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1、第二+ 届中国( 天津) 2 0 0 6I T 、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议 D V D 检测测量不确定度的评定 E v a l u a t i o no fu n c e r t a i n t yi nD V DM e a s u r e m e n t 李若林 ( 天津市电子仪表实验所) 摘要：对测量结果进行测量不确定度的评定，而评定的过程和严格程度，检测实验室和校准实验室之间有所 不同由于检测方法的特点不可能严格地对测量不确定度进行计量学和统计学的有效计算所以就要用一 些简洁且有效的方法去进行估算和评定使之准确、合理。 本文对D V D 视盘机的多个参数在测量的基础上，
2、对其测量过程和结果进行了不确定度的评定，并经过 一定的分析，提出该不确定度在今后测量中的使用方法。 D V D 视盘机的复合视频输出、亮度通道带宽、亮度非线性失真、亮度波形失真、亮度信噪比等项目是 相关标准对D V D 视盘机复合视频特性要求中的主要测量参数。本文对新科牌D V D 一8 3 1 1 型D V D 视盘机样机 的上述项目，分别做了各l O 次的测量及对影响测量过程的不确定度分量的分析，在数理统计、合理估算 的基础上，评定出被测量的扩展不确定度。 下面谨以亮度波形失真为例( 其它项目见附表) ，对评定过程进行描述。 1 测量框图 臣互卜一臣因 ( 图1 设备连接) 2 数学模型
3、Y = X + X 肛+ X 砸+ X 豫 式中：矗一测量数据引入的不确定度A 类输入量 硒一测量设各引入的不确定度B 类输入量 x 酣一测量环境引入的不确定度B 类输入量 第二十届中国( 天津) 2 0 0 8I T 、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议 X m 一测量人员引入的不确定度B 类输入量 3 1A 类分量的评定 3 评定过程 本次试验对D V D 视盘机样机进行了1 0 次独立测量数据如下： 序号亮度波形失真( )残差方差 1一1 30 0 2O 0 0 0 4 2- I 40 0 80 0 0 6 4 31 3 O 0 2 0 0 0 0 4 4- I 4- 0 0 8
4、0 0 0 6 4 51 30 0 20 0 0 0 4 6- 1 3 0 0 2O 0 0 0 4 7- 1 30 0 20 0 0 0 4 8- 1 40 0 80 9 0 6 4 9一1 3 0 0 20 0 0 0 4 1 0 1 20 1 20 0 1 4 4 合计 - 1 3 2 f 0 0 3 6 平均值：X 一1 3 2 均方差为：0 0 3 6 自由度v = 9 A 类标准不确定度： 岫扣紫_ J 桨 ( 1 ) 测量设备引入的不确定度B 类分量 a 视频分析仪K L 5 3 3 0 B 由设备的使用说明书得到该设备的亮度波形失真的最大允许误差为：1 5 ，由于制造厂说明书
5、的引用数字往往不带有条件说明。可假定其服从均匀分布。即所有值在所指出的范围内有同等出现的可 能性，对于均匀分布可假定所用的包含因子k = 4 3 ，自由度趋于一；所以由视频分析仪K L 5 3 3 0 B 引入的不 确定度分量为： b 由于监视器只监视D V D 视盘机的输出波形而不参与数据传输，所以对不确定度不造成影响。 C 计算机在测试过程中，只是软件的承载设备，而测试是通过软件系统来完成的，所以计算机对不确 定度的贡献可忽略不计。 从以上三点可以得出测量设备引入的不确定度B 类分量主要来自视频分析仪K L 5 3 3 0 B ， 即：u 盯：u H ( K L 5 3 3 0 B ) =
6、 0 8 6 6 ( ) ( 2 ) 测量环境引入的B 类分量 由于本次测试是在同一问试验室内完成，室内的环境条件均符合相关标准的要求，而且是短时间的集 第二十届中国( 天津) 2 0 0 6I T 、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会谈 中测试，温度、湿度，及大气压力可视为没有变化，所以由环境产生的不确定度分量可忽略不计。 ( 3 ) 测量人员引入的B 类分量 由于本次测试主要是由软件系统来完成，只要设备连接正确，测试结果与人员无关。所以由人员引入 的B 类分量无需估算。 3 3 合成标准不确定度的计算 在本次评定过程中是采用直接测量法，各因素都是独立的，所以灵敏系数c 产1 ， 合成
7、标准不确定度为： 厂_ 广I u 。( y ) = 比j + 蹦：，= 0 0 0 6 + O 8 6 6 = o ，8 6 6 ( ) 3 4 扩展不确定度 当置信概率为9 5 时，包含因子k J 产2 ， 则U * = 2 u 。( y ) = 1 7 3 ( ) 当置信概率为9 9 时，包含因子k p - 3 ， 则u f 3 u 。( y ) = 2 6 0 ( ) 4 结论 从上述测试结果和不确定度的评定过程，可以看出测量设备本身的准确度及特性引入的B 类分量远远 大于测量数据引入的A 类分量( u = 0 0 0 6 ；u B = O 8 0 6 ) ，相差两个数量级，所以测量结果
8、的不确定度的主要 贡献是测量设备，由此得到以下结论： 4 1 在一定的时间范围内，对D V D 视盘机的测试，如果需要，可直接引用附表中的数值，免去繁琐的 估算和评定过程，除非对测量设备的状态产生怀疑或延续的时间过久( 超过一年或以上) ，需要重新进行 评定。 4 2 由于测量结果的不确定度的主要贡献是测量设备，而测量数据引入的A 类分量数值很小，甚至于 合成标准不确定度几乎就是B 类分量的数值，所以对相关或类似的测量项目，可直接引用设备的使用说 明书等制造厂的技术资料中的最大允许误差或当年的校准检定证书中的不确定度，作为测量结果的不 确定度，使用中须注意以下三点： ( I ) 单台设备参与测
9、试引用来自制造厂技术资料中的最大允许误差时，要注意来自制造厂的数据是服 从均匀分布的，需用均匀分布的包含因子来进行估算合成标准不确定度，而我们的测量结果不确定度是服 从正态分布的所以在评定扩展不确定度时，要使用正态分布相关置信概率的包含因子。 ( 2 ) 单台设备参与测试引用当年设备的校准检定证书中的不确定度时，由于校准检定证书中标明的 不确定度应为测量结果的不确定度，它是服从正态分布的，所以无需再过多的计算，可直接使用。 ( 3 ) 多台设备参与测量时，可参照前两点原则，先按照设备引入数值的分布类别作相应的估算，得到 各自的B 类分量，然后根据合成的原则估算合成标准不确定度，评定扩展不确定度
10、。 对测量结果进行测量不确定度的评定，是G B T 1 5 4 8 卜2 0 0 0 标准对检测实验室提出的新要求，而评定 测量不确定度的过程和严格程度，检测实验室和校准实验室之间有所不同，在某些情况下，由于检测方法 的特点，不可能严格地对测量不确定度进行计量学和统计学的有效计算，所以就要求检测人员能够用一些 简洁且有效的方法去进行估算和评定，尽可能使测量结果合理、准确。 说明： 1 车文附表曾征求计量专家王为农意见，得到他的肯定，且该不确定度的使用方法也得到了他的赞同。 2 本文中的不确定度表示为百分数( ) 并非是相对不确定度，而是亮度波形失真的测量单位。 1 4 7 1 4 8 鹄+莉廿圃一卅j聿)、”。西|T，习将，1言栅游*。母咔，露踹痞卅壁鸳帐*吩路 罩卅。 口vD蓐警筮刊掌矾碍 矾 斟 甜 闻 海 沛 斟蛐 盘 簿 特 河省口 嫱 品 稳 潞 菌萤鹦 群 氏 肃 辞 诔捧 熟翅 粗 帑 球压棼 皿 * 斟E 自 更鬟鬟 X商怔呻斗 、v， v人 辫州* 诽c n 们 oo 。 oo 海I 晕 鲟l 糌 占 潜l I | 艟 j 旁舀擗 鲟H 潞塑 弹 并) 播 描 搿小将 鲟 捕 并 过 - _ 并斗 l 隼 窖 嘲 盎 苗 高 。 蠢蓁 苫 昂 蠢羹 卜 垂| 耋| 奏萋 电 湘 爿 暮 i = 矾 洒
