建材检验测量不确定度的评定

建材检验测量不确定度的评定

杜巍,成培燕

内蒙古自治区产品质量检验研究院 内蒙古呼和浩特市 010070

摘要:概述了引入不确定度的原因，分析了测量误差与测量不确定度的区别，介绍了测量不确定度的分类及评定方法，并给出实例加以说明。

关键词:建材检验；测量不确定度；测量误差；评定方法；优化方式

前言

在建材检验中，检验结果的表示通常采用测量误差来表示。但作为一个测量结果，应有相应的质量指标来衡量测量结果的质量品质，以确定其可信程度和可靠性。单一的用误差来定量评价测量结果的质量是不科学的、不合理的，因此，目前在给出完整的测量结果时普遍采用了测量不确定度这一概念。其定义为:与测量结果相关联的参数，表征合理赋予的被测量之值的分散性。该参数用标准偏差或其倍数表示，说明了测量结果的置信水平的区间和半宽。测量结果的质量如何很大程度上取决于其测量不确定度的大小。完整的测量结果必须附有不确定度说明才是有意义的。

1测量不确定度与测量误差的区别

(1)测量不确定度是无符号的参数,用标准差或标准差的倍数或置信区间的半宽表示；测量误差是有正负号的量值;(2)测量不确定度表明被测量值的分散性；测量误差表明测量结果偏离真值;(3)测量不确定度与人们对被测量、影响量及测量过程的认识有关；测量误差是客观存在的，不以人的认识程度而改变;(4)测量不确定度可以由人们根据实验、资料、经验等信息进行评定，从而可以定量确定，评定方法有A、B两类；测量误差由于真值未知，往往不能准确得到，只能得到其估计值;(5)测量不确定度分量评定时一般不必区分其性质；测量误差按性质可分为随机误差和系统误差两类;(6)测量不确定度不能用不确定度对测量结果进行修正；测量误差在已知系统误差的估计值时可以对测量结果进行修正，得到已修正的测量结果。

2测量不确定度的分类

不确定度依据评定方法可归纳为A、B两类。但它们之间并不存在着本质的区别。它们都基于概率分布，并都用方差或标准差表征。只是评定方法不同而已。A类方法评定，是指对观测列进行统计分析的方法进行评定，可以是平均值的实验标准差或是极差，它通常比其他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测量次数。原则上所有的不确定度分量都可以采用A类评定，只要你有足够多的时间和资源，但实际上这并非现实和经济可行，很多不确定分量还必须用非统计的方法来评定，这就是B类不确定评定。它是按现有信息资料加以评定，所用信息一般有(1)以前的观测数据有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验;(2)生产部门提供的技术说明书;(3)校准证书、检定证书或其他文件提供的数据、准确度等别或级别;（4）手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度。如果能合理使用B类不确定度的全部信息，那么，B类和A类评定一样可靠。

3测量不确定度评定方法

(1)A类标准不确定度的评定:用平均值的实验标准差表示式中S是被单次测量的实验标准偏差，用贝塞尔公式计算。

(2)B类标准不确定度的评定:u(b)=a/k

式中:a是置信区间半宽，例如压力试验机可以是其精度区间，k是对应于置信水准的包含因子，一般k取。

(3)扩展不确定度:为了提高置信水平，用包含因子k乘以合成不确定度得到的一个区间来表示:U=k﹒u(c)

式中:k为包含因子，通常取k=2或k＝3。在扩展不确定度的评定中，取k＝2还是k＝3，这本身并不重要，因为合成标准不确定度并没有任何变化，仅表明取的置信区间或将标准不确定度扩大的倍数不同而已。（5）测量不确定度的报告与表示:一个完整的测量结果应该包含二个基本量，一是被测量的最佳估计值；另一个就是描述该测量结果分散性的量，即测量不确定度。如a＝100.02147g，U=0.70mg；k＝2。测量不确定度评定最终结果最多保留两位有效数字。

4实际运用

现以混凝土抗压强度试验为例，来简述建材检验中测量不确定的评定方法。1.确定观测列由于混凝土抗压强度试验是破坏性试验，不可能用标准件来进行重复多次的试验，必须用在试验室内采用同一配合比、在相同的条件下制作和养护的多组混凝土抗压强度试块来代替标准试块。现按C30设计的10组试件，测得的抗压强度(MPa)分别为44.4,44,6,44.9,44.1,44.3,43.8,43.9,43.6,44.7,44.9。

2.A类标准不确定度评定

1 0次测量的抗压强度平均值=44.3(MPa),实验标准偏差由贝塞尔公式得S=0.45MPa，则A类标准不确定度为:

u(a)=√10|＝0.15(MPa)5.3 B类标准不确定度评定压力试验机精度为±1%，服从均匀分布，a=44×1%=0.44(MPa)。取k=√3|,,则B类标准不确定度为:u(b)=a/k=0.44/√3|＝0.25(MPa)

3.合成标准不确定度的评定不确定度分量u(a)与u(b)无关，则合成标准不确定度为:

4.扩展不确定度的评定取包含因子k=2，则扩展不确定度为:U=k﹒u(c)＝0.29×2＝0.58(MPa)

5.测量不确定度的报告与表示此C30混凝土抗压强度的测量及不确定度评定结果为：=44.3（MPa）U＝0.58(MPa)

(k=2)建材检验中其它试验的测量结果的不确定度评定也可以参照上述评定方法和步骤进行。

5提高建材检验数据准确性

1.正确选择检验标准依据。检测数据是否真实，直接反映在数据上，只有全面保证数据真实精准，才能体现建材的质量。相关质检机构要设定出合理的标准，在一定的标准规范内对建材进行质量检验，通过技术标准对产品进行约束，建立起科学、公正、准确的检验报告。选用标准时一定要根据产品特点进行设定，不能脱离实际，随意制定标准，否则就会形成不公正的检测结果与数据，影响市场竞争发展。

2.实验数据处理。任何一种产品的检测均会出现误差，所以说，检测过程中一定要全面避免出现大的误差，使误差减少到最低，这样检测的结果才更加精准，反映建材本质，对建材试验结果进行适当处理是必需的过程。对数据处理的时候，一定要注意数据的计算，不能将实验数据简单求平均值，要对不合理的数据进行分析，找到不合理的原因，通过取舍得到最公正的数值，数据处理过程中，要根据相关标准核定技术指标，必要时进行复检。

3.建筑材料测量误差来源。检测数据误差有多种成因，如果出现大的误差就无法得到公正的数据，误差来自以下几个方面：一是仪器设备出现问题，导致的误差。仪器设备选择不当，不能真实反映建材本身情况，或者是测量过程中仪器设备本身缺陷造成了误差，同时，一些操作人员没有正确使用设备，也对试验结果造成误差；二是检测工作态度不严谨。一些检测人员没有认真对待检验过程，马马虎虎对待检测工作，重要性认识不足，特别是对样本的选择，随意性大，为了省事，一些样品根本就不是来自于施工材料现场，违反了检测中样品必须真实的原则。

结束语

现代建筑对材料的选择越来越多，市场中的建材质量各有差异，只有全面保证建材质量，才能提高建筑质量。建材检验检测数据是衡量建材质量优劣的主要依据。建材检测所得数据准确性能从本质上反映建材标准质量。应选择正确检验方法，不断提高管理能力，才能减少试验误差，力求用最精确、最有效的数据还原建材质量，确保建筑工程材料供应符合建设标准。

参考文献：

[1]宋明顺.测量不确定度评定与数据处理[M].北京:中国计量出版社,2000．

[2]施昌彦.测量不确定度评定与表示指南[M].北京:中国计量出版社,2005．

[3]GB50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准。