如何使用QApp確定“測量不確定度”

QApp“測量不確定度”是賽多利斯Cubis® II高端天平QApp 制藥軟件包中提供的一種全新軟件功能。QApp功能可根據(jù)EURAMET校準(zhǔn)指南第18號“非自動衡器校準(zhǔn)指南”1-3（以下簡稱“EURAMET cg-18”），動態(tài)顯示測量不確定度。
 
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《測量不確定度》白皮書介紹了專為動態(tài)顯示Cubis® II天平的測量不確定度而設(shè)計的全新軟件功能。 為什么不確定度的測量很重要？

如今高性能實驗室天平可在各個方面為用戶提供支持，具有較強(qiáng)的實用功能和監(jiān)管功能。然而，高性能實驗室天平是復(fù)雜且高度靈敏的測量設(shè)備。因此，根據(jù)設(shè)備的不同，安裝位置和用戶的專業(yè)知識等諸多不同影響因素均會影響其顯示結(jié)果。

有一種全新的動態(tài)功能可在從零到最大量程的整個稱重范圍內(nèi)顯示每個測量值的不確定度。這特別有利于在受控環(huán)境中工作的客戶，對他們來說，稱重值的記錄至關(guān)重要；該功能允許對每個稱重值及其相應(yīng)的不確定度進(jìn)行打印。

賽多利斯服務(wù)可輕松設(shè)置所需的參數(shù)。考慮到多個參數(shù)對不確定度的影響，所用數(shù)值取自校準(zhǔn)證書。所有影響參數(shù)在EURAMET cg-18中均有詳細(xì)的定義和說明。

該軟件功能對稱重結(jié)果不確定度的測量計算包括許多方面的不確定度因素，例如，零讀數(shù)和負(fù)載讀數(shù)的四舍五入、重復(fù)性、四角偏差、天平可能發(fā)生的變化以及使用地點溫度變化的浮力影響。此外，還包括示值誤差，及其在校準(zhǔn)過程中確定的插值。

理論背景

EURAMET cg-18 介紹了稱重測量不確定度的完整計量學(xué)理論和背景。

通過以下已考慮多項修正值的公式，可對稱重結(jié)果W的可能影響因素進(jìn)行一般性說明：

W = W* + δR_instr + δR_proc

在該方程中，W是天平校準(zhǔn)后直接顯示的重量值。δRinstr 項代表使用校準(zhǔn)后的儀器時因環(huán)境影響而進(jìn)行的修正。δR_proc項包括因儀器操作引起的所有修正。

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為了區(qū)分校準(zhǔn)過程中的示值和在校準(zhǔn)儀器后稱重負(fù)載 L時的稱重結(jié)果，必須考慮參數(shù) R0 和 RL。

R₀= 校準(zhǔn)后在經(jīng)校準(zhǔn)儀器上無負(fù)載情況下的讀數(shù)。

R_L= 校準(zhǔn)后在經(jīng)校準(zhǔn)儀器上稱重負(fù)載 L 時的讀數(shù)。

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校準(zhǔn)后直接顯示的重量值，可用以下方程：

W*= R_L +δR_digL + δR_rep + δR_ecc - (R₀ + δR_dis0) - E

應(yīng)考慮以下使用中讀數(shù)的誤差來源：
δR_dis0= 零讀數(shù)的四舍五入誤差
δR_digL= 負(fù)載讀數(shù)的四舍五入誤差
δR_rep= 儀器的重復(fù)性
δR_ecc= 四角偏差引起的誤差
E= 校準(zhǔn)證書中報告的讀數(shù)顯示誤差

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一般來說，儀器用戶應(yīng)意識到，在正常使用過程中，儀器稱重與校準(zhǔn)時稱重在某些方面或通常在所有方面均不相同。

下項描述了儀器校準(zhǔn)后在稱重過程中個別環(huán)境影響引起的誤差。
 

δR_instr =δR_temp+ δR_buoy+ δR_adj

包括以下誤差影響：
δR_temp=環(huán)境溫度變化可能引起的儀器特性變化
δR_buoy=空氣密度變化可能引起的浮力變化
δR_adj=自校準(zhǔn)以來漂移或磨損（校準(zhǔn)證書中未考慮）可能引起的儀器特性變化。

由于儀器的特殊操作而產(chǎn)生的誤差影響項為：
δR_proc = δR_Tare + δR_Time + δR_ecc

其中：
δR_Tare=天平除皮操作可能引起的變化
δR_Time=蠕變和遲滯的可能影響（校準(zhǔn)證書中未考慮）
δR_ecc=負(fù)載的四角偏差可能引起的誤差。

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最后，可使用包含上述所有參數(shù)的以下公式計算測量的擴(kuò)展不確定度U_gl （W)：

這包括附加系數(shù) a₁ 及其不確定度 u（a₁），其來源于校準(zhǔn)過程中結(jié)果誤差的線性回歸。

由于所有因素均為常量或與R、U_gl （W）成正比，因此可通過直線方程近似得出不確定度。

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根據(jù) EURAMET cg-18，全局?jǐn)U展的不確定度方程式的影響因素可分為α_gl項（包括所有常量不確定度）和β_gl項（包括所有比例不確定度）。這可用簡化的線性方程式來表示：

U_gl （W）≈α_gl+β_gl·R

其中截距為 α_gl=U_gl （W=0），斜率為:

R為顯示的稱重值。

如何輸入數(shù)值和配置QApp？

賽多利斯服務(wù)可根據(jù) EURAMET cg-18 指南，使用賽多利斯校準(zhǔn)軟件Verical® 創(chuàng)建校準(zhǔn)證書。根據(jù)校準(zhǔn)證書，將上述方程式的被加數(shù)αgl 和因子βgl輸入 QApp“測量不確定度”功能，以顯示放置在天平稱重盤上任何負(fù)載的不確定度。

QApp 還可進(jìn)一步將“活動”狀態(tài)設(shè)為開啟或關(guān)閉，即是否顯示不確定度。此外，用戶還可選擇不確定度以絕對值、相對值或過程精度表示。

相應(yīng)地，QApp 會自動計算每個顯示重量W 相應(yīng)的絕對測量不確定度 U = a + b · W（使用選擇的單位，即“g”或“mg”）或相對測量不確定度U* = U/W · 100%（以“%”計）。對于過程精度，相對測量不確定度的計算需乘以安全因子 | 過程精度因子，該因子可由用戶輸入：PA = k_s · U*。

該因子可用于解釋校準(zhǔn)期間和|或增加所述不確定度的置信區(qū)間時無法考慮的對用戶過程精度的影響。

如何理解顯示的測量不確定度值？

根據(jù)EURAM ET cg-18 確定的測量不確定度是一種擴(kuò)展不確定度——這意味著對于任何讀數(shù)R，真實值在[R-U...R+U]區(qū)間內(nèi)，概率為 95.45 %。對于圖 2 中的示例，這對應(yīng)于真實值在[50.0011g–0.00582g...50.0011g+0.00582g]=[49.99528g...50.00692g]區(qū)間，概率為 95.45 %。

根據(jù)最新的良好文件記錄規(guī)范，還可在打印設(shè)置中選擇是否將不確定度打印出來。此外，還可輸入其他信息，如校準(zhǔn)證書編號（從中獲取數(shù)值）、校準(zhǔn)日期以及校準(zhǔn)是否由經(jīng)認(rèn)證的校準(zhǔn)實驗室進(jìn)行。通過GLP打印設(shè)置，可決定是否打�。ㄒ约皯�(yīng)打印哪些）應(yīng)用程序參數(shù)和設(shè)置。
 

Summary

通過Cubis® II天平提供的這一全新功能，賽多利斯能讓用戶輕松確定測量結(jié)果的不確定度或初始樣品重量的過程精度，而無需根據(jù)校準(zhǔn)證書中的圖表進(jìn)行計算。因此，校準(zhǔn)證書是包含相關(guān)信息的重要文件，為測試和測量設(shè)備的監(jiān)測需求提供支持。