CNAS-GL016-2020 石油石化领域理化检测测量不确定度评估指南及实例

2020年2月18日发布2020年2月18日实施CNAS-GL016石油石化领域理化检测测量不确定度评估指南及实例GuidanceandillustrationonUncertaintyEstimationinPhysicalandChemicalTestingintheFieldofPetroleumandPetrochemicals中国合格评定国家认可委员会CNAS-GL016:2020第1页共66页2020年2月18日发布2020年2月18日实施前言本文件根据JJF1059.1-2012，对CNAS-GL28：2010《石油石化领域理化检测测量不确定度评估指南及实例》进行了修订。本文件编号为CNAS-GL016，旨在为石油石化理化检测实验室进行不确定度评定提供指导，并不增加对CNAS-CL01《实验室能力认可准则》的要求。本文件代替：CNAS-GL28:2010。相对于CNAS-GL28:2010，本文件主要修订内容如下：——本版本为全面修订，术语和定义内容简化，直接参考JJF1001和JJF1059.1-2012中术语和定义；增加了石油石化领域测量不确定度评定的2种常用方法介绍，即GUM法和top-down法；改进了测量不确定度GUM法评估的基本流程。——增加了附录A易混淆名词和术语，便于实验室更好地理解不确定度相关定义。——修改CNAS-GL28:2010中附录A，详见附录B。——增加了附录C常用小容量玻璃仪器的允差，便于实验室评估相关分量时参考使用。——修改CNAS-GL28:2010中实例附录E即：闪点不确定度的评定，详见附录D2。——删除CNAS-GL28:2010中的5个实例：附录B、附录C、附录D、附录F、附录G。——增加了典型物理项目测量不确定度的评估实例，包括燃料油运动粘度、柱状岩心液测渗透率，详见附录D1、附录D3。——增加了典型化学项目测量不确定度的评估实例，包括柴油酸度、柴油中硫含量、汽油中锰含量、驱油用聚丙烯酰胺水解度，详见附录D4、附录D5、附录D6和附录D7。其中附录D6采用了top-down方法评估不确定度。CNAS-GL016:2020第2页共66页2020年2月18日发布2020年2月18日实施目录前言.........................................................................................................................11目的和适用范围...................................................................................................32规范性引用文件...................................................................................................33术语和定义..........................................................................................................34测量不确定度评定的GUM法..............................................................................35自上而下（top-down）的测量不确定度评定方法.............................................126不确定度的报告与表示.......................................................................................12附录A易混淆名词和术语.....................................................................................15附录B石油石化理化检测中主要测量不确定度分量的评估实例............................18附录C常用小容量玻璃仪器的允差.......................................................................29附录D实例...........................................................................................................31附录D1燃料油运动粘度测量不确定度的评估......................................................31附录D2发动机油闪点测量不确定度的评估..........................................................35附录D3柱状岩心液测渗透率测量不确定度的评估...............................................39附录D4车用柴油酸度测量不确定度的评估..........................................................43附录D5紫外荧光法测定柴油中硫含量的测量不确定度评估.................................49附录D6用Top-down方法评估汽油中锰含量的测量不确定度.............................56附录D7驱油用聚丙烯酰胺水解度测量不确定度的评估........................................60CNAS-GL016:2020第3页共66页2020年2月18日发布2020年2月18日实施石油石化领域理化检测测量不确定度评估指南及实例1目的和适用范围本文件是为石油石化领域理化检测实验室提供测量不确定度的评估指南和实例。本指南描述了石油石化领域理化检测中测量结果不确定度评估的术语和定义、测量不确定度评定的GUM法、自上而下（top-down）的测量不确定度评定方法、不确定度的报告与表示。本指南适用于石油石化领域理化检测实验室检测中测量结果不确定度的评估。2规范性引用文件下列文件中的条款通过引用而成为本文件的条款。凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括修改单）适用于本文件。GB/T27411检测实验室中常用不确定度评定方法与表示JJF1001通用计量术语及定义JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示ISO/IECGUIDE98-3-2008测量的不确定性第3部分：测量不确定性的表达指南3术语和定义JJF1001和JJF1059.1-2012界定的术语和定义适用于本文件。部分常用的易混淆名词和术语见附录A。4测量不确定度评定的GUM法4.1测量不确定度GUM法的介绍JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》是根据十多年来我国实施JJF1059-1999的经验及最新国际标准ISO/IECGUIDE98-3:2008《UncertaintyofCNAS-GL016:2020第4页共66页2020年2月18日发布2020年2月18日实施measurement–Part3:Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement》（简称GUM）制定，这种方法可称之为Bottom-up方法，即从下而上或自底向上的方法。4.2测量不确定度GUM法评估的基本流程4.2.1评估测量不确定度的基本流程用GUM法评估测量不确定度的一般流程如下：图1用GUM法评定测量不确定度的一般流程4.2.2测量不确定度的来源分析测量不确定度的来源分析尤为重要，这是因为将检测过程中引入不确定度的来源分析清楚，是顺利、准确、可靠地进行评定的基础。从影响测量结果的因素考虑，测量结果的不确定度一般来源于：被测对象、测量仪器、测量环境、测量人员和测量方法。特别要注意对测量结果影响较大的不确定度来源，应避免重复和遗漏。在实际测量中，根据石油石化检测的特点产生不确定度的因素大致可归纳为：a)取样、制样、样品储存及样品本身引起的不确定度。例如样品不均匀、不稳定及制样过程引入的不确定度。b)检测过程中使用的天平、砝码、容量器皿、千分尺、游标卡尺等计量器具本身存在的误差引起的不确定度。即使对其量值进行了校准，还存在校准的不确定度（但要小得多）。分析不确定度来源和建立测量模型评定标准不确定度ui计算合成标准不确定度uc确定扩展不确定度U或Up报告测量结果CNAS-GL016:2020第5页共66页2020年2月18日发布2020年2月18日实施c)测量条件变化引入的不确定度。如容量器具及其所盛溶液由于温度的变化而引起体积的变化。d)标准物质的参考值、基准物质的纯度等引入的不确定度。e)测量方法、测量过程等带来的不确定度。例如，测量环境、测量条件控制不当而导致沉淀、滴定终点的变动；标准物质和工作曲线基体与样品组成不匹配；基体不一致引起的空白、背景和干扰的影响；样品难分解而导致分解彻底程度不一致；实验设备、环境对测量的污染变动等。f)工作曲线的线性及其变动性、测量结果的修约引入的不确定度。g)模拟式仪器读数存在的人为偏差。如电光分析天平、滴定管、移液管、分光光度计刻度重复读数的不一致。h)数字式仪表由于指示装置的分辨力引入的指示偏差。如输入信号在一个已知区间内变动，却给出同一示值。i)引用的常数、参数、经验系数等的不确定度。如原子量、理想气体常数等。j)测量过程中的随机因素，及随机因素与上述各因素间的交互作用，表现为在表面上看来完全相同的条件下，重复测量量值的变化。这些产生不确定度的因素不一定都是独立的，例如，第j项可能与前面各项存在一定相关性。一定条件下，某些因素可能是不确定度的主要贡献者，而另一些可能贡献极微，可以忽略不计。检测过程中，可能还有一些尚未认识到的系统效应，目前还不太可能在不确定度评估中予以考虑，但它可能导致测量结果的偏差。4.3标准不确定度的A类评定A类评定通常有以下几种方法：a)贝塞尔法以贝塞尔公式计算的标准偏差来表示，对Y进行n次独立测量，单次测量结果标准不确定度u(xi)就等于实验标准偏差s：s=1)(21nxxnii要注意的是：（1）最终测量结果由同一个实验室得出，则多次测量必须在重复性测量条件下进行。重复性的条件指：--相同的测量程序；CNAS-GL016:2020第6页共66页2020年2月18日发布2020年2月18日实施--相同的测量人员；--在相同条件下使用相同的测量设备；--相同的地点；--短时间内重复测量，所谓短时间，一般理解为其它条件能充分保证的时间。（2）从理论上说，测量次数越多，通过它们所得出的实验标准偏差越可靠。但当测量次数越大，重复性条件就越难以保证，测量所用的时间也就越长。因此，必须根据测量的精度要求、测量的水平、测量的实际用途选取适当的测量次数。一般要求测量次数不小于10。（3）报出测量结果时，通常为未修正的结果，如有修正值或修正因子，应对其进行适当修正才能作为最终测量结果。当修正值或修正因子的不确定度可以忽略时，是否修正，与其分散性无关。b）预评估标准偏差法在日常开展的同一类检测中，如果测量系统稳定，测量重复性无明显变化，则可用该系统以与测量被检测样品相同的测量程序、操作者、操作条件和地点，预先对一典型样品进行𝑛次测量（一般𝑛不小于10），由贝塞尔公式计算单次测得值的标准偏差s(𝑥𝑖)，以此作为测量不确定度的A类评估。在某个样品实际测量时可以只测量𝑛′次，并以𝑛′次独立测量的