专利名称：一种测量不确定度的计算装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量不确定度的计算装置。
背景技术：
测量不确定度义是指由于测量误差的存在，对被测对象的测量值的不能肯定的程 度；反过来，也表明该结果的可信赖程度。它是测量结果质量的指标。测量不确定度愈小， 所述结果与被测量的真值愈接近，质量越高，水平越高，其使用价值越高；测量不确定度越 大，测量结果的质量越低，水平越低，其使用价值也越低。在报告被测量的结果时，必须给出 相应的测量不确定度，一方面便于使用它的人评定其可靠性，另一方面也增强了测量结果 之间的可比性。如何快速、准确地计算测量不确定度是各领域技术人员急需解决的一个技 术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能快速、准确地计算测量不确定度的测量不确定度的计算装置。为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案一种测量不确定度的计算装置， 包括基础信息采集单元、基础信息关联匹配单元、建模单元、最佳估计值计算单元、不确定 度来源分析处理单元、不确定度分量计算单元、合成方差表达式生成单元和扩展不确定度 计算单元；所述基础信息采集单元用于采集所述计算装置所需要的基础信息；所述基础信 息关联匹配单元用于建立所述基础信息中各要素之间的关联匹配关系；所述建模单元根据 所述基础信息和关联匹配关系，建立被测量的数学模型；所述最佳估计值计算单元根据所 述基础信息和关联匹配关系，自动判断各输入量间的相关性关系、删除或合并产生相关的 输入量、计算相关性系数和协方差，判断所述输入量间的相关性关系的处理结束后，所述计 算装置自动生成新的被测量的数学模型，自动计算出被测量的最佳估计值和各输入量对应 的灵敏系数、自动生成不确定度来源因果图主干和分支；所述不确定度来源分析处理单元 根据所述基础信息及关联匹配关系，自动对所述不确定度来源因果图中各输入量的不确定 度来源进行智能分析；对重复的不确定度来源进行简化处理，简化处理完毕后，自动将生成 新的不确定度来源因果图和不确定度分量汇总表；所述不确定度分量计算单元根据所述基 础信息及关联匹配关系，以及所述不确定度来源分析处理单元确定的各输入量的不确定度 来源，自动判断所述不确定度分量汇总表中各输入量的分布类型、包含因子、不确定度评定 方法，并根据所述不确定评定方法按照基础信息采集单元中对应的评定流程自动获得各分 量的实验标准差、标准不确定度和自由度；所述合成方差表达式生成单元根据所述基础信 息及关联匹配关系，自动生成被测量的合成方差表达式；所述扩展不确定度计算单元根据 所述基础信息及关联匹配关系，根据所述被测量的合成方差表达式和不确定度分量汇总表 中相关信息，自动计算被测量的合成标准不确定度、有效自由度；分布类型、包含因子、和扩 展不确定度。
进一步，所述计算装置还包括验证单元，其用于对所述测量结果的可靠程度进行 实验验证，从而判断测量结果的不确定度评定是否合理。进一步，所述计算装置还包括所述报告生成单元用于生成测量不确定度评定报生1=1 O进一步，所述基础信息采集单元包括计量器器具名称管理子单元、设备管理子单 元、计量检定规程或校准规范管理子单元、测量不确定度来源管理子单元、包含因子管理子 单元、自由度管理子单元、测量不确定度合成分布预估管理子单元、数学模型管理子单元、 输入量相关性信息子单元、测量不确定度评定方法信息子单元中的任意一种或多种。进一步，所述建模单元根据所述数学模型的线性来选择添加修正项或修正因子， 从而对数学表达式进行修正。本发明中的测量不确定度的计算装置能够根据被测对象，并结合与其相关联的基 础信息，快速、准确地对所述被测量的测量不确定度进行计算。
图1是测量不确定度的计算装置的模块图。图2是A类评定流程图。图3是B类评定流程图。
具体实施例方式下面对本发明的技术方案进行详细说明。如图1所示，本发明中的所述测量不确定度的计算装置，包括基础信息采集单元 101、基础信息关联匹配单元102、建模单元103、最佳估计值计算单元104、不确定度来源分 析处理单元105、不确定度分量计算单元106、合成方差表达式生成单元107和扩展不确定 度计算单元108。所述基础信息采集单元101用于采集所述计算装置所需要的基础信息，其包括与 下述各种基础信息相对应的子单元。所述基础信息包括计量器器具名称信息、设备信息、 计量检定规程或校准规范信息、测量不确定度来源信息、包含因子信息、自由度信息、测量 不确定度合成分布信息、数学模型信息、输入量相关性信息、测量不确定度评定方法信息， 优选地，所述测量不确定度评定方法信息包括A类评定方法信息和B类评定方法信息。所述基础信息关联匹配单元102用于建立所述基础信息中各要素之间的关联匹 配关系。所述的关联匹配关系包括(1)被测对象与所依据的计量检定规程或校准规范、及 规程或规范中被测量数学表达式、及数学表达式的线性的映射关系。(2)各类所述数学模型 对应的线性、选用测量不确定度类型(绝对或相对)、被测量的合成方差表达式、及合成方 差表达式的适用条件之间的映射关系；C3)各类所述测量不确定度来源与其对应不确定评 定方法(A类评定方法或B类评定方法)、分布类型、包含因子的映射关系；(4)A类评定方法 对应的适用条件、单次测量结果实验标准差、平均值的实验标准差、测量结果中的离群数据 剔除方法的映射关系；( 所述各种B类评定方法及其对应测量不确定度来源、分布类型、 扩展不确定度、标准不确定度计算公式的映射关系；(6)所述各种B类类评定方法中扩展不 确定度与试验设备的映射关系；(7)输入量的相关类型与其对应的相关性系数、协方差之4间的映射关系；⑶)数据来源的可靠程度与自由度的关联匹配关系。所述建模单元103根据所述基础信息和关联匹配关系，自动关联被测对象所依据 的计量检定规程或校准规范、被测量及其数学表达式、数学表达式的线性；优选地，所述建 模单元103还可以根据所述数学表达式的线性来选择添加“修正项”或“修正因子”从而对 数学表达式进行修正；优选地，在进行修正时，选择所述“修正项”或“修正因子”是“透明 箱”还是“黑箱”，若为“透明箱”，添加“透明箱”的数学表达式。所有修正完毕后，自动生成 被测量的数学模型。优选地，所述建模单元103还可以对所述被测量的数学模型中输入量 与常数进行定义，包括输入量与常数的区分、各输入量间的隶属关系、每个输入量属于“单 次测量结果”还是“测量结果的平均值”、每个输入量的具体数值、每个常数的计算公式或对 应值。所述最佳估计值计算单元104根据所述基础信息和关联匹配关系，判断各输入量 间的相关性关系，并自动对输入量进行合并删除处理，如无法进行合并删除处理，进一步选 择相关性系数，并计算相关性系数和协方差。当判断所述各输入量间的相关性关系的处理 完毕后，所述计算装置自动生成被测量的最佳估计值和各输入量对应的灵敏系数，自动生 成不确定度来源因果图主干和分支。所述不确定度来源分析处理单元105根据所述基础信息及关联匹配关系，对所述 数学模型中各输入量的测量不确定度来源进行智能分析。优选地，所述不确定度来源分析 处理单元105还可以对重复的不确定度来源进行简化处理。优选地，简化处理完毕后，自动 将生成新的不确定度来源因果图和不确定度分量汇总表。不确定度分量计算单元106根据所述基础信息及关联匹配关系、以及所述测量不 确定度来源分析单元中确定的各输入量的不确定度来源，动判断所述不确定度分量汇总表 中各输入量的分布类型、包含因子、不确定度评定方法，并根据所述不确定评定方法(A类 评定方法或B类评定方法)按照基础信息采集单元101中测量不确定度评定信息中设定评 定流程(见图2、图幻自动获得各分量的实验标准差、标准不确定度和自由度；在进行B类 评定方法中如涉及因设备引起的测量不确定度来源时，应从所述设备信息中选择。以便获 得设备测量不确定度或准确度等级或最大允许误差。关联自由度信息，判断数据来源的可 靠程度，以获得所述测量不确定度的自由度。所述合成方差表达式生成单元107根据所述基础信息及关联匹配关系，自动生成 被测量的合成方差表达式。优选地，所述合成方差表达式生成单元107通过关联所述基础 信息关联匹配单元102，寻找与所述被测量的数学模型相匹配的已有模型，自动生成被测量 的合成方差表达式。如无法找到与之匹配的已有模型，自动按测量不确定度传播率公式展 开，并对所述不确定度传播率公式中高阶项进行处理，得到被测量的标准不确定度。所述扩展不确定度计算单元108用于自动计算被测量的合成标准不确定度、有效 自由度；分布类型、包含因子、和扩展不确定度。优选地，所述扩展不确定度计算单元108通 过关联所述基础信息采集单元101中测量不确定度合成分布预估信息，来确定被测量的分 布类型及对应的包含因子，从而计算出被测量的扩展不确定度。在获得被测量的扩展不确定度后，所述验证单元获取所述基础信息中标有核查标 准的测量设备，并分别用该测量设备和高一级计量标准测量所得的扩展不确定度以及该测 量不确定度对应的测量值的测量结果，对其所述测量结果的可靠程度进行实验验证，从而判断测量结果的不确定度评定是否合理。所述报告生成单元用于生成测量不确定度评定报告。本发明中的测量不确定度的计算装置能够根据被测对象，并结合与其相关联的基 础信息，快速、准确地对所述被测量的测量不确定度进行计算。
权利要求
1.一种测量不确定度的计算装置，包括基础信息采集单元、基础信息关联匹配单元、 建模单元、最佳估计值计算单元、不确定度来源分析处理单元、不确定度分量计算单元、合 成方差表达式生成单元和扩展不确定度计算单元；所述基础信息采集单元用于采集所述计算装置所需要的基础信息；所述基础信息关联匹配单元用于建立所述基础信息中各要素之间的关联匹配关系；所述建模单元根据所述基础信息和关联匹配关系，建立被测量的数学模型；所述最佳估计值计算单元根据所述基础信息和关联匹配关系，自动判断各输入量间的 相关性关系、删除或合并产生相关的输入量、计算相关性系数和协方差；判断所述输入量间 的相关性关系的处理结束后，所述计算装置自动生成新的被测量的数学模型，自动计算出 被测量的最佳估计值和各输入量对应的灵敏系数、自动生成不确定度来源因果图的主干和 分支；所述不确定度来源分析处理单元根据所述基础信息及关联匹配关系，自动对所述不确 定度来源因果图中各输入量的不确定度来源进行智能分析；对重复的不确定度来源进行简 化处理，简化处理完毕后，自动将生成新的不确定度来源因果图和不确定度分量汇总表；所述不确定度分量计算单元根据所述基础信息及关联匹配关系，以及所述不确定度来 源分析处理单元中确定的各输入量的不确定度来源，自动判断所述不确定度分量汇总表中 各输入量的分布类型、包含因子、不确定度评定方法，并根据所述不确定评定方法按照基础 信息采集单元中对应评定流程自动获得各分量的实验标准差、标准不确定度和自由度；所述合成方差表达式生成单元根据所述基础信息及关联匹配关系，自动生成被测量的 合成方差表达式；所述扩展不确定度计算单元根据所述基础信息及关联匹配关系，根据所述被测量的合 成方差表达式和不确定度分量汇总表中相关信息，自动计算被测量的合成标准不确定度、 有效自由度；分布类型、包含因子、和扩展不确定度。
2.如权利要求1所述的测量不确定度的计算装置，其特征在于所述计算装置还包括 验证单元，其用于对所述测量结果的可靠程度进行实验验证，从而判断测量结果的不确定 度评定是否合理
3.如权利要求1或2所述的测量不确定度的计算装置，其特征在于所述计算装置还 包括所述报告生成单元用于生成测量不确定度评定报告。
4.如权利要求1或2所述的测量不确定度的计算装置，其特征在于所述基础信息采 集单元包括计量器器具名称管理子单元、设备管理子单元、计量检定规程或校准规范管理 子单元、测量不确定度来源管理子单元、包含因子管理子单元、自由度管理子单元、测量不 确定度合成分布预估管理子单元、数学模型管理子单元、输入量相关性信息子单元、测量不 确定度评定方法信息子单元中的任意一种或多种。
5.如权利要求1-4任一项所述的测量不确定度的计算装置，其特征在于所述建模单 元根据所述数学模型的线性来选择添加修正项或修正因子，从而对数学表达式进行修正。
全文摘要
本发明涉及一种测量不确定度的计算装置，包括基础信息采集单元、基础信息关联匹配单元、建模单元、最佳估计值计算单元、不确定度来源分析处理单元、不确定度分量计算单元、合成方差表达式生成单元和扩展不确定度计算单元。本发明中的测量不确定度的计算装置能够根据被测对象，并结合与其相关联的基础信息，快速、准确地对所述被测对象的测量不确定度进行计算。
文档编号G06F17/00GK102043757SQ20101059554
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者胡畅, 郭建 申请人:西安计量技术研究院