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單臺儀器檢定結(jié)論用戶風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生原因和控制方法

來源: http://yuanweishulai.cn  類別:實(shí)用技術(shù)  更新時(shí)間:2015-03-25  閱讀

  公稱值或示值作為被測物理量的約定真值,看被檢儀器的測量結(jié)果與此約定真值之間的偏差是否符合被檢儀器的準(zhǔn)確度指標(biāo),并做出被檢儀器合格或不合格的結(jié)論。在這中間,測試不確定度比是一個(gè)極其重要的參數(shù)。它表明檢定所使用的標(biāo)準(zhǔn)是否合格及檢定結(jié)論是否可靠。所謂測試不確定度比Rtu是指被檢儀器的測量不確定度uuut和標(biāo)準(zhǔn)的測量不確定度一般認(rèn)為,當(dāng)Rtu在3141時(shí),近年來,一些進(jìn)口儀器的測量不確定度uuut越來越小,廠家給出的儀器的準(zhǔn)確度指標(biāo)限Ls也隨之越來越小Ls=kuuut其中,k為與指標(biāo)置信度對應(yīng)的覆蓋因子。所謂的儀器準(zhǔn)確度指標(biāo)限是指廠家對用戶的一種承諾:儀器的示值將落在被測量真值兩側(cè)Ls范圍內(nèi),也就是說,被測量真值將落在儀器的示值兩側(cè)Ls范圍內(nèi)。如果儀器的計(jì)量特性是高斯的,k=2相應(yīng)于上述承諾具有95.45%的置信度,而k=3相應(yīng)于上述承諾有99.70%的置信度。在檢定時(shí),實(shí)驗(yàn)室一般不考慮這些因素。只要被檢儀器的示值和標(biāo)準(zhǔn)的示值之間的偏差小于Ls,將判定被檢儀器為合格,因?yàn)檫@符合廠家的承諾;反之為不合格。目前國內(nèi)不少校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室普遍遇到測試不確定度比達(dá)不到31或41的尷尬局面。勉強(qiáng)給出的檢定結(jié)論不可避免含有用戶風(fēng)險(xiǎn)Cr,即把原本不合格的儀器誤判為合格的風(fēng)險(xiǎn);或廠家風(fēng)險(xiǎn)Cp,即把原本合格的儀器誤判為不合格的風(fēng)險(xiǎn)。其中用戶風(fēng)險(xiǎn)Cr又可按大量檢定結(jié)論這一總體或單個(gè)檢定結(jié)論這一個(gè)體進(jìn)一步細(xì)分為總體用戶風(fēng)險(xiǎn)Crp和單個(gè)檢定結(jié)論的用戶風(fēng)險(xiǎn)Crs.已有不少文章對總體用戶風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了論述,但對單個(gè)檢定結(jié)論的用戶風(fēng)險(xiǎn)則鮮有相關(guān)的論述。本文針對后者進(jìn)行研究,并給出相應(yīng)的解決辦法。

  單臺儀器檢定結(jié)論的用戶風(fēng)險(xiǎn)所謂單臺儀器檢定結(jié)論的用戶風(fēng)險(xiǎn)Crs,是指通過檢定把某一臺原本不合格的儀器誤判為合格的可能性。是其產(chǎn)生原因的示意圖。其中假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和被檢儀器的計(jì)量特性均是高斯的,即被測量的真值將以高斯變量的形式落在示值的兩側(cè),這符合大多數(shù)儀器或標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際情況。t為檢定中標(biāo)準(zhǔn)的示值和被檢儀器的示值之差。為了方便起見,圖中將被檢儀器的示值設(shè)置為零,這樣Ls就代表被檢儀器的準(zhǔn)確度極限。此外,還可將中的橫坐標(biāo)看作是用被檢儀器的不確定度uuut為單位進(jìn)行了分度。進(jìn)行了uuut=1這樣的歸一化處理后,圖形更具簡潔性和一般性就成為量綱為一的歸一化示值差式中:a代表標(biāo)準(zhǔn)的示值;b代表被檢儀器的示值;uut是被檢儀器計(jì)量特性曲線的標(biāo)準(zhǔn)差,一般情況下它也等于被檢儀器的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uuut.

  量綱一規(guī)一化測量法單次檢定結(jié)論的用戶風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生原因示意被測量的真值x位于Ls之外,儀器應(yīng)判定為不合格。但因?yàn)闄z定過程中實(shí)際得到的t值位于Ls之內(nèi),所以儀器將被誤判為合格,用戶風(fēng)險(xiǎn)由此產(chǎn)生。這就是說,用戶風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生于兩個(gè)事件的共同出現(xiàn):被測量的真值x落在UUT示值兩側(cè)的Ls之外(事件A),即|x|>Ls或|x|>k;檢定過程中實(shí)際得到的那個(gè)STD和UUT的歸一化示值差t落在Ls之內(nèi),亦即tk(事件B)。用戶風(fēng)險(xiǎn)對應(yīng)于這兩個(gè)事件的聯(lián)合概率。由概率知識可知,事件A和事件B的聯(lián)合概率,等于事件A的概率,乘以事件A存在條件下事件B的概率,亦即條件概率。單臺儀器檢定結(jié)論的廠家風(fēng)險(xiǎn)所謂單臺儀器檢定結(jié)論的廠家風(fēng)險(xiǎn)Rps,是指通過檢定把一臺原本合格的儀器誤判為不合格的可能性。是其產(chǎn)生原因的示意圖。與類似,中將被檢儀器的示值設(shè)置為零,這樣Ls就代表被檢儀器的準(zhǔn)確度極限。其中t為標(biāo)準(zhǔn)和被檢儀器的歸一化示值差,即用被檢儀器的不確定度uuut歸一化處理后的示值差。如圖所示,被測量的真值x位于Ls之內(nèi),儀器應(yīng)判定為合格。但因?yàn)闄z定過程中實(shí)際得到的t值位于Ls之外,所以儀器將被誤判為不合格,廠家風(fēng)險(xiǎn)由此產(chǎn)生。量綱一規(guī)一化測量法單次檢定結(jié)論的廠家風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生原因示意圖由于對用戶和計(jì)量實(shí)驗(yàn)室來說,最關(guān)心的是用戶風(fēng)險(xiǎn)而不是廠家風(fēng)險(xiǎn)。所以下面將集中考察與用戶風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)的問題。

  典型條件下的用戶風(fēng)險(xiǎn)及相關(guān)分析為了進(jìn)一步直觀地了解用戶風(fēng)險(xiǎn)和Rtu以及歸一化示值差t之間的關(guān)系,6列出了k=2,即準(zhǔn)確度指標(biāo)對應(yīng)于95.45%置信度時(shí)各種典型條件下的用戶風(fēng)險(xiǎn)值。如果歸一化示值差t落在離被檢儀器的準(zhǔn)確度指標(biāo)極限不遠(yuǎn)處,即如果tk,則用戶風(fēng)險(xiǎn)較大。此時(shí)原則上不應(yīng)輕易將儀器判定為合格。如果UUT的分布是高斯的,情況要好得多。同等條件下的用戶風(fēng)險(xiǎn)明顯要小。即便在最惡劣的t=k的情況下,用戶風(fēng)險(xiǎn)也不到50%.特別是,Rtu越小,這一現(xiàn)象越明顯。在UUT的分布屬高斯型時(shí),還可以發(fā)現(xiàn),t較。╰1.6)時(shí),Rtu越大,用戶風(fēng)險(xiǎn)越。籺較大(t>1.8)時(shí),Rtu越大,用戶風(fēng)險(xiǎn)越大。正是由于被積函數(shù)的這種移動和偏倚,使得它下面的xk也就是圖中的x2那一部分面積亦即用戶風(fēng)險(xiǎn)減小了。移動和偏倚越大,減小越多。

  由此可以得出結(jié)論:只要UUT的分布是高斯的,即使歸一化示值差t靠近被檢儀器的準(zhǔn)確度指標(biāo)極限,用戶風(fēng)險(xiǎn)也不會很大。而Rtu較小時(shí),這一現(xiàn)象更為明顯。由于絕大多數(shù)儀器的計(jì)量特性遵循高斯分布,而且目前計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所能達(dá)到的Rtu也確實(shí)較小,因此上述結(jié)論對儀器用戶和檢定人員是有利的。限制用戶風(fēng)險(xiǎn)的方法許多情況下,一個(gè)用戶最自然的想法往往是希望將檢定過程的用戶風(fēng)險(xiǎn)限定在某個(gè)可以接受的范圍內(nèi)。為了滿足用戶的這一要求,計(jì)量實(shí)驗(yàn)室首先要和用戶協(xié)商選擇一個(gè)控制的目標(biāo)(最大允許的用戶風(fēng)險(xiǎn)值),然后再確定實(shí)施控制的具體方案。這里,作者建議把儀器出廠時(shí)的超差率Poot作為用戶風(fēng)險(xiǎn)的控制上限,即以作為目標(biāo),并以此為基礎(chǔ)來考慮實(shí)施控制的方案。對剛出廠的儀器來說,如果廠家用k=2標(biāo)明準(zhǔn)確度極限Ls,就意味著同一批出廠儀器的超差概率將是4.55%.這么多不合格的儀器被廠家當(dāng)作合格的售出,當(dāng)然也就有可能被用戶當(dāng)作合格的接收。也就是說,Poot實(shí)際上是檢定前就存在的用戶風(fēng)險(xiǎn),即事前的用戶風(fēng)險(xiǎn)。用這樣一種風(fēng)險(xiǎn)作為參照對象,使事后風(fēng)險(xiǎn)亦即檢定的用戶風(fēng)險(xiǎn)Crs與之相當(dāng),應(yīng)該說是恰當(dāng)?shù)倪x擇。為了使檢定的用戶風(fēng)險(xiǎn)不大于某個(gè)預(yù)定的數(shù)值,一般采用所謂的保護(hù)帶方法.具體做法是:不把儀器原始準(zhǔn)確度極限Ls作為儀器是否合格的參比對象,而是選擇某個(gè)新的測試限(實(shí)際測試限)Lt,該測試限要窄于原始準(zhǔn)確度極限。

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