CNAS-TRL-007-2018 建设领域典型检验检测设备计量溯源在检测结果不确定度评定中的应用

发布日期：2018年9月15日CNAS技术报告建设领域典型检验检测设备计量溯源在检测结果不确定度评定中的应用中国合格评定国家认可委员会CNAS-TRL-007:2018第1页共45页发布日期：2018年9月15日目录1适用范围................................................................................................................................22参考文件................................................................................................................................23术语和定义............................................................................................................................24测量结果的不确定度评定....................................................................................................3附录A混凝土用热轧带肋钢筋抗拉强度的不确定度评定................................................14附录B混凝土立方体抗压强度的不确定度评定................................................................19附录C保温材料导热系数测量不确定度的评定................................................................24附录D水泥烧失量检测结测量不确定度评定....................................................................29附录E室内环境空气中TVOC浓度测量不确定度评定......................................................31附录F沥青混合料马歇尔稳定度测量不确定度评定.........................................................35附录G沥青针入度不确定度评定.........................................................................................38附录H钢筋保护层厚度测量结果的不确定度评定.............................................................43CNAS-TRL-007:2018第2页共45页发布日期：2018年9月15日建设领域典型检验检测设备计量溯源在检测结果不确定度评定中的应用1适用范围本报告主要描述了建设领域检测结果不确定度评定过程中的术语、定义、评定步骤以及检测设备及其计量溯源对检测结果不确定度的贡献，并给出了建设领域几个典型参数的不确定度评估实例。本文件适用于建设领域检测结果的不确定度评定。2参考文件本报告主要参考了以下文件。JJF1001-2011通用计量术语及定义JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示CNAS-CL01-G002测量结果的溯源性要求3术语和定义JJF1001界定的定义适用于本文件，为了便于取用，在本文件中列出测量不确定度（简称不确定度）：根据所用到的信息，表征赋予被测量量值分散性的非负参数。注1：测量不确定度包括由系统影响引起的分量，如与修正量和测量标准所赋量值有关的分量及定义的不确定度。有时对估计的系统影响未作修正，而是当作不确定度分量处理。注2：此参数可以是诸如称为标准测量不确定度的标准偏差（或其特定倍数），或是说明了包含概率的区间半宽。注3：测量不确定度一般由若干分量组成。其中一些分量可根据一系列测量值的统计分布，按测量不确定度的A类评定进行评定，并可用标准差表征。而另一些分量则可根据基于经验或其他信息所获得的概率密度函数，按测量不确定度的B类评定进行评定，也用标准偏差表征。注4：通常，对于一组给定的信息，测量不确定度是相应于所赋予被测量的值的。该值的改变将导致相应的不确定度的改变。标准不确定度：以标准偏差表示的测量不确定度。合成标准不确定度：由在一个测量模型中各输入量的标准测量不确定度获得的输出量的标准测量不确定度。相对标准不确定度：标准不确定度除以测得值的绝对值。CNAS-TRL-007:2018第3页共45页发布日期：2018年9月15日示值误差：测量仪器示值与对应输入量的参考量值之差。最大允许测量误差（简称最大允许误差又称误差限）：对给定的测量、测量仪器或测量系统，由规范或规程所允许的，相对于已知参考量值的测量误差的极限值。扩展不确定度（全称扩展测量不确定度）：合成标准不确定度与一个大于1的数字因子的乘积。4测量结果的不确定度评定4.1测量结果的不确定度的评定步骤一般为：4.1.1被测量及测量方法概述被测量的测量结果与测量方法密切相关，对测量对象和测量方法进行清晰而准确的描述，是保证测量结果的准确性并客观评估其不确定度的基础，因此在评定测量结果的不确定度时，首先应对被测量的定义及量纲进行说明，并概述具体的检测方法，如环境要求及其控制情况，所用仪器设备及其溯源情况，取样和样品的处理、结果的计算及修约以及过程中是否存在近似和假设等。4.1.2建立测量模型建设领域检验检测中，有些检测参数可以根据测量方法给出明确的测量模型，但有些是无法建立明确的测量模型或者测量模型的建立很复杂。对于可以直接建立测量模型的，可以用直接评定法评定检测结果的不确定度。直接评定法是指在试验条件（检测方法、环境条件、测量设备、被测对象、检测过程等）明确的基础上，建立由检测原理所给出的数学模型，即输出量Y与若建立测量模型分析各输入量的不确定度分量针对输入量的不确定度分量，给出标准不确定度的评定方法，并计算出各分量的标准不确定度计算合成标准不确定度（被测量的标准不确定度）被测量及测量方法概述需要时，计算并说明各输入量的分布及灵敏系数等信息给出包含不确定度的检测结果计算各输入量的标准不确定度计算扩展不确定度不确定度来源分析CNAS-TRL-007:2018第4页共45页发布日期：2018年9月15日干个输入量iX之间的函数关系12()nY=fXXX，，…，。如果对数学模型中的所有输入量进行了测量不确定度的评定，并且由检测方法所确定的数学模型能较容易的求出所有输入量的灵敏系数以及各输入量之间具有明确的相关性时，采用直接评定法是可行的。对于不能建立明确测量模型的或测量模型的建立很复杂，可采用综合评定法评定检测结果的不确定度。综合评定法的思路是在试验过程满足相关标准的条件下，通过大量的重复测量将样品、环境、人员等带来的不确定度进行综合评定，然后再将仪器设备、数值修约等带来的不确定度分量进行合成。综合评定法的数学模型可以写成：12nY=X+X+X…。4.1.3不确定度来源分析不确定度评定时，应尽量找出不确定度的来源。检验检测中，可能导致测量不确定度的因素很多，主要有：4.1.3.1被测量的定义不完整被测量定义不完整将导致方法偏差。一般情况下被测量的定义比较完整，只是实现定义的手段可能存在近似和假设，定义不完整的情况比较少见。4.1.3.2复现被测量的测量方法不理想测量方法与程序的规定不够严密，执行方法和程序上存在差异等。在建设工程检测领域，很多参数的检测有基础法和代用法，一般情况下，基础法是按被测量的定义研究的测量方法，代用法时是从实践经验中总结出的得到普遍认可的方法。两种方法的检测结果可能相同，但两种方法带来的测量结果不确定度可能是不同的。4.1.3.3取样的代表性不够，即被测样本可能不完全代表所定义的被测量取样带来的不确定度包括取样的代表性、试样均匀性等。在建设工程领域，有些样品是非匀质的（如混凝土试件），有些样品的检测需要实验室制备具有一定要求的测试样品（如水泥胶砂强度试件）；并且很多测试是具有破坏性的，无法重复检测。因此，样品带来的不确定度一般是不能忽略的。一般情况下，我们所说的“测量不确定度”是指测量程序导致的结果不确定度，主要包含了测试样品的均匀性和制样的重复性导致的不确定度，并不能代表批量物质物理特性的不确定度。样品均匀性和/或制样重复性带来的测试结果的不确定度可以用A类评定方法进行评定，可以按照要求提前制备一批样品（为了减少自由度的影响一般需要10个及以上样品），在重复条件下对该批样品进行测试，然后用贝塞尔公式计算出单个样品的标准差即为单个样品的标准不确定度。在实际检测中，对相同或同类样品的检测，可以利用上述估算得出的单个样品的标准不确定度求出一组样品CNAS-TRL-007:2018第5页共45页发布日期：2018年9月15日平均值的标准不确定度。4.1.3.4测试环境的影响测量工作都是在一定的环境条件下进行的，对测量受环境条件的影响认识不足或对环境条件的测量不完善将带来检测结果的不确定度。当环境对测试结果影响较大时，对环境条件的要求往往比较严格，当环境对测试结果影响较小时，对环境条件的要求往往比较宽泛。但是不管怎样，环境条件不可能是一成不变的。建设领域中，很多样品的养护和测试需要在有一定要求的恒温恒湿室进行，恒温恒湿条件的波动以及对环境条件测量的不完善，都会带来测量结果的不确定度。4.1.3.5测量仪器的不确定度测量仪器在制造过程中，其计量特性如最大允许误差、灵敏度、鉴别力、分辨力、死区及稳定性等均会带来不确定度，一般情况下将其简称为仪器设备的不确定度。仪器设备的不确定度一般采用B类评定。4.1.3.6测量标准或标准物质提供的标准值的不准确性测量标准或标准物质提供的标准值是一个相对的概念，其满足有关溯源要求时即视为标准值，实际上标准值本身也是带有测量不确定度的。但是在建设领域检测过程中，测量标准或标准物质的标准值的不确定度以及校准结果本身的不确定度往往较小，往往给予忽略（不确定度评估实例中可以看到）。4.1.3.7引用的常数或其他参数值的不准确在从输入量到输出量的计算过程中时，往往会引用些常数，如π、2等，这些数不是准确数，因此会带来不确定度。当有效位数足够时，可以忽略其带来的不确定度。4.1.3.8测量方法和测量程序的近似和假设在实际检测中，测量方法和测量程序的近似和假设会带来测量结果的不确定度。如：热轧带肋钢筋抗拉强度测试过程中，内径在一定范围内时，按公称直径计算所带来的不确定度；混凝土凝结时间测试计算时，曲线的拟合带来的不确定度。4.1.3.9测量重复性测量的重复性主要体现的是随机效应带来的不确定度，一般采用A类评定。4.1.3.10其他除上述因素外，其他因素也会带来测量结果的不确定度。如：对测试方法规定的精度进行修约导致最终结果的不确定度。结果修约导致的不确定度一般采用B类评定。在实际测量中，除了定义带来的不确定度外，可从样品、测量仪器、测量环境、测量人员、测量方法等方面全面考虑，特别要注意对测量结果影响较大的不确定度来源，应尽量做到不遗漏、不重复。CNAS-TRL-007:2018第6页共45页发布日期：2018年9月15日4.1.4标准不确定度的评定标准不确定度按评定方法分为：A类评定、B类评定。A类评定是用对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度，B类评定是用不同于对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度。4.1.4.1标准不确定度的A类评定（1）标准偏差法用贝塞尔公式计算出的试验标准偏差s来表示A类评定标准不确定度（typeAevalua