xi=(a++a-)/2(5.5-12)
u2(xi)=(a+-a-)2/12(5.5-13)如果上、下限之差用2a表示,即a+-a-=2a,则:
u2(xi)=a2/3(5.5-14)
或:
u(xi)=a/ (5.5-15)
[例5.5-5]手册中给出纯铜在20℃时的线膨胀系数α20(Cu)为16.52×10-6℃-1,并说明此值的变化范围不超过±0.40×10-6℃-1。保守一些假定α20(Cu)在此区间内为均匀分布,则线膨胀系数的标准不确定度u(α)为:
u(α)=0.40×10-6℃-1/1.73=0.23×10-6℃-1。
(d)由重复性限或再现性限求不确定度
在规定实验方法的国家标准或类似技术文件中,按规定的测量条件,当明确指出输入量的两次测得值之差的重复性限,或再现性限R时,如无特殊说明,则输入估计值的标准不确定度为:
u(xi)=r/2.83(5.5-16)
或u(xi)=R/2.83(5.5-17)
这里,重复性限,或再现性限R的置信水准为95%,并作为正态分布处理。
3.输出估计值标准不确定度的计算
(1)当全部输入量彼此独立或不相关时,与输出估计值y相关的标准不确定度,即合成标准不确定度。
灵敏系数ci表示输出估计值y随输入估计值xi的变化而变化的程度。它可以从模型函数f按式(5.5-19)评定,或采用数值方法计算,即分别计算因输入估计值xi的+u(xi)和-u(xi)的变化而引起的输出估计值y的变化,所得的y值之差除以2u(xi)即为ci的值。有时,可以通过实验,例如分别在xi±u(xi)重复测量,找出输出估计值y的变化以求出ci的值。
(2)当两个输入量Xi和Xk之间有一定程度的相关性时,即它们之间不是相互独立的,那么,其协方差也应作为不确定度的一个分量来考虑。在以下情况下,与两个输入量Xi和Xk的估计值相关的协方差可以认为是零或影响非常小:
(a)输入量Xi和Xk相互独立,例如,它们是在不同的独立实验中重复而且非同时测得的,或它们分别代表独立进行的不同评定所得出的量;
(b)输入量Xi和Xk中的一个可作为常量看待;
(c)研究表明,输入量Xi和Xk之间没有相关性的迹象。
有时,可以通过改变测量程序来避免发生相关性,或者使协方差减小到可以忽略不计的程度。例如:通过改变所使用的同一台标准器等。
4.扩展不确定度的评定
扩展不确定度是确定测量结果区间的量,合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。实际上,扩展不确定度是将输出估计值的标准不确定度u(y)扩展了k倍后得到的,这里的k称为包含因子。即:
U=ku(y)(5.5-27)
k值一般为2,有时为3,这取决于被测量的重要性、效益和风险。当可以赋予被测量正态分布,且与输出估计值相关的标准差的可靠性足够高时,包含因子k=2,这代表扩展不确定度的包含概率约为95%。