【国家标准(GB)】 产品几何量技术规范(GPS)工件与测量设备的测量检验 第2部分：测量设备校准和产品检验中GPS测量的不确定度评

ICS 17.040.01
中华人民共和国国家标准
GB/T 18779.2—2004/IS0/TS 14253-2:1999产品几何量技术规范（GPS）
工件与测量设备的测量检验
第2部分：测量设备校准和产品检验中GPS测量的不确定度评定指南
Geometrical Product Specifications (CPS)-Inspection by measurement of workpieses and measuring equipment-Part 2: Guide to the estimation of uncertainty in GPS measurement.in calibration of measuring eguipment and in product verification(ISO/TS 14253-2:1999,IDT)
2004-11-11发布
中华人民共和国国家质量蓝督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2005-07-01实施
KAoNrKAca
GB/T 18779.2—2004/IS0/TS 14253-2 : 1999GB/T1877产品几何量技术规范(GPS）工件与测量设备的测量检验》分为姚下三部分：第部分按规范检验合格或不合格的判定规则；-第2部分：测量设备校准和产品检验中GFS测量的不确定度评定指南；一第3部分：达成关于测量小确定度报告协议的导则本部分为GB/T18779的第2部分，本部分等同采用1S()/TS14253-2：1999%产品几何量技术规范（GP5）T件与测量设备的测量检第2部分：测量设备校准和产品检验中GPS测量的不确定度评定指南》（英文版）。验
本部分等同翻译IS0/TS14253-2,1999。为便于使用，本部分做了下列编辑性修改：a）“本技术规范”二词改为\本部分”；b）删除了ISO/TS14253-2的前言和引言c）增加了国家标准的前言；
d）将国际标准技术规范的表述改为适用丁国家标推的表述。本部分的附录A、附录B、附录C、附录D均为资料性附录。本部分由全国产品尺寸和儿罚技术规范标谁化技术委员会提出并归口，本部分起萃单位：机械科学研究院中机生产力促进中心、郑州大学、北京市计量科学研究所、中国航空工业第一集团公司第 304研究所。本部分主要起草人：李晓沛、倪育才，张琳娜、吴迅、孙玉玖，1范围
GB/T 18779.2-—2004/1S0/TS 14253-2:1999产品儿何量技术规范（CPS）工件与测设备的测量检验第2部分；逊量设备校准和产晶检验中GPS 测量的不确定度评定指南
GB/T18779的本部分规定了不确定度管理程序（PL:MA)。它是以≤测量不确定度表示指南((FUM)和JJF1059:1999《测屋不确定度评定与表示》为基础,用于评定测显结果不确定度的实用性遍近程序。
本部分适用于工业生产GPS领域中测量标准和测量设备的校推以及工件CPS特征量的测量。目的是给出完成不确是度报告所需的全部借息为最结果及其不确定度（顾客和供方之间的关系）的国际、国内比对提供基础。本部分常也用于下述情况的不确定度评定和给出不确定度报告：一单个测量结果；
一两个或多个测量结果的比较；由个（或多个工件（或测量设备）得到的测量结操与给定的规范（即测量设备最测影标准的计望特征量的最大允许误差MPE，以及工件特征量的公差限等）的比较，以判明是否合格。注1：本部分的逼近法基本上基于对不确定度的上界进行估计,即在不确定度评估的各段高后其不确定度,商估的器度由逼近饮数来控制。
注2：通近法或遍近程序是一种能经济地进行白调节的方法·也是为了降低生产中的计量成本而改变（增大)现有测量不确定度的工具。逼近法能够使风险成果和成本之间进行协调。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T18779本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的般新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T10610一1998产品几何量技术规范表而结构轮廓法评估表面结构的规则和方法CB/T19001-：2000质量管理体系要求idtIS09001:2000）GB/T19004—2000质量管理体系业绩改进指南（idt1SO9001:2000）CB/T18779.1一2002产品几何量技术规范（GPS）T件利测量设备的测量检验第1部分：按规范检验合格或不合格的判定规刚（eq15014253-1：1998）GB/T18780.1一2002产品几何量技术规范（(PS）儿何要素第1部分：基本术语和定义（idtIS0 14660-1:1999)
ISO1：2002产品儿何量技术规范（GPS）T业长度测量的标准参考溢度测量不确定变表示指南(Guide to the Expression of Uncerlainty ini Measurement(GUM),BiPM,IEC,IFCC,JSO.HUPAC.ILPAP,O1MI.,第版,1995JF1059一1999测量不确定度的评定与表示（源则上采用GUM的基本内容），JJFI00I一1998通用计量名词及定义（国际通用计量学基本术语（VIM)BIPM，IEC,IFCC.ISOI:PAC,IUPAP.0IML,第2版,1993)3术语和定义
GB/T1877$.1，GB/T18780.3和JJF1001中确立的以及下刻术讲和定支适用于本部分。为「方便，下面重复列出了 JJF 1001 中的一些术语CB/T 18779.2-—2004/IS0/IS14253-2:19993.1
不确定度评定的黑箱模型black boxmodel foruncerlaintyestiaation-irKAoNrKAca
用于不确定度评定的方法或模型，在该模中，近测量所得到的输出量与输人最（激励源)的避值具有相同的单位，面不是通过测最与被测最有函数关系的其他量而得到的注1：在本部分的黑箱模型中，设各不确定度分量是可直接合成的，影响盘已被换算到测量的单位，并且灵敏系数等
注？：在许多情况下，一个复杂的测呈方法可以看作个简单的见有激励源输人的黑箱，测录结果由该黑箱输出。当打开黑箱时它可以转化为若干个次级小黑箱租(或)若于个明籍。注3：即使为了作相应的正而有必要进行补充测虚以确定影响量的数值，其不确定度评定的方法仍然是黑籍方法。
不确定度评定的透明箱模型transparent box model for uncertanty estimation用于不确定度评定的方法或模型.在该模型中，被测量之值是避过与被测量有函数关系的其他量的属前得到。
测量任务measuring task
根据定义对被测最的定最确定。3.4
基本测量任务(基本测量） baskc measurement task(hasic meastrement)作为评估工件或测量设备更复杂特征量之基础的（…个或多个)测量任务。注：基本测量实例：
1）工件某要素直线度的测盘中,若干测点中某一点的测盘；2）谢于分尺示值误整范围时，若于次示值误差单独测划中的其一次：3.5
总体测量任务overallmitasuremienttask复杂的测仔务、被测量之值以若干可能不同的基本测量为基础而确定的。让：总体测量任务实例：
1）工件某要案直线度的测！
2）千分尺示值误差范围的确定。3.6
(测量的)扩展不确定度expanded uncertainty(of a neasuremeul）U
彌是测量结巢区闻间的量：合理赋予被测量芝健分布的大部分可含于此区间。注：测的扩展不确定度带大写了世表示。3.7
（测量的）真不确定度tru心uncertainty（of measurement）U
由完普的不确定度评定所得到的测量不确定度，注：按其本性，真不确定度是尤法确定的。3.8
（测量的）约定真不确定度conventionaltruencertainty（ofameasurement）GUM不确定度GUMuneertainty
完全接GM所规定的详细程厚评定得到的测量不确定度。注，约定真不确定度可能不同下按照本部分评定得到不确定度。3.9
GB/F18779.2——2004/1S0/TS14253-2:1999（测量的）近似不确定度approximateduncertainty（ofameasureent）UEN
按照简化的题近法评估得到的测量不确定度。注，脚标N表示Uv是通过N次適近评估得到的：当知道遍近次数并不重要时，可以使用不带逼近次数N的U。3.10
(测量或校准的）目标不确定度target uncertainty（Fnr a measarehent or caliration）.
对给定的测量任务优化确定的不确定度。注1：目标不确定度是包括诸如设计、制造、质望保证、累务、市场、销售和分包在内的管理决定结果。注2：标不确定度应综食考密规范（公差或最大允许误差MPE),过程能力、成本，GB/T19N0]的7.6条，CB/T19004的7.E条以及GB/T18779.1的要求，确定其最住值3. 1
要求的测量不确定度reqoired uncertainty of measurementUR
对给定的望过程和测量任务所要求的不确定度。注：要求的不确定度可以由用户等规定。3.12
不确定度管理uncertaintymanagement根据测量任务和目标不确定度，使用不确定度模算方法，给出合适的测量程序的过程。3.13
（测量或校准的）不确定魔概算uncertaintybudget（forameasunementorcalibration）对不确定度分量评估的总结性陈述，这些分量对测量结果的不确定度有贡献注1：只有当测量过程（包括测基对象、被避母、测蛋方法和测盘条件）确定时，测量结果的不确定度悬明确的。注2：“概算”一词的意恩是根据测盘程序，调量条性和假设，对不确定度分量以及他们的合成标准不确定度和扩展不确定度的数值进行分配。
不确定度贡献因素uncertainty contributor2.
测量过程中的测量不确定度来源。3.15
不定度责献因亲的极限值（变化限）linityalne（variationimit）foraluncertaintycontributor不确定度责献图（）极端值的绝对值：3.16
不确定度分量
uncertainty component
不确定度贡献因素（)的标准不确定度。注」：在逼近法中符w用于所有的不确定度分，这与行UM现行版本是不-~致的。后者有时用符号sx表示由A类评定得到的不确定度分盘，而用符号“表示出B类评定得到的不确定度分盘，空2：严格跑说，不确定度分量是小确定度黄献因素（)的标准不确定度与对应灵敏系数的乘积GB/T 18779.2—2004/IS0/TS 14253-2:19993.17
influence quantlty of a measurement instrument测量器的影响量
测量仪器的特征量，它影响用该仪器得到的测童结果。3.18
工件的影响摄
influence quantity of a workpiece工件的特征量，它影响对该工件的测量结果。4符号
表1中的符号适用于GB/I18779的本部分，裘1
通用符号
分布的极限俏
误差或不确定度贡献因案的极限值（以被测的单位表示）误差义,不确定度贡献因紊的极限值(以影响的单位表示）线膨胀系数
由误差或不确定度贡献因素的极限值a。到不确定度盘u的换算系数修正值
测量设备的分辨力
杨氏模量
(测)误差
一组测量值的函数,G(X..X:,.,X,,.)游后值,安全子
包含因子
置信区间之半中所包含的标准偏差数测量结果(数值)
的数目
逼近次数
泊松系数
全帮不相关的贡献因素个数
全部相关的贡献因紊个数
相关系数
标准不确定度（标准偏差）
样本标准偏差
样本平均值的标准偏差
合成标准不确定度
不确迟度贡献因素（1)的标推偏差.即不确定度分量测量的扩展不确定度
献的真不崩定度
测量的约定真不磷定度
测量的近似不确定度(未说明遍近次数）逼近次评估得到的近似不确定度要求的谢最不确定度
目标不确定度
（不悬按照GUM或本规范所评定的）不确定废数值测量结果(未修正)
测量结果(在不确定度评定的透明模型中)测重结果(已髂F)
KNrKAca
5用逼近 GUM 法评定测量不确定度的基本概念GB/T 18779.2--2004/ES0/TS 14253-2:1999完整地采用GUM法，可以得到约定真测量不确定度Uc.本部分采用简化的逼近法（程序），通过过估计有影响的不确定度分量，得到近似不确定度U=（UUc）。过量估计的过程为每一个已知的或能预期的不确定度分量提供了在最坏情况下可能出现的上界，从而确保了评定结果的安全可靠，即没有低估测量不确定度。本部分的逼近法基于下述条件：所有的不确定度贡献因素均已被识别；已经决定哪些而的修正值需要进行修正；一每…-个贡献因素对测量结果不确定度的影响.均以标准不确定度给出，为不确定度分量！注：作为约定，返近法中每一个页献因素对测量不确定度的影响都必须通过有关的物理方程或公式以及灵敏系数换算到被测盘的单位
一采用 PUMA(不确定度管理程序)逼近过程1一每一个测量不确定度分量（标准不确定度）uu，既可以用A类方法评定，也川以用B类方法评定
一一为得到量不确定度的略估计值以对其有一个总的了解，并门为节约成本，在逊行不确定度的首次逼近评估时，如有可能，应优先采用类评定，...所有不定度资献因紧影啊的总和（称为合成标准不确定度?用下式计算：uVu+u+ua+u
一仪在采用黑箱模型评定不确定度，并且所有不确定度分量u.均不相关时,式(1)小成立：一为简单起见，各不确定度分量之间的相关系数仪取下列数值：p=1,0,-1
++++++(2)
如果不知追各谢靠不确定度分量之间是否不相关，则假定它们是完全相关的，即等于1或一1。在将各分量代入式(1)进行计算之前，应先将相关分量算术相加：扩展不确定度U用下式计算：
此处是一2良是色含因子(见8. 8)。a）遍近法一殷至少包括以下两次的各不确定度分量的亚复评估：（3)
1）第一次评估是十分粗略、快速以及低本的，其目的是识别最大的几个不确定度分量（见图1);
2）下一次评估，如果有的话，则仅将最大几个分量的“上界\重新进行更精确的评定·以将不确定度的估计值（\或)减小到能被接受的程度，b）逼近法可用于下述两种况：
1）对给定测单过程的测量结果进行不确定度管理（可用于已知测量过程的结果，或对两个或两个以上的测量结果进行比较）：2）测量过程的不确楚度管理中，寻求满足条件U的合适测过程。6不确定度管理程序-PUMA
6.1概述
测不确定度概算和管理的先决条件是清楚地识别和明确测量任务，即要定量确定的被测量（工件的GPS特征量或GPS测量设备的计量特征量）。测量不确定度是按照工件GPS特征翼的定义或GPS标准中给定的GPS测量设备计量特征量的定义所得测量结果之质量的度量，GPS的综合标准和通用标准规定了被测特征量的\约定真值”。在许多情况下，GPS标准也规定了理想的或约定真的测量原理、测量方法、测量程序和标准参考条件。GB/T 18779.2—2004/IS0/TS14253-2:1999KAorKAca
对特征量的标推化约定真值等（理想的操作过程）的偏离，均对测量不确定度有贡献。6. 2给定测量过耦的不确定度管理图]给出给定测量任务（图1中2)和现有测量过程（1)的不确定度管理框图，量原理（框3),测量方法（框4),测量程序（框5)和测量条件（框6)是给定的，或是在此情况下已经确定的，它们是不能收变的。班-一的任务是要括计其测量不确定度。要求的不确定度可以是给定的，也可以是待定的，1给定测量过程
不确定度概算
假设、
翔误等
不确定
度模型
不确定
改变假设、模型
或改进知识等
是否可能或
需要改变
图1给定测量过程的测量结果不确定度管理11
终测量
不确定度
采用逼近GUM法时，第一次评估是方向性的，是的是为了找到占优势的不确定岁页献因素，如果有必要的话，在此情况下的管理过程要做的仅是议进对凸优势不确定度贡献因素的评定，使其更接近于不确定度分量的实际情况，从而避免过于高估这些不确定度分量。给定测量过释的不确定度管理程序如下最好采用不确定度评定过程的巢箱模型进行首次评估，建立初步的不确定度概算（框7～9），得到扩展不确定度的首次粗略估计值UE（框10），每次通近评估得到的不确定度U>都是通过对他们的上界进行评估而完成的b）将首次评估得到的不确定度U与实际测量任务所要求的不确定度L进行比较（框A）：1）如果eV，即可以接受，则首次评估的不确定度概算证明了给定的测量过程对于测董任务来说是合适的(框11)；2）如果U>U，即U不可接受，或者不存在所要求的不确定度UR，但是希懿U更小一些，并更接近于真值，划继续进行逼近过程。c）在进行新的逼近评估之前，对全部不确定度贡献因素的相对大小进行分析。在许多情况下，只有很少几个不确定度分量在合成标准不确定度和扩展不确定度中占优势。改变假设或改进有关不确定度分量的知识框12），以得刻最大的（占优势）不确定度分量的更d)
准确的不确定度上界估计值；
也可改用更详细的不确定度评定模型或更高分辨力的测量过程（框12）。e）作第二次通近评估的不确定度概算（框7～5），再次得到更小和更准确的测量不确定度上界估计值U(框 10)。
f）将第=次评估得到的不确定度L（框A)与实际测量任务所要求的不确定度IR进行比较：1）如果UE≤R，即U可以接受，则第二次评估的不确定度概算证明了给定的测量过程对于量任务来说是合适的（框11
2）如果[F>，即U不可接受，或不存在所要求的不确定度U·但是希望其更小和更接GB/T 18779.2-2004/ISD/TS 14253-2:1999近于真值，则需要再次进行逼近过程。对不确定度分量的大小，特别是此时最大的不确定度分，重新进行评估，同时改变假设，政进知识，改变模型等（框12）。g）为得到更谁确的（更低的）测量不确定度上界的估计值，当所有能改进的可能性都已考虑过，但仍没有得到可以接受的测量不确定度L忘L时，这就证明不可能满足所要求的测量不确定度 UR。
6.3用于测量过程(程序)设计和开发的不确定度管理此时，不确定度管理用来开发合适的用于工件几何特征量测整或测贯设备计最特征录校准的测量程序，不确定度管理是为完成明确的测量任务（图之中框1)和达到给定的目标小确定度U-（框2）测量任务和目标不确定度的确定是公司（本部门》足够高管理层的政策性决定，二个合适的测量过程，评定得到的测量不确定度应小于或等于口标不确定度。如果评定得到的不确定度远小于目标不确定度，则对于完成测最作务来说，该测量过程在经济上并不是最住的。进就是说，该测量过程成本太商。给定测量任务（帮1)和给定目标不确定度U/（链2)的不确定度管理程序（PLMA）包括下述内容（见图2）：
不确定度概算
测量在务
日标不
确定度
（政策）
靓设，
知识等
不确定
度模型
不确定
度分量
改变设，模型
等或改逊知识
改变条件、
程序或方法
改变测冠源理
改变测任务
或标不硼定度
合适的
测盘程序
YesorNo
UEn的可
Yes or Na
Yts or No
图 2测量过程(程序)的测量不确定度管理程序(PLMA)根据经验和本部门内可能得到的现有测景仪器.选择测量原理(框3)。a
不存在合适
的测至程序
根据经验和前能确定初步的测量方法（框4）、测童摄序（框5）和测量系件（框6）。最好来用不确定度评定过程的熙箱模型进行首次评低，建文初步的不确定度概算（框7~-9)，得到扩展不确定度的粗略信值F（框！）。个部不确定度L/v的评估星通过对不确定度的1界进行评估而完成的，
GB/T18779.2—2004/ISO/TS14253-2:1999KAoNrKca
d）将首次评估得到的不确定度UEl与给定的目标不确定度U-进行比较（框A)：1）果U≤U，即U可以接受，则首次评估的不确定度概算证明了该量过握对于测量征务来说是合适的（框11)：
2）好果UUt则测量程序在技术上是可以接受的，但此时通过改变测量方法或測量程序(框13)而增人测不确定度，也许能建立更经济有效的测量过程。此时需要再次进行逼近并得到测量不确定度Ue（框10)：3）如果UElUI，即UE:不间接受,则继续进行逼近过程，或可以得出结论：不存在合适的测量程序
）在继续进行逼近之前，对各不确定度贡献困索的相对大小进行分析。在许多情况下，总有儿个分量在台成标谁不确定度或护展不确定度中占优势地位。f）如果UUr，则改变关于各不确定度分望的假设模型或增加知识（框12).以得到这些最大（占优势)分量的更准确的上界估计值。对不确定度概算作第二次避近（框7～9），得到第二个较低的但更准确的测量不确定度上界估计值（框10)
h）将第二,次评估得到的不确定度估计值Ue2与给定的目标不确定度LII相比较（框A)：1）婚果UE≤UT，即UE可以接受，则第二次评估的不确定度概算证明了该量程序对于测量任务束说是合适的（框11)；
如果Ue2>Ur，即U不可接受，则必须进行第二次或更多次的评估，反复对不确定度2)
献因案进行分析，并同时改变假设，模型或增加知识（框12），特别是当时最大的几个不确年斑斑献因繁
i）为得到更准确的（更低的）不确定度上界估计值，而所有方法都使用过后仍没有得到可以接受的测量不确定度UEvUI，则必须改变测量方法，测量程序或测量条件（框13)以降低不确定度估计值IN。逼近过程将重新从首次评独开始。j）如果改变测量方法、测量程序或测量条件（推13)后仍无法得到而以接受的测量不确定度，则最后的可能性是收变测量原埋(框14)并重新开始上述程序，如果改变测量原理和重新进行上述逼近过程后仍无法得到可以接受的测量不确定度，则最终k）
的可能性是收变测量任务或目标不确定度（框15），并重新丹始上述程序。1）如果不可能改变测癌任务或目标不确定度，这就是说不存在合适的测量程序（框16）。7测量误差和测量不确定度来通
7.1误差的类型
测量结果中通常包含各种不同类型的误差。按它们在测量结果中出现的规律，误差可以分为：系统误差、机误差、漂移和粗差。
所有的误差从本质上来说均是系统性的。如果发现某一误差是非系统性的，则主要是因为产生误差的原因没有找到，或是对误差的分辨能力不够所致。系统误差可以用其数值的大小和符号来表示（十或一）。
ER-MR-TV
此处,ER——误差；
MR——测量结果：
TV—真值.
GB/F18779.2-—2004/1S0/IS14253-2:1999随机误差是由不受控的随机影响量所引起的系统误差，由随枇效应引人的不确定度可以用标偏差以及分布类型来表示。多次测量结果的平均值常常作为估计系统误差的基础（见图3）。测将值
1粗熬；
2分散?
一分散性2;
測结果1：
测母结果
随机误差1：
一随机误差2，
系统误差1：
系统误差2；
漂移；
--真值。
图3测量结果的误差类型
漂移是由不受控的影响量的系统影响所引起的，漂移常常是一时间效应或磨损效应，他们可以周单位时间内的变化或使用一定次数后的变化来表示。粗差是由测最过程巾不可重复的突发事件所引起的。电子噪声或机械噪声可以引起粗差。产生差的个经常出现的原因是操作人员在读数和书写方面的疏忽以及错误地使用测量设备，粗差是不可能进一步描述的
测量过程的误差或不确定度是许多已知或未误差所引起的，他们源白大量的误差来源或误差贡献因素。
在不同情说下，误差的来源或贫献因素是不相同的，各分量之和也是不相同的，可以对误差作系统性的探讨。图4给出10种不同的误差来源及其合成。下面给出10种不确定度页献因素的示例和详绷内容，困难征在卡各利不确定度两献因素对测最结果的影响虽然常常是分别起作用的，但许多情说下，他们也会互相影响而引起附加的误差和不确定度。在进行不确定度概算时，可以参考图4以及下文中例举的误差来源表。在任何情况下,在对每~个不确定度分量进行评估时，均需要物理学方面的知识和计量学的实践经验。为方便起见,在不确定度概算中可以对不确定度页献因素或不确定度分量进行分类。GB/T18779.2—2004/ISO/TS14253-2:1999物理带数
测量程序
的定义
7. 2 测量环境
环境条作
量结果
的不确定度
和计算
设备的费
考标准器
测量中的不确定度贡献因素
KNrKAca
在大部分情况下，特别是在GPS测量中，环境温度是测量不确定度的土要页献因素。其他可能的不确定度贡献因素有：
.温度及其随时间和空间的变化；振动和噪声；
…湿度：
污染：
.照明；
-—气压：
空气成分！
气流；bzxZ.net
7.3测量设备的参考标准器
重力·
一电磁扰；
电源的瞬变；
一-压缩空气（例如：空气轴承)，-热辐射，
工件+
标尺：
仪器的热平衡。
测量设备常常可分为“参考标准器\和其他设备\两类。稳定度；
CCD技术：
·刻度的质量！
温度膨涨系数：
物理原理：线纹尺·光学数字标尺·磁数字标尺，轴、齿轮齿条、干涉仪：7.4测量设备
-解读系统：
一-子和机械放大；
—~波长误差：
.零点稳定度
力和力的稳定度；
滞后：
校准不确定度；
主标尺的分辨力（模拟或数宁)；自上次校谁以来的漂移，
：·波长误差。
导轨或滑轨；
探头系统；
表面缺陷；
硬度和刚度：
读数系统；
线膨账系数；
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。