简化数学处理过程，需要通过如下方法将相关转化为不相关。 令δα=αd -αs δt=△t d -△t s 取L≈L d ≈L s α=αd =αs △t =△t d =△t s 得如下示值误差的计算公式： e =L d - L s +L·δα·△t - L·α·δt （3） 由公式（3）可以看出，各变量之间彼此不相关，由公式)()( 22 2 i i c x u f u ???=χ得： u c 2 =u 2(e )=c 12·u 12+ c 22·u 22+ c 32·u 32 +c 42·u 42 （4） 式中：11=??= d L e c 12-=??=s L e c t L e c ??=??= δα3 αδ?=??=L t e c 4 公式（4） 中u 1,u 2,u 3,u 4分别表示L d ， L s ，δα，δt 的标准不确定度。 4.标准不确定度评定 4.1游标卡尺读数的对线误差估算的标准不确定度分量u 1 分度值为0.02mm 的游标卡尺, 对线误差分布区间为0.01mm,为均匀分布，故标准不确定度u 1 为 3 2)01.0(1?= mm u =2.89μm 4.2校准用3级量块估算的测量不确定度分量u 2 测量用的3级量块的长度尺寸偏差0.80 μm +16×10-6L (L —测量长度mm)，为均匀分布，当被测尺寸在191.8mm 的情况下，故测量不确定度u 2为 u 2= =?+732 .11918 .0168.0 2.23μm 4.3卡尺和量块的热膨胀系数差估算的测量不确定度分量u 3

外径不确定度评定

江苏宏泰石化机械有限公司 手动平板阀（阀盖）精车大头外圆尺寸测量结果的不确定度评定 总页数: 共4页

手动平板阀（阀盖）精车大头 外圆尺寸测量结果的不确定度评定 1、概述 1.1 测量过程：手动平板阀（阀盖）外圆精车大头外径进行测量控制 1.2 测量依据：HT/Q0106-05《工艺指导书》 JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》 1.3 环境条件：按照HT/Q0106-05要求在常温条件下测量。 1.4 测量仪器：分度值为0.02mm，规格为0-300mm的游标卡尺。 1.5 测量对象：外圆尺寸为Ф268mm的阀盖，允许误差±0.5mm。 2、数学模型 加工或检验人员在规定的位置直接以数显游标卡尺进行测量； P=P1-P2 式中：P---尺寸测量误差； P1---测量读数值； P2---在参考条件下，经检定合格的游标卡尺的误差，该误差由检定证书得出； 3、输入量的标准不确定度的评定 3.1、输入量 P的标准不确定度u（P）的评定 1 输入量 P的标准不确定度的来源主要是游标卡尺的测量重复性引起的标准不 1 确定度，可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法进行评定。由检验人员或操作人员对公称外圆为Ф268mm的阀盖规定的位置在相同条件下测量,所测量的

结果如下： 268.00，268.20，268.00，268.20，268.10， 268.10，268.00，268.00, 268.10，268.00 其平均值为 mm P n P n i i .07.26811 ==∑= 1 )()(12 --=∑=n P P x s n i i = 0.0823≈0.083mm 日常实际测量，在重复条件下连续测量5次 mm x S p u 03.05) ()(1== 3.2、输入量的标准不确定度u （P 2）的评定 （1）输入量P 2的不确定度主要来源于游标卡尺的量程可知。分度值为0.02mm 的游标卡尺最大允许误差为±0.04㎜，误差分布符合正态分布，所以采用B 类方法进行评定。游标卡尺示值误差的不确定度分量为： um mm u 13013.03 04.01=≈= 由于分度值为0.02mm ，估读误差为0.02×（1/10）=0.002mm,误差的分布符合正态分布，估读误差的标准不确定度分量为： um mm u 7.000067.03 002.02≈≈= （2）根据计量检定证书提供的测量不确定度U=0.05mm,k=2则该游标卡尺的相对不确定度为： mm u 025.02 05.03== （3）由于上述3个不确定度分量都是相互独立的，因此B 类不确定度总和为：

0-200数显游标卡尺不确定度评定

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0-200数显游标卡尺不确定度评定 1 目的 保证检测数据的准确可靠，确保正确的量值传递。 2 适用范围 适用于本中心试验室0-200数显游标卡尺检测结果扩展不确定度的评定。 3 不确定度的评定步骤 3.1测量方法 用0-200数显游标卡尺直接测量被测样品。 3.2数学模型 Lx = L 式中： Lx—被检测样品的数值mm L—数显游标卡尺显示数值mm 3.3标准不确定度A类评定 选取三个不同尺寸的样品分别进行6次重复测量，并用贝塞尔公式计算实验标准偏差，选取一个样品长度为52mm测试数据见下表：

选取一个样品长度为120.35测试数据见下表： 选取一个样品长度为193.3测试数据见下表： 实际检测中只进行一次试验，测量重复性导致的测量不确定度为： 样品长度为52 mm 时：u1=s=0.006mm 样品长度为120.3mm时：u2=s=0.009mm 样品长度为193.3 mm时：u3=s=0.008mm 3.4 标准不确定度B类评定 数显游标卡尺示值不确定度为： 由校准证书知道，U95=0.02mm，k=2，则： U4=U95/k=0.02/2=0.01mm

3.5 灵敏度计算 C=?L x /?L =1 3.6计算合成标准不确定度 各输入量之间互不相关，因此 样品长度为52 mm 时： 012m m .02421=+=u u u c 样品长度为120.3mm 时 ：013mm .02422=+= u u u c 样品长度为为193.3 mm 时： 013mm .02 423=+= u u u c 3.7扩展不确定度的计算 样品长度为52mm 时： U=ku c =0.024mm （取包含因子k=2,置信概率P=95%） 样品长度为120.3mm 时：U=ku c =0.026mm （取包含因子k=2,置信概率P=95%） 样品长度为193.3mm 时：U=ku c =0.026mm （取包含因子k=2,置信概率P=95%） 4 不确定度的报告结果 样品长度为52mm 时： U=0.024 mm （取包含因子k=2,置信概率P=95%） 样品长度为120.3mm 时：U=0.026mm （取包含因子k=2,置信概率P=95%） 样品长度为193.3mm 时：U=0.026mm （取包含因子k=2,置信概率P=95%） 5 备注 1、 数显游标卡尺内量爪在52-193.3mm 范围的不确定度与外量爪一样，内量爪在测量圆形孔越小时不确定度误差越大。 2、当被测长度没有相应的不确定度时，请用插入法计算相应长度不确定度

机械机构自由度计算方法

机构自由度计算方法 机构自由度的计算例子 机 械 原 理 机构自由度的计算是机构的结构分析的重要内容。任何一个机构设计好以后，需要做的第一件事情就是计算机构的自由度。

机构自由度的计算公式是：F=3n-2p l-p h。 公式本身简单，只需要数出活动构件的数目n，低副的数目p l，高副的数目p h,则自由度就很容易计算了。 使用该公式有一个前提，就是要先判断出一些特殊情况：复合铰链，局部自由度和虚约束，在把这些情况都弄清楚后，再用上述公式计算，才可以得到正确的结果。 下面举一个例子，说明机构自由度的计算方法。计算图示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定运动。如有复合铰链、局部自由度、虚约束，请直接在题图中标出。 拿到该机构以后，第一步就是找到凸轮M，发现推杆DB尖端有一个滚子，此滚子就是局部自由度。局部自由度几乎永远出现在滚子推杆的凸轮机构中。对于该局部自由度，处理方法是把该滚子B与BD杆焊接在一起，成为一个整体。 接着考察虚约束。虚约束中最常见的就是某一个构件和机架之间有导路重合或者平行的移动副。这里FH构件就在F,G,H三个地方有三个移动副与机架相联，而这三个移动副导

路重合。此时只有一个起作用，其它的就是虚约束。对于虚约束，只保留其中一个，其它的全部拿掉。 最后考虑复合铰链。复合铰链出现在转动副的地方，如果在转动副处有2个以上的构件相联，则该铰链就是复合铰链。从上图可以看出，J点有三个构件IJ,KJ,JL相连，所以J 是复合铰链。对于复合铰链，在计算转动副的数目时，在此处留心即可，注意这里的转动副数目等于相连的构件数目减1. 综上所述，把局部自由度，虚约束，复合铰链表示出来的结果见下图 这样，把滚子B和BD焊接在一起，从而去掉局部自由度；而去掉G，H这两个虚约束；J点有两个转动副。 下面进入公式的计算。 活动构件：齿轮A，齿轮M，连杆IJ,连杆KJ，连杆JL，滑块L，连杆BD(焊接了滚子B)，连杆DE，连杆FH。共计9个。 低副：A, M, I, K, J(2)，L(2), C, D, E, F. 共计12个.{注意，这里L处一个转动副，1个移动副，不能算成复合铰链，所谓铰链是指转动副，复合意味着着多个转动副}高副：齿轮A和齿轮B之间1个，B和凸轮之间1个，共计2个。 则 由于该机构有一个原动件，原动件的数目 = 自由度的数目，所以该机构有确定的运动。

“圆筒体积的测量”的标准不确定度评定

“测量圆筒体积”不确定度评定 1、概述 根据……，在环境温度为20℃下，用 和高度H，各对圆筒的不同位置测量6次， 测量值为： 圆筒不同位置测量结果

2、数学模型 H D V ?=2)2 (π 式中：V —— 圆筒的体积；cm 3。 D —— 圆筒的直径；cm 。 H —— 圆筒的高度。cm 。 21)2(D H V c π=??= 、 H D D V c 2 2π=??= 将上表中=D 1.0081cm 、=H 10.0110cm 代入上式计算为： c 1=0.7982 cm 2， c 2=15.8526 cm 2 3、测量不确定度的来源 测量不确定度主要来源： ①、圆筒高度测量引入标准不确定度； ? 游标卡尺的本身不确定度 ? 测量人员读数引入标准不确定度 ? 圆筒高度不均匀引入标准不确定度 ②、圆筒直径测量引入标准不确定度。 ? 千分尺本身不确定度； ? 测量人员读数引入标准不确定度； ? 圆筒直径不均匀引入标准不确定度；

4、标准不确定度分量的评定 1、圆筒高度测量引入标准不确定度（u 1） ①、游标卡尺的本身不确定度（11u ） 游标卡尺的本身存在误差引入的标准不确定度根据游标卡尺的说明书〔或技术文件（如检定规程等）〕规定其最大允许误差为±0.020mm ，并经过检定且合格。假设测量值在最大允许误差范围内的概率分布为均匀分布，即，故其标准不确定度为： ②、测量人员读数引入标准不确定度（12u ） 根据游标卡尺分度值0.01mm ，按1/20来估读，则人员估读产生的测量不确定度为。 ③、圆筒高度不均匀引入标准不确定度(13u ) 在圆筒的不同位置测量H ，共测量6次，其测量数据见上表，则标准不确定度)(3H u 为： cm 000257.06 00063 .0)()(13====n H s H s u 综合上述分析，得圆筒高度测量引入标准不确定度为 cm 0000144.001.03 220/112=?=u cm 00115.03 020 .011==u

测量不确定度评定的方法以及实例

第一节有关术语的定义 3．量值value of a quantity 一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小。 例：5.34m或534cm，15kg，10s，－40℃。 注：对于不能由一个乘以测量单位所表示的量，可以参照约定参考标尺，或参照测量程序，或两者参照的方式表示。 4．〔量的〕真值rtue value〔of a quantity〕 与给定的特定量定义一致的值。 注： (1) 量的真值只有通过完善的测量才有可能获得。 (2) 真值按其本性是不确定的。 (3) 与给定的特定量定义一致的值不一定只有一个。 5．〔量的〕约定真值conventional true value〔of a quantity〕 对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值，有时该值是约定采用的。 例：a) 在给定地点，取由参考标准复现而赋予该量的值人作为给定真值。 b) 常数委员会(CODATA)1986年推荐的阿伏加得罗常数值6.0221367×1023mol-1。 注： (1) 约定真值有时称为指定值、最佳估计值、约定值或参考值。 (2) 常常用某量的多次测量结果来确定约定真值。 13．影响量influence quantity 不是被测量但对测量结果有影响的量。 例：a) 用来测量长度的千分尺的温度； b) 交流电位差幅值测量中的频率； c) 测量人体血液样品血红蛋浓度时的胆红素的浓度。 14．测量结果 result of a measurement 由测量所得到的赋予被测量的值。 注： (1) 在给出测量结果时，应说明它是示值、示修正测量结果或已修正测量结果，还应表明它是否为几个值的平均。 (2) 在测量结果的完整表述中应包括测量不确定度，必要时还应说明有关影响量的取值范围。 15．〔测量仪器的〕示值 indication〔of a measuring instrument〕 测量仪器所给出的量的值。 注： (1) 由显示器读出的值可称为直接示值，将它乘以仪器常数即为示值。 (2) 这个量可以是被测量、测量信号或用于计算被测量之值的其他量。 (3) 对于实物量具，示值就是它所标出的值。 18．测量准确度 accuracy of measurement 测量结果与被测量真值之间的一致程度。

6测量不确定度评定方法.doc

测量不确定度的评定方法 1适用范围 本方法适用于对产品或参数进行检测时，所得检测结果的测量不 确定度的评 定与表示。 2编制依据 JJF 1059 —1999测量不确定度评定与表示 3评定步骤 3.1概述：对受检测的产品或参数、检测原理及方法、检测用仪器 设备、检测时的环境条件、本测量不确定度评定报告的使用作一简要的描述； 3.2建立用于评定的数学模型； 3.3根据所建立的数学模型，确定各不确定度分量（即数学模型中 的各输入量）的来源； 3.4分析、计算各输入量的标准不确定度及其自由度； 3.5计算合成不确定度及其有效自由度； 3.6计算扩展不确定度； 3.7给出测量不确定度评定报告。 4评定方法 4.1数学模型的建立 数学模型是指被测量（被检测参数）Y 与各输入量 X i之间的函数

关系，若被测量 Y 的测量结果为 y，输入量的估计值为x i，则数学模型为 y f x1 , x2 ,......, x n。 数学模型中应包括对测量结果及其不确定度由影响的所有输入 量，输入量一般有以下二种： ⑴ 当前直接测定的值。它们的值可得自单一观测、重复观测、 依据经验信息的估计，并包含测量仪器读数修正值，以及对周围温度、大气压、湿度等影响的修正值。 ⑵ 外部来源引入的量。如已校准的测量标准、有证标准物质、 由手册所得的参考数据。 4.2测量不确定度来源的确定 根据数学模型，列出对被测量有明显影响的测量不确定度来源，并要做到不遗漏、不重复。如果所给出的测量结果是经过修正后的结果，注意应考虑由修正值所引入的标准不确定度分量。如果某一标准不确定度分量对合成不确定度的贡献较小，则其分量可以忽略不计。 测量中可能导致不确定度的来源一般有： ⑴被测量的定义不完整； ⑵复现被测量的测量方法不理想； ⑶取样的代表性不够，即被测样本不能代表所定义的被测量； ⑷对测量过程受环境影响的认识不恰如其分或对环境的测量 与控制不完善； ⑸对模拟式仪器的读数存在人为偏移；

通用卡尺测量不确定度评定细则

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通用卡尺测量结果不确定度评定细则 1 目的 2 本文件用于通用卡尺校准过程中，测量设备、人员、环境条件等因素引起的不确定度评定， 使计量人员能够准确、有效地评定通用卡尺的测量结果不确定度。 2 适用范围 本文件适用于实验室所有通用卡尺的测量结果不确定度评定。 3 引用文件 GJB 3756―1999 《测量不确定度表示与评定》 JJG 30-2012 《通用卡尺》检定规程 4 测量不确定度评估 4.1 测量标准 四等量块（10-291.8mm ）/MPE ≤（0.15-0.18）μm 4.2 被测对象 通用卡尺（0-1000mm ）/MPE ≤一个分度值 4.3 测量过程 将被检卡尺至于00级大理石平台上，同时量块恒温到规定的时间，用被检卡尺测量标准量块，比较被检卡尺的指示值与四等量块之差，即为示值误差。 4.4 通用卡尺测量结果不确定度评定 4.4.1.1 数学模型 游标卡尺的示值误差e 计算结果模型： n n n n t a L t a L L L e ???-???+-= 式中：L ——游标卡尺的示值（20℃条件下）； L n ——量块的长度（20℃条件下）； n a a 、 ——分别为游标卡尺和量块的线膨胀系数； n t t ??、——分别为游标卡尺和量块偏离温度20℃时的数值。 4.4.1.2 合成标准不确定度评定模型

由于各分量互不相关，故合成不确定度评定模型为： ()()()()r u a u Ln u u c 222++=δ 式中：()Ln u —— 由量块带来的不确定度分量； ()a u —— 由线膨胀系数带来的不确定度分量； ()r u —— 由读数误差带来的不确定度分量； 4.4.2 不确定度一览表 测量不确定度来源度分析及估算见表1。 表1 示值误差测量不确定度来源分析及估算 （注：对于数显卡尺，示值误差的不确定度来源只包括量块不确定度引入的不确定度） 4.4.3 计算标准不确定度分量 4.4.3.1 量块不确定度引入的不确定度 根据计量检定规程规定，用四等量块（其不确定度=1u 0.2μm +2×10-6L n ，k =2.58）校准通用卡尺的示值误差。对于测量下限超过300mm 的通用卡尺，采用多块不低于五等的量块研合作为标准（研合量块数量不超过3块）。 L n ≤300mm ，则()58 .221 u Ln u ? = L n ＞300mm ，不确定度为各研合量块不确定度的方和根（由于研合量块数量不超过3块，因此研合膜的厚度分散性影响可忽略不计）。则：()2 132 122 11u u u Ln u ++= 4.4.3.2 线膨胀系数引入的不确定度

测量不确定度评定实例(完整资料).doc

此文档下载后即可编辑 测量不确定度评定实例 一． 体积测量不确定度计算 1. 测量方法 直接测量圆柱体的直径D 和高度h ，由函数关系是计算出圆柱体的体积 2 4 D v π= 由分度值为0.01mm 的测微仪重复6次测量直径D 和高度h ，测得数据见下表。 表： 测量数据 计算： mm 0.1110h mm 80.010==， D 32 mm 8.8064 == h D V π 2. 不确定度评定 分析测量方法可知，体积V 的测量不确定度影响因素主要有直径和高度的重复测量引起的不确定度21u u ，和测微仪示值误差引起的不确定度3u 。分析其特点，可知不确定度21u u ，应采用A 类评定方法，而不确定度3u 采用B 类评定方法。 ①.直径D 的重复性测量引起的不确定度分量 直径D 的6次测量平均值的标准差： ()m m 0048.0=D s 直径D 误差传递系数： h D D V 2 π=?? 直径D 的重复性测量引起的不确定度分量： ()3177.0mm D s D V u =??= ②.高度h 的重复性测量引起的不确定度分量

高度h 的6次测量平均值的标准差： ()m m 0026.0=h s 高度h 的误差传递系数： 4 2 D h V π=?? 高度h 的重复性测量引起的不确定度分量： ()3221.0mm h s h V u =??= ③测微仪示值误差引起的不确定度分量 由说明书获得测微仪的示值误差范围0.005mm ±，按均匀分布，示值的标准不确定度 0.0029 q u == 由示值误差引起的直径测量的不确定度 q D u D V u ??= 3 由示值误差引起的高度测量的不确定度 q h u h V u ??= 3 由示值误差引起的体积测量的不确定度分量 ()()323233mm 04.1=+=h D u u u 3. 合成不确定度评定 ()()()3232221mm 3.1=++=u u u u c 4. 扩展不确定度评定 当置信因子3=k 时，体积测量的扩展不确定度为 3mm 9.33.13=?==c ku U 5．体积测量结果报告 () m m .93.88063±=±=U V V 考虑到有效数字的概念，体积测量的结果应为 () m m 48073±=V

测量不确定度评定例题

测量不确定度评定与表示 一．思考题 1．什么是概率分布? 答：概率分布是一个随机变量取任何给定值或属于某一给定值集的概率随取值而变化的函数，该函数称为概率密度函数。 2．试写出测量值X 落在区间[]b a ,内的概率p 与概率密度函数的函数关系式，并说明其物理意义。 答：()()dx x p b X a p b a ?= ≤≤ 式中，()x p 为概率密度函数，数学上积分代表面积。 物理意义 : 概率分布曲线 概率分布通常用概率密度函数随随机变量变化的曲线来表示，如图所示。 测量值X 落在区间[]b a ,内的概率p 可用上式计算 由此可见，概率p 是概率分布曲线下在区间[]b a ,内包含的面积，又称包含概率或置信水平。当9.0=p ，表明测量值有90%的可能性落在该区间内，该区间包含了概率分布下总面积的90%。在(一∞～+∞)区间内的概率为1，即随机变量在整个值集的概率为l 。当=p 1(即概率为1)表明测量值以100%的可能性落在该区间内，也就是可以相信测量值必定在此区间内。 3．表征概率分布的特征参数是哪些? 答：期望和方差是表征概率分布的两个特征参数。 4．期望和标准偏差分别表征概率分布的哪些特性? 答:期望μ影响概率分布曲线的位置；标准偏差σ影响概率分布曲线的形状，表明测量值的分散性。 5．有限次测量时，期望和标准偏差的估计值分别是什么? 答：有限次测量时，算术平均值X 是概率分布的期望μ的估计值。即：∑=n i i x n X 1 1＝ 有限次测量时，实验标准偏差s 是标准偏差σ的估计值。即：()() 1 1 2 --=∑=n X x x s n i i

0-150mm带表游标卡尺不确定度评定

0-150mm带表游标卡尺不确定度评定 修订日期修订 单号 修订内容摘要页次版次修订审核批准 2011/03/30 / 系统文件新制定 4 A/0 / / / 批准：审核：编制：

0-150mm带表游标卡尺不确定度评定 1 目的 保证检测数据的准确可靠，确保正确的量值传递。 2 适用范围 适用于本中心试验室0-150mm带表游标卡尺检测结果扩展不确定度的计算。 3 不确定度的评定步骤 3.1测量方法 用0-150mm带表游标卡尺直接测量被测样品。 3.2数学模型 Lx = L 式中： Lx—被检测样品的数值mm L—带表游标卡尺显示数值mm 3.3标准不确定度A类评定 选取三个不同尺寸的样品分别进行6次重复测量，并用贝塞尔公式计算实验标准偏差。 选取一个样品长度为40mm测试数据见下表： 测量次数L（mm） 1 40.04 2 40.03 3 40.02 4 40.02 5 40.04 6 40.02 平均值40.03 实验标准偏差0.010 选取一个样品长度为80mm测试数据见下表：

测量次数L（mm） 1 79.98 2 80.00 3 80.02 4 80.00 5 80.00 6 79.98 平均值80.00 实验标准偏差0.015 选取一个样品长度为120.4mm测试数据见下表： 测量次数L（mm） 1 120.43 2 120.44 3 120.46 4 120.46 5 120.45 6 120.46 平均值120.45 实验标准偏差0.013 实际检测中只进行一次试验，则测量重复性导致的测量不确定度为： 样品长度为40 mm时：u1=s=0.010mm 样品长度为80mm时：u2=s=0.015mm 样品长度为120.4 mm时：u3=s=0.013mm 3.4 标准不确定度B类评定 带表游标卡尺示值不确定度为： 由校准证书知道，u95=0.02mm，k=2，则： u4=u95/k=0.02/2=0.01mm 3.5灵敏度计算 C=Lx/L =1 3.6计算合成标准不确定度 各输入量之间互不相关，因此

测量不确定度评定程序文件

1目的 为本中心合理评定测量结果的不确定度提供依据，使测量不确定度评定方法符合国际和国相关技术规、标准的规定。 2适用围 适用于与本中心所有检测项目有关参量测量结果的不确定度评定与表示。 3职责 3.1副主任 a）负责批准测量不确定度评定报告； b）批准对外公布实验室能力时的测量不确定度。 3.2技术负责人 a）制定实验室测量不确定度评定总体计划，提出中心测量不确定度评定的总 体要求； b）组织审核、验证项目测量不确定度评定报告。 3.3检测项目负责人 a）负责项目有关参量的测量不确定度评定，编写评定报告初稿。 4程序 4.1技术负责人制定年度培训计划，聘请专家讲授JJF1059-1999《测量不确定度 评定与表示指南》，使检测人员理解测量不确定度评定的基本知识和方法。办公室协助技术负责人具体实施培训计划，负责培训容和考核结果的记录、归档。 4.2测量不确定度评定步骤（详细评定步骤参见本程序附录1） 说明测量系统时要给出如下信息：①所用检测仪器型号、资产编号、技术指 标；②校准/检定证书号、校准/检定日期和校准/检定实验室明名称。 4.2.1根据检测项目依据的技术标准/规/规程，明确被测量，简述被测量定义、测量方法和测量过程。 4.2.2画出测量系统方框图 4.2.3给出测量不确定度评定数学模型。

424根据数学模型和有关信息，列出各不确定度分量的来源，尽可能做到不遗漏不重复，主要来源有（但不限于）：所用的参考标准或标准物质（参考物质）、方法和仪器设备、环境条件、被测物品的性能和状态、操作人员等。需要指出，被测物品预计的长期性能所引起的不确定度来源通常不予考虑。 425评定各不确定度分量的标准不确定度：①不确定度A类评定采用统计方法; ②不确定度B类评定采用非统计方法。 合理地评定应依据对方法性能的理解和测量围，并利用以前的经验和资料、文献中确认的数据等。测量不确定度评定所需要的严密程度取决于①检测方法的要求；②客户的要求；③据以作出满足某技术规决定的紧限。 426计算合成标准不确定度。 427确定扩展不确定度和报告测量结果。 4.3测量不确定度报告的审核和批准 4.3.1中心技术负责人对各项目测量不确定度评定报告进行审核。必要时，可委托外单位专家审核。 4.3.2评审后的测量不确定度评定报告和测量不确定度表示意见经中心副主任批准后，作为实验室的受控技术文件打印归档，并作为作业指导书发至有关检测人员执行。 4.3.3检测项目负责人发现有关不确定度分量发生较大变化时，应及时向技术负责人或质量监督员报告并提出修改的具体意见，由技术负责人组织审核批准后实施。 4.4测量不确定度的报告和应用 在下列情况下检测实验室的检测报告（或证书）中应给出有关测量结果不确定度的信息：a）当不确定度与检测结果的有效性或应用有关时； b）客户有要求时； c）当不确定度影响到对技术标准/规限度的符合性时，（即测量结果处于技术标准/规规定的临界值附近时，测量不确定度的区间宽度对判断符合性具有重要影响）。 4.5注意事项

(推荐)游标卡尺不确定度评定

0-150mm 游标卡尺测量结果不确定度评定 1. 慨述 1.1 评定依据：JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》。 1.2 测量依据：JJG30-2012 《通用卡尺检定规程》。 1.3 环境条件：温度（20±5）℃；湿度要求不超过80％RH 。 1.4 测量标准： 5等量块，其长度尺寸的不确定度不大于U = 3.5m μ，k =2。 1.5 被测对象：测量范围为0~150mm ，分度值为0.02mm 的游标卡尺，最大允许示值误差为±0.03m m 。 1.6 测量过程：对于测量范围为0~150mm 的游标卡尺，测量点的分布不少于均匀分布的3点，本次选择示值误差测量点为：41.20mm 、81.50mm 、121.80mm 。被测游标卡尺各点示值误差以该点读数值（示值）与量块尺寸（测量标准）之差确定。 2.数学模型 a b L L L ?=- 单位：mm 式中:L ?--游标卡尺某点示值误差； a L --游标卡尺某点的实测值； b L --量块的长度尺寸。 3.输入量的标准不确定度分量评定 3.1由估值误差引入的不确定度分量u 1的评定 由游标卡尺对准估值误差引入的不确定度，采用B 类方法进行评定。 游标卡尺的分度值为0.02mm ，估值误差（半宽度）为（0.02/2=0.01）mm ，估计其均匀分布，包含因子为√3，故标准不确定度u 1为 u 1=0.01÷√3≈0.006mm 3.2由测量重复性引起的不确定度分量u 2的评定 用量块对（0～150）mm 的游标卡尺的121.80mm 检定点，连续重复测量10次，得到一组测量示值，如“表0-1”所示: 表0-1 单次测量值 单位：mm

建筑力学 自由度

2.4 平面杆件体系的自由度计算 教学要求 掌握实际自由度分析方法,了解计算自由度的计算方法。 2.4.1 平面杆件体系自由度 （1）实际自由度S（即前面讲的“运动自由度”）：体系运动时，可以独立变化的几何参数数目，也就是确定该体系运动所需要的独立参数数目。之所以称之为实际自由度，是为了与下面讲的计算自由度相区别。 S = （各部件自由度总和a）－（必要约束数总和c）（2-1）（2）计算自由度W W = （各部件自由度总和a）－（全部约束数总和d）（2-2） 由上式可见，计算自由度是由体系部件的自由度和全部约束计算而得，但没有区别非多余约束和多余约束。因此，一般地说，计算自由度不一定就是实际自由度。 多余约束数n：等于实际自由度与计算自由度之差，即： n = S －W （2-3） 图2-25 分析： 自由度S=a－c=2－2=0；计算自由度W=a－d=2－4=－2 ［讨论］： W > 0 则S > 0 几何可变 W = 0 则S = n 若n = 0 几何不变 W = 0 则S = n 若n > 0 几何可变 W < 0 则n > 0 体系有多余约束,但不一定几何不变。 结论： W ≤0只是几何不变的必要条件，不是充分条件。 各部件自由度总和a=2（1个自由点）；约束总数d=4；其中：非多余约束c=2； 2.4.2 约束的计算

（1）刚片内部多余约束。 n=0 n=1 n=2 n=3 图2-8 刚片内部多余约束 ［注释］自由端n=0；一根链杆n=1；一个铰n=2；一个刚结n=3； （2）单约束和复约束 a．铰结点 图2-9a 单铰图2-9b 复铰 1单铰=2个约束复铰=（n－1）单铰＝2（n－1）个约束 b．刚结点 图2-11a 单链图2-11b 复链 1单链杆=1个约束1复链杆= （2×n-3）单链=（2×n-3）个约束杆 2.4.3 平面体系的计算自由度W 的求法 （1）刚片法：体系看作由刚片组成，铰结、刚结、链杆为约束。 刚片数m ； 约束数：单铰数h ，简单刚结数g ，单链杆数b 。 W = 3m - 2h - 3g - b （2-4） （2）节点法：体系由结点组成，链杆为约束。 结点数j ； 约束数：链杆（含支杆）数b 。 W = 2j – b （2-5） （3）组合算法

0-200mm深度游标卡尺不确定度评定

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0-200mm深度游标卡尺不确定度评定 1 目的 保证检测数据的准确可靠，确保正确的量值传递。 2 适用范围 适用于本中心试验室0-200mm深度游标卡尺检测结果扩展不确定度的计算。 3 不确定度的评定步骤 3.1测量方法 用0-200mm深度游标卡尺直接测量被测样品。 3.2数学模型 Lx = L 式中： Lx—被检测样品的数值mm L—带表游标卡尺显示数值mm 3.3标准不确定度A类评定 选取三个不同尺寸的样品分别进行6次重复测量，并用贝塞尔公式计算实验标准偏差。 选取一个样品长度为52mm测试数据见下表：

选取一个样品长度为120.35mm测试数据见下表： 选取一个样品长度为193.3mm测试数据见下表： 实际检测中只进行一次试验，则测量重复性导致的测量不确定度为： 样品长度为52 mm时：u1=s=0.011mm 样品长度为120.35mm时：u2=s=0.009mm 样品长度为193.3mm时：u3=s=0.011mm 3.4 标准不确定度B类评定 深度游标卡尺示值不确定度为： 由校准证书知道，u95=0.02mm，k=2，则： u4=u95/k=0.02/2=0.01mm

3.5 灵敏度计算 C=?Lx/?L =1 3.6计算合成标准不确定度 各输入量之间互不相关，因此 样品长度为52 mm 时： 015m m .02421=+=u u u c 样品长度为120.35mm 时： 013mm .02422=+=u u u c 样品长度为193.3 mm 时： 015m m .02423=+= u u u c 3.7扩展不确定度的计算 样品长度为52mm 时： U=ku c =0.030mm （取包含因子k=2,置信概率P=95%） 样品长度为120.4mm 时：U=ku c =0.026mm （取包含因子k=2,置信概率P=95%） 样品长度为192mm 时： U=ku c =0.030mm （取包含因子k=2,置信概率P=95%） 4 不确定度的报告结果 样品长度为52mm 时： U=0.030 mm （取包含因子k=2,置信概率P=95%） 样品长度为120.35mm 时：U=0.026mm （取包含因子k=2,置信概率P=95%） 样品长度为193.3mm 时： U=0.030mm （取包含因子k=2,置信概率P=95%） 5 备注 1、 带表游标卡尺内量爪在52-193.3mm 范围的不确定度与外量爪一样，内量爪在测量圆形孔越小时不确定度误差越大。 2、当被测长度没有相应的不确定度时，请用插入法计算相应长度不确定度