PDF《CNAS-GL28》

2010 年04 月09 日发布

2010 年04 月09 日实施 CNAS-GL28 石油石化领域理化检测测量不确定度 评估指南及实例 Guidance and illustration on Uncertainty Estimation in Physical and Chemical Testing in the Field of Petroleum and Petrochemicals ? 中国合格评定国家认可委员会 CNAS-GL28:2010 第1页共87 页2010 年04 月09 日发布

2010 年04 月09 日实施 目录1目的和适用范围.

2

2 引用文件.2

3 术语和定义.2

4 石油石化理化检测中常见的测量不确定度主要来源

12 5 测量不确定度评估的基本程序

13 6 测量不确定度的表示与报告.21 附录 A 石油石化理化检测中主要测量不确定度分量的评估实例.23 附录 B 石油产品馏程测量不确定度的评估实例.33 附录 C 石油产品运动粘度测量不确定度的评估实例

47 附录 D 原油和液体石油产品密度测量不确定度的评估实例

56 附录 E 石油产品闪点测量不确定度的评估实例.64 附录 F 航空燃料冰点测量不确定度的评估实例.73 附录 G 石油产品凝点测量不确定度的评估实例

80 CNAS-GL28:2010 第2页共87 页2010 年04 月09 日发布

2010 年04 月09 日实施 石油石化领域理化检测测量不确定度评估指南及实例

1 目的和适用范围 1.1 目的 本文件是为石油石化领域理化测量实验室提供测量不确定度的评估指南和实例. 1.2 适用范围 本指南描述了石油石化领域检验中测量结果不确定度评估的术语和定义、 不确定 度产生的主要来源、不确定度评估的基本程序、合成不确定度和扩展不确定度的报告 与表示. 本指南适用于石油石化领域检测实验室检测中测量结果不确定度的评估.

2 引用文件 下列文件中的条款通过引用而成为本文件的条款.本文件中的引用不注明日期, 提请各相关方注意引用以下文件的最新版本(包括这些文件的修订案). JJF

1001 中华人民共和国国家计量技术规范《通用计量术语及定义》 JJF

1059 中华人民共和国国家计量技术规范《测量不确定度评定与表示》 JJF

1135 中华人民共和国国家计量技术规范《化学分析测量不确定度评定》 CNAS-GL05 中国合格评定国家认可委员会《测量不确定度要求的实施指南》 CNAS-GL06 中国合格评定国家认可委员会《化学分析中不确定度的评估指南》

3 术语和定义 3.1 有关量、测量的基本术语及其含义 下列术语和定义适用于本部分,这些这些术语与测量不确定度的概念及评估紧密 相关的定义均引自国内或国际有关文件. 3.1.1 量(JJF 1001-1998,3.1) 现象、物体或物质可定性区别和定量确定的属性. 术语 量 可指一般意义的量或特定量.一般意义的量如长度、时间、质量、温度、电阻、物质的量浓度等;

特定量如某根棒的长度,某根导线的电阻,某份酒样中 乙醇的浓度等. 可相互比较并按大小排序的量称为同种量.若干同种量合在一起称之为同类量, CNAS-GL28:2010 第3页共87 页2010 年04 月09 日发布

2010 年04 月09 日实施 如功、热、能;

厚度、周长、波长. 量 包括定性描述的量和定量描述的量.定性描述的量如车用汽油中水溶性酸 或碱的试验结果为有、无;

定量描述的量包括以量值描述的量和以计数描述的量.以 量值描述的量包括数值和测量单位,如1.50 kg、200.3 mV 等;

以计数描述的量包括 数字、量字和名称,如3个项目、8 项合同、2 个缺陷、5 个菌落、10 架飞机等. 以定性描述的量和以计数描述的量是非连续量,不需要评估测量不确定度;

以量 值描述的量是连续量,应评估测量不确定度. 3.1.2 单位(JJF 1001-1998,3.7) 为定量表示同种量的大小而约定定义和采用的特定量. 测量单位具有约定赋予的名称和符号.国际单位制(SI)规定了国际单位制单位 的名称和符号,GB 3100~3102-1993《量和单位》规定了国家法定计量单位的名称和 符号,如m、kg、s、A、K、mol、cd 分别是国际单位制基本单位和国家法定计量单位 米、千克、秒、安[培]、开[尔文]、摩[尔]和坎[德拉]的符号. 3.1.3 量值(JJF 1001-1998,3.18) 一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小. 量值用于表示某特定量的大小或测量结果,如某根棒的长度为

534 cm 或5.34 m、 某活动延续的时间为 10.2 s、某物质的质量为 15.6 kg. 3.1.4 数值(JJF 1001-1998,3.21) 在量值表示中与单位相乘的数. 如某根棒的长度

534 cm 或5.34 m 中的

534 或5.

34、某活动延续的时间 10.2 s 中的 10.2. 因此,表示某特定量的大小或测量结果时,没有单位的数值是没有意义的. 3.1.5 真值(JJF 1001-1998,3.19) 与给定的特定量的定义一致的值. 与 特定量的定义一致 应理解为只有通过完善的无限多次的测量才能达到的境 界;

因此, 真值 是一个通过完善的无限多次的测量才能获得的值.实际上,进行 的测量仅是有限多次.因此, 真值 按其本性是不确定的. 与给定的特定量的定义一致的值不一定只有一个. GUM 用 被测量之值 代替 真值 ,在不致于引起混淆时推荐这一用法. 3.1.6 约定真值(JJF 1001-1998,3.20) 对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值,有时该值是约定采用的. 约定真值 有时称为指定值、最佳估计值、约定值或参考值.常用某量的多次 测量结果来确定约定真值.最常用的约定真值包括观测列(测量列)的算术平均值、中 位值、众数等. 例如:在给定地点,由参考标准复现而赋予该量的值可作为约定真值;

常数委员 会(CODATA)

1986 年推荐的阿伏加德罗常数值 6.022

136 7*10

23 mol -1 就是该值的约 CNAS-GL28:2010 第4页共87 页2010 年04 月09 日发布

2010 年04 月09 日实施 定真值. 3.1.7 测量(JJF 1001-1998,4.1) 以确定量值为目的的一组操作. 测量程序规定测量的一组操作,操作可以是手动或自动进行的.测量有时也称计 量. 3.1.8 被测量(JJF 1001-1998,4.7) 作为测量对象的特定量. 对被测量的详细描述,可要求包括对其他有关量(如时间、温度和压力)作出说 明. 化学分析中,许多情况下,被测量是某被分析物的浓度,如质量分数、体积分数 等;

某些情况下,被测量是物理化学量,如颜色、黏度、密度、馏程等. 3.1.9 测量结果(JJF 1001-1998,5.1) 由测量所得到的赋予被测量的值. 测量结果仅仅是在测量条件下被测量之值的估计,而非真值.给出 测量结果 时,应说明它是示值、未修正测量结果或已修正的测量结果,是单次测量所得还是多 次测量所得.经误差修正后的测量结果又称最佳估计值. 3.1.10 测量准确度(JJF 1001-1998,5.5) 测量结果与被测量的真值之间的一致程度. 由于被测量的真值一般不能获得, 所以准确度只是一个定性的概念. 所谓 定性 意味着可以用准确度的高低、 准确度的等级或准确度符合某一标准等定性地表示测量 的质量,但不能说出准确度的具体数值. 准确度反映测量结果可能存在的系统偏差,精密度反映测量结果的分散性. 3.1.11 测量精密度(CNAS-GL06,附录 B,B.2) 在规定条件所获得的独立测量结果之间相互一致的程度. 精密度只取决于被测量的随机误差的分布,而与真值或规定值无关. 通常用标准偏差表示精密度,数值大的标准偏差反映了小的精密度. 独立测量结果 意味着所获得的测量结果不受以前任何同样或类似物体的测量 结果所影响.定量测量精密度关键取决与规定的条件.重复性和复现性条件就是一组 规定的极端条件. 准确度与精密度的关系如同射击手的弹着点与靶心的关系.如弹着点比较集中、 但距离靶心较远,则精密度较好、而准确度较差;

如弹着点比较分散、但总体围绕靶 心,则精密度较差、而准确度较好. 3.1.12 重复性(JJF 1001-1998,5.6) 在相同测量条件下,对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性. 相同测量条件(亦称重复性条件)包括:相同的测量程序、相同的观测者、在相 同的条件下使用相同的测量仪器、相同地点、在短时间内的重复测量.重复观测中的 CNAS-GL28:2010 第5页共87 页2010 年04 月09 日发布

2010 年04 月09 日实施 变化,是由于所有影响结果的影响量不能完全保持恒定而引起的. 重复性可以用测量结果的分散性来定量地表示, 通常用在重复性条件下重复观测 结果的实验标准差 sr 来表示. 重复性限是指在重复性条件下,两次测量结果之间的绝对差值不超过大小为 r 的概率(一般为 95%) , r 称为重复性限. 3.1.13 复现性(JJF 1059-1999,2.9) 在不同测量条件下,同一被测量的测量结果之间的一致性. 不同测量条件(亦称复现性条件)包括:测量原理、测量方法、观测者、测量仪 器、参考测量标准、地点、使用条件、时间等. 复现性可以用测量结果的分散性来定量地表示, 通常用在复现性条件下的重复观 测结果的实验标准差 sR 来表示.复现性又称 再现性 . 报告复现性时,测量结果通常理解为已得到修正后的结果. 复现性限是指在复现性条件下, 两次测量结果之间的绝对差值不超过 R 的概率为 一指定值(一般为 95%) , R 称为复现性限. 3.1.14 算术平均值(CNAS-GL06,附录 B,B.22) 在给定条件下, 对同一被测量作 n 次测量, 表征测量结果平均值 x 可按下式算出: n x x n i i ∑ = =

1 x :一个样品 n 个结果的算术平均值. 3.1.15 偏差(JJF 1001-1998,5.17) 一个值减去其参考值. 一个值 可理解为测量结果, 参考值 可理解为约定真值. 3.1.16 实验标准[偏]差(JJF 1001-1998,5.8) 对同一被测量作 n 次测量,表征测量结果分散性的量 s 可按下式算出:

1 ) (

1 2 ? ? = ∑ = n x x s n i i 式中:xi 为第 i 次测量的结果;

x 为n次测量结果的算术平均值. s 为单次测量结果的实验标准偏差. 上式称 贝塞尔公式 . 3.1.17 平均值的标准偏差(CNAS-GL06,附录 B,B.24) 对同一被测量作n次测量,其平均值的标准偏差由下式给出:nssx = CNAS-GL28:2010 第6页共87 页2010 年04 月09 日发布

2010 年04 月09 日实施 3.1.18 相对标准偏差(RSD) (JJF 1135-2005,3.13) 实验标准差除以该样本的平均值.RSD 也称变异系数.通常也用百分比表示: x s RSD = 3.1.19 误差(JJF 1001-1998,5.16) 测量结果减去被测量的真值. 真值 按其本性是不确定的.因此 误差 是一个定性概念,所谓定量表示的 误差 ,实际上是测量结果减去被测量的约定真值获得的,是误差的最佳估计. 由于真值不可知,在实际工作中使用约定真值,从而所得到的误差往往是个近似 值. 按误差的性质, 可分为随机误差和系统误差. 误差之值只取一个符号, 非正即负. 3.1.20 随机误差(JJF 1001-1998,5.19) 测量结果与在重复性条件下对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值 之差. 随机误差等于误差减去系统误差;

因为测量只能进行有限次数,故可能确定的只 是随机误差的估计值. 3.1.21 系统误差(JJF 1001-1998,5.20) 在重复性条件下, 对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的 真值之差.一般情况下,某量有限多次测量结果平均值与该量约定真值之差是其系统 误差的最佳估计. 系统误差与随机误差的关系如同射击手的弹着点与靶心的关系. 如弹着点比较集 中、但距离靶心较远,则随机误差较小、而系统误差较大;

如弹着点比较分散、但总 体围绕靶心,则随机误差较大、而系统误差较小. 3.1.22 允差 技术标准、技术规范对测试方法、计量器具所规定的允许的误差极限. 检测方法的允差表示在一定的测量条件和置信水平下, 用该检测方法测量结果所 允许的误差限. 测量仪器、容量器........