比對測試重復性問題

比如：被校準儀器為電壓表A, 標準器為更高級的電壓表B。校準方案是電壓表A，電壓表B和電源串聯(lián)，測試點為10V時，使用電源輸出10V電壓，分別讀數(shù)電壓表A和B的電壓值UA和UB，用UA-UB做為測量結果，與被校準電壓表的電壓MPEV比較，判斷是否合格。這應該是一個最普通的比對測試流程。
問題是，為了評定這種測量的不確定度，我進行了10次測試，分別讀數(shù)，電壓表A讀數(shù)為UA1,UA2~UA10，電壓表B讀數(shù)為UB1，UB2~UB10。請問我在評定不確定度中重復性分量時：
1.分別求出UA1-UB1，UA2-UB2  ~UA10-UB10，求出10次的差值，然后求這10個差值的平均值和標準差。然后求重復性分量。
2.求UA1,UA2~UA10的平均值和標準差，求出一個重復性分量a，再求UB1，UB2~UB10的平均值和標準差，求出個重復性分量b，然后方和根？

我認為是按照1來算比較合理，而按照2來算，重復性分量會更大一些，更保守一些。求指導，謝謝！

吳下阿蒙 發(fā)表于 2017-3-10 14:02
是我說錯了，如圖，兩電壓表實際是并聯(lián)的關系。由于被檢電壓表是安裝在電源內部的，故直接接線只是將標準 ...

看來還是"常規(guī)"接法，三者是并聯(lián)的。

您這個問題似乎在別的主題貼中討論過吧？…您若是關注以內置電壓表指示輸出的電源裝置的(輸出電壓)性能，與單純關注那個內置電壓表的性能，關注點應該是不一樣的。……前者要包含"電源"本身的波動，后者應盡量剔除此"波動"的影響。……至于您所說1.與2.的"重復性"計算方法，如果如實考慮"相關系數(shù)"，結果應該是差不多的！(本人前面回帖所言不太確切。如果按"不相關"取"方和根"合成，結果才會受電源"波動"的"影響"。)

"串聯(lián)"?  "并聯(lián)"？

“2.”受“電源波動”的影響較大，如此“保守”可能不宜？

njlyx 發(fā)表于 2017-3-9 14:15
"串聯(lián)"?  "并聯(lián)"？

“2.”受“電源波動”的影響較大，如此“保守”可能不宜？ ...

串聯(lián)測電壓的。您的意思是，1中求差值，可以消除電源波動的影響，而2中則保留了電源波動影響。

還有個問題：如果被測電壓表在電源內呢？像很多電源可以顯示電壓值，其實就是內部自己有個電壓表測試電源的輸出電壓并顯示。那么這個情況呢？需要考慮電源波動嘛？

吳下阿蒙 發(fā)表于 2017-3-9 14:35
串聯(lián)測電壓的。您的意思是，1中求差值，可以消除電源波動的影響，而2中則保留了電源波動影響。

還有個問 ...

"串聯(lián)"是個什么接法，可否發(fā)圖見識一下？

對于電源內含電壓表的情況，"被校對象"究竟是"表"？還是"電源"？

個人不才，一方面我認為與電源串聯(lián)，是沒有必要的，例如建立直流電壓表檢定標準時使用標準器5522A，被檢設備為8846A，比對設備為8508A，沒有必要考慮到電壓波動，5522A的穩(wěn)定性很高。如果是使用穩(wěn)定性不高的標準源檢測精度高的電壓表，這也是不合理的。所以我推測為低精度的源檢測低精度的表，采用串聯(lián)，消除源電壓波動，采用了這種方式個人覺得應該使用相差作為不確定度的分量來做不確定度。

應該是并聯(lián)吧？兩種方法我認為應該這樣，優(yōu)先選擇方法1，然后進行能力驗證，通過說明選1可靠性沒問題，如果不行，再嘗試方案2.

njlyx 發(fā)表于 2017-3-9 18:08
"串聯(lián)"是個什么接法，可否發(fā)圖見識一下？

對于電源內含電壓表的情況，"被校對象"究竟是"表"？還是"電源" ...

是我說錯了，如圖，兩電壓表實際是并聯(lián)的關系。由于被檢電壓表是安裝在電源內部的，故直接接線只是將標準表和電源串接，結果說錯了，抱歉。。

電源為了顯示實際輸出電壓內部會安裝一個電壓表（即附件JJG(航天）+6-1999直流電源檢定規(guī)程中提到到電壓表指示器）。這里牽涉幾個電壓值，以10V為例。
首先，我們?yōu)殡娫丛O定10V，這個10V稱為設定值或者標稱值，我們希望電源輸出的電壓值。
其次：電源實際輸出的一個電壓值U，這是實際輸出值，可以稱為真值，但我們并不知道。
再次，電源內部的電壓表，即題中的被檢電壓表對實際輸出值進行測試得UA，并顯示在電源的顯示器上，我們一般稱為回讀值readback。
最后，我們?yōu)榱藢﹄娫催M行測試，外接一個標準電壓表，測試值為UB，我們可以認為這就是約定真值，約為實際輸出電壓U。

我們這里有兩個指標：
1. UB-10V的差值，即我們希望輸出10V，結果輸出了電壓值UB，這之間有一個管控線MPEV（set）。此差值合格表示電源輸出電壓是合格的。
2. UB-UA 的差值，即實際輸出了電壓值UB，結果電源顯示器上顯示了UA，這之間也有一個管控線MPEV(readback）。此差值合格表示電源電壓顯示合格。而我現(xiàn)在的問題即這個。測量結果就是UB-UA的差，那么這個測量結果的不確定度中重復性需要按哪種方案評定？謝謝！

mxs623 發(fā)表于 2017-3-10 11:12
個人不才，一方面我認為與電源串聯(lián)，是沒有必要的，例如建立直流電壓表檢定標準時使用標準器5522A，被檢設 ...

可能我表述的不好，這里的測量方案已經確定，希望探討此測量方案下的不確定度的評定。即默認電源存在重復性波動（此波動滿足規(guī)程要求，或者說由于您提到的5522A穩(wěn)定性太好，萬用表顯示值可能動都不動，題中兩者計算不確定度的方案結果沒明顯差異，但就算如此，也需確認使用哪種方案為宜吧？），而是否需要消除？被檢電壓表在外我同意您的觀點，消除電源波動。被檢表為內部電源顯示器的話呢？是否要確定測量結果的實際含義?

njlyx 發(fā)表于 2017-3-10 14:37
看來還是"常規(guī)"接法，三者是并聯(lián)的。

您這個問題似乎在別的主題貼中討論過吧？…您若是關注以內置電壓表 ...

您的意思的，在2中合成時，由于兩組分量存在相關性，需要進行相關系數(shù)的求解。。。豁然開朗，我評定過兩組數(shù)據(jù)的相關系數(shù)，大致約為1，那么按照公式，這樣的話1和2確實是基本相等的。。我說為什么按方案2,逐步評定方案是合理的，評定結果差那么多呢。。。原來是漏了相關性。。非常感謝。。

測量結果=UB-UA
   
UB是萬用表測量值，包括重復性分量b，萬用表MPEV,萬用表分辨力，
UA是電源內電壓表顯示值，報告重復性分量a，電源顯示值分辨力。

吳下阿蒙 發(fā)表于 2017-3-10 14:02
是我說錯了，如圖，兩電壓表實際是并聯(lián)的關系。由于被檢電壓表是安裝在電源內部的，故直接接線只是將標準 ...

　　根據(jù)你7樓的描述，在計量學中稱“10V”為“標稱值”、“名義值”、“公稱值”，僅僅是一個電壓值的“名稱”或“符號”。
　　被檢電壓表對這個“標稱值”進行檢測，賦予其量值為UA，UA－10V得到的差是被檢表偏離標稱值的差，簡稱為被檢表的“偏差”。
　　同理計量標準（標準電壓表）對“標稱值”檢測，賦予標稱值另一個值UB，得到標準表的“偏差”UB－10V。
　　兩個偏差相減可得到被檢表相對于標準表的示值誤差：示值誤差（測量結果）Δ=UB-UA，這就是7樓電壓表示值誤差檢定示意圖展示的檢定方法的“測量模型”。顯然標稱值10V在測量模型中已沒有了身影，標稱值不是測量模型中的輸入量，在不確定度評定中也就失去作用，其唯一價值僅僅表述是在評定哪一個受檢點的不確定度。
　　從示意圖中可知，標稱值來自于“穩(wěn)壓電源”，那么穩(wěn)壓電源計量特性給被檢表電壓示值誤差測量方法引入的不確定度分量也就僅僅取決于穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定性，與穩(wěn)壓電源的“示值誤差”或“顯示值”大小無關。
　　根據(jù)測量模型可知，被檢表示值誤差檢定方法的不確定度取決于兩個輸入量UA、UB的特性。來自UB的不確定度分量是標準表的示值誤差允許值MPEV，其重復性和分辨力與示值允差相比是小頭。可以忽略不計。來自UA的不確定度分量是被檢表的重復性或分度值/分辨力（取大舍小），而不是“電源內電壓表顯示值”（電源不是被測對象，被測對象是電壓表），也不是被檢表的示值允差（示值允差是輸出量不是輸入量）。

規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2017-3-11 20:25
　　根據(jù)你7樓的描述，在計量學中稱“10V”為“標稱值”、“名義值”、“公稱值”，僅僅是一個電壓值的“ ...

來自UB的不確定度分量是標準表的示值誤差允許值MPEV，其重復性和分辨力與示值允差相比是小頭。可以忽略不計 ,沒有實際數(shù)據(jù)是不能下此定論的。這個重復性分量是很大的（由于電源實際輸出電壓的波動造成了標準表的讀值UB也會有很大的重復性波動）。

最后的所有分量我和您確認的是相同的。主要區(qū)別就是在合成時出現(xiàn)了錯誤，根據(jù)樓上前輩的提點，發(fā)現(xiàn)UB的重復性和UA的重復性存在很大的相關性，按照我主樓2中的方法的話，是不能進行方和根合成的，而需要考慮相關系數(shù)。這么計算的結果和和1基本吻合。

吳下阿蒙 發(fā)表于 2017-3-13 09:22
來自UB的不確定度分量是標準表的示值誤差允許值MPEV，其重復性和分辨力與示值允差相比是小頭。可以忽略不 ...

　　你說UB的重復性和UA的重復性存在很大的相關性，我很贊成，這是無可非議的。
　　問題是B是被校儀器A的計量標準，B的重復性比A的重復性要小得多，否則B也就不能作為A的計量標準了，這是其一。其二對于計量標準B而言，其重復性一定會小于其示值允差，否則則其示值誤差永遠不可能合格。
　　所以在分析計量標準B給被校儀器A的示值誤差引入的不確定度分量時，其示值允差引入的不確定度分量是重中之重，重復性引入的不確定度分量可以忽略不計。在分析被校儀器A的讀數(shù)給其示值誤差引入的分量時，不能考慮其示值允差，示值允差是輸出量，不是輸入量，不能考慮其示值允差給其示值誤差引入的不確定度分量，而應該考慮被校儀器的重復性或分度值/分辨率引入的分量，并取大舍小。
　　綜上所述，UB中的重復性分量和UA中的重復性分量盡管存在很大相關性，但UB中因重復性引入分量的可忽略不計，UB與UA的相關性也就非常微弱，評定中也就不需要考慮相關系數(shù)了。

規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2017-3-13 12:49
　　你說UB的重復性和UA的重復性存在很大的相關性，我很贊成，這是無可非議的。
　　問題是B是被校儀器A ...

沒有實際數(shù)據(jù)是不能下此定論的。這個重復性分量是很大的（由于電源實際輸出電壓的波動造成了標準表的讀值UB也會有很大的重復性波動）。UB的重復性的原因并不是由計量標準本身造成的而且，UA和UB有著很大相關性，也是這個原因，因為兩者的重復性原因的主要影響都是電源實際輸出電壓的波動造成的。
您沒有理解各個分量的含義，推斷UB重復性分量忽略不計是錯誤的。我們和前面所以朋友討論的都是這個電源波動問題。在沒有njlyx前輩指出交叉系數(shù)合成前，我希望采用方案1來合成的目的，也是為了消除電源波動的影響。

吳下阿蒙 發(fā)表于 2017-3-13 13:46
沒有實際數(shù)據(jù)是不能下此定論的。這個重復性分量是很大的（由于電源實際輸出電壓的波動造成了標準表的讀 ...

　　你在10樓給出的測量模型是：示值誤差“測量結果=UB-UA，UB是萬用表測量值”，萬用表是你使用的計量標準，因此UB只能是萬用表B的讀數(shù)，暫且不論UB有多少分量，但UB的重復性分量卻只能是由萬用表B的重復性引入。UA的重復性和UB的重復性有著很大相關性，我完全贊成，理由如你所說，但因UB的重復性太小而忽略不計，UA的整體和UB的整體有著很大相關性就說不過去了。
　　你校準電壓表時使用的穩(wěn)壓電源是校準活動的計量標準裝置組成部分之一，如果真的如你所說“這個電源波動”大到相對于被校儀器的電壓變動量不可忽略的程度，這個穩(wěn)壓電源也就不能用于這種電壓表的校準活動了，這種穩(wěn)壓電源作為校準電壓表的計量標準主要輔助設備也就屬于選型錯誤，計量標準考核就不能獲得通過。

規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2017-3-13 14:36
　　你在10樓給出的測量模型是：示值誤差“測量結果=UB-UA，UB是萬用表測量值”，萬用表是你使用的計量標 ...

你校準電壓表時使用的穩(wěn)壓電源是校準活動的計量標準裝置組成部分之一，如果真的如你所說“這個電源波動”大到相對于被校儀器的電壓變動量不可忽略的程度，這個穩(wěn)壓電源也就不能用于這種電壓表的校準活動了，這種穩(wěn)壓電源作為校準電壓表的計量標準主要輔助設備也就屬于選型錯誤，計量標準考核就不能獲得通過。

已經明明白白告訴你了，這個指示電壓表是穩(wěn)壓電源的組成部分，就是用來指示穩(wěn)壓電源輸出電壓的，還能說出這樣無厘頭的話，莫非你還能把表頭拆下來單獨校準，況且就算你把表頭拆下來單獨校準有什么意義呢？就這樣的見識還好意思去指點別人，還是少說點，少丟點人吧

規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2017-3-13 14:36
　　你在10樓給出的測量模型是：示值誤差“測量結果=UB-UA，UB是萬用表測量值”，萬用表是你使用的計量標 ...

請查閱一下電壓表檢定規(guī)程，其中電源的電壓波動只要求達到被檢電壓表MPEV的幾分之一即可，而標準電壓表的MPEV一般都是十倍百倍與被檢表的（畢竟被檢電壓表只是需要顯示電源的電壓，一般也就四位半，五位半。而標準表基本都會選擇六位半以上的）。。電源波動是無法直接忽略不計的。
而且您提到的UB的重復性只能由標準表提供非常的不合實際。。。而且一再提到UB忽略不計，難道是把UB做為計量標準本身的重復性？？？這里的UB的重復性是使用標準表測量結果的重復性。計量標準本身的重復性應該是根本就不該考慮的（計量標準的重復性需要用更高級的計量標準才能測得，這個在引入計量標準合格，引入其MPEV的情況下，個人認為根本是無需考慮的）

吳下阿蒙 發(fā)表于 2017-3-13 16:10
請查閱一下電壓表檢定規(guī)程，其中電源的電壓波動只要求達到被檢電壓表MPEV的幾分之一即可，而標準電壓表的 ...

　　你在10樓說的很清楚，“UB是萬用表測量值”，是在萬用表上讀得的量值，或者說是萬用表的顯示值。此顯示值的誤差由計量標準裝置所決定，來自于構成計量標準的萬用表和穩(wěn)壓電源。16樓說穩(wěn)壓電源上有個電壓表重復性不好，但無論這個電壓表重復性如何差，只要穩(wěn)壓電源本身重復性足夠小，即可作為被校儀器的計量標準主要輔助設備使用。這是因為示值誤差Δ=UB－UA，顯而易見電源上的電壓表讀數(shù)在測量模型中并無作用。因此計量標準讀數(shù)UB給被檢表示值誤差測量方法引入的不確定度分量僅取決于萬用表的示值允差、重復性和電源的重復性。
　　這影響計量標準裝置讀數(shù)UB的三個參數(shù)中，萬用表示值允差是大頭，萬用表重復性含在其示值允差中，根據(jù)你引用的4.1和4.2條描述可知電源重復性為整個計量標準裝置的示值允差1/2，是微不足道的，因此只要評估萬用表示值允差引入的不確定度分量即可。
　　UA是被校儀器的讀數(shù)，被檢表示值誤差是輸出量不在輸入量之列。但被校儀器的重復性、分度值/分辨力可給其示值誤差測量方法引入不確定度分量。
　　綜上所述，被校儀器示值誤差測量方法的不確定度只有兩個分量，UB引入的分量和UA引入的分量。計量標準重復性在其示值允差之內，穩(wěn)壓電源重復性相對于萬用表的示值允差而言可以忽略，被檢表A的重復性會給示值誤差引入不確定度不可省略。被檢表A的重復性引入的分量與計量標準MPEV引入的分量相關性僅由標準表示值允差和被檢表重復性所決定。穩(wěn)壓源重復性與被校儀器重復性是強相關，但穩(wěn)壓源重復性引入的分量在計量標準引入的分量中占比很小，顯然UA、UB兩個輸入量引入的不確定度分量應視為弱相關或不相關。

規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2017-3-13 23:43
　　你在10樓說的很清楚，“UB是萬用表測量值”，是在萬用表上讀得的量值，或者說是萬用表的顯示值。此顯 ...

stop~~~~~~~不討論了，我的問題已經解決了-。-勿回，謝謝！

OK，不客氣，我的建議僅供你參考。你的問題已經解決了，那就很令人欣慰，祝你工作順利！

大家討論還是不錯的，個人理解都有不同