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气象水文海洋仪器
2010年12月
Meteorological, Hydrological and Marine Instruments
Dec.2010
自动气象站检定结果不确定度的评定与表示
蒲晓勇,谢从刚,向立莉
(湖北省气象信恵与技术保障中心,武汉430074)
摘要:测量不确度是测量系统最重要的特性指标,它表征了测量结果的分散性,是对测量结
果质量的定量表征。本文根据中华人民共国国家计量技术规范JF1059-1999《测量不确定
度评定与表示》中所述方法,通过对自动气象站各要素检定结果的各分量的分析,合理选择测
量结果不确度的评定方法,对各要素在测量结果的分散性进行较为科学的评定,为自动气象站
观测数据的准确性及可靠性提供依据。
关键词:自动气象站;测量不确定度;评定;表示
中图分类号:TH765文献标识码:A文章编号:1006-009X(2010)04-0039-05
Evaluation and expression of uncertainty in verfication results of
automatic weather station
Pu Xiaoyong, Xie Conggang, Xiang Lili
Hubei Meteorological Information and Technology Support Center, Wuhan 430074)
Abstract: As the most important characteristic indexes of measurement system, uncertainty in
measurement represents dispersion and quantitative of measurement results. According to analyze
various components of each factors verification results in automatic weather station, this paper
reasonable selects evaluation methods for uncertainty in measurement, and scientific assesses each
factors dispersion, which provide evidence for data accuracy and reliability of automatic weather
station. The cited methods are described in the National Measurement Technology Regulations JJF
1059-1999"Evaluation and Expression of Uncertainty in Measurement
Key words: automatic weather station; uncertainty in measurement; evaluation expression
0引言
满足检定规程中所规定的计量要求、技术要求及
有关行政要求。对测量误差在允许范围内的仪器
随着我国气象地面观测现代化水平的不断提给出修正值,对超出允许误差的仪器进行调整或
高,气象综合观测逐步从人工、定性观测向自动化淘汰。测量不确定度就是表征被测量的真值所处
遥感遥测、定量观测转变,初步实现了高准确度、的量值范围,因此,在对测量结果进行表述时必须
高性能、一体化自动连续观测体系的建设,各种观同时包含赋予被测量的值及与该值相关的测量不
测数据的融合和处理技术受到高度重视,国际间确定度。按中国气象部门业务需求和技术要求,
和部门间的合作日益加强,为了使这些观测数据目前共有4种型号的自动气象站布设在各地方台
准确可靠并具有可比性、必须经过规范合理的方站,本文主要以湖北省布点较多的ZQZ-CⅡ型自
法进行定期检定。通过检定,确认计量器具是否动气象站为例来进行检定结果不确定度的分析。
收稿日期:2010-05-21.
作者简介:蒲晓勇(1974-),男,大学,工程师.现从事气象计量检定工作.
气象水文海洋仪器
Dec,2010
1不确度的函义及其评定分类
s
任何测量都是非理想性的,测量过程中的
(3)
机效应及系统效应均会导致测量不确定度,数据则n次测量的算术平均值x的实验标准偏差为:
处理中的修约、被测量的定义不完整、复现被测量
s(x;)
的测量方法不理想、对环境的测量与控制不完善、
对模拟式仪器的读数存在人为偏移、测量仪器的
由于在对被检传感器进行检定时,一般采用
计量性能(如灵敏度、分辦力、稳定度等)的局限多点法,每个检定点均进行n次检定(x≥5),设有
性、测量标准或标准物质的不确定度、测量方法和m组被测量,因此多个检定点检定结果的A类标
测量程序在的近似和假设等等都会导致不确定度准不确定度,用合并样本标准差来表达,即:
的发生。从技术角度讲,不确定度是测量的不确
定性或者具有特殊含义的检测结果的不确定性
∑(x,-x,)2
测量不确定度是一个与测量结果相联系的参数,
跟检测数量有关,表示置信水平区间的半宽。通
自动气象站温度、湿度、气压、降水、风速的A
过评定测量不确定度可以分析影响测量结果的主类评定根据检定规程对各要素测量点(也即组数
要成分,从而提高测量结果的质量,得出仪器的测m)分别进行n次测量,然后按上述步骤和方法进
量不确定度
行具体评定即可。
按照中华人民共和国国家计量技术规范JF
在评定不确定度时,测量次数n应充分多,或
1059-1993测量不确定度评定与表示》定义,测者说自由度=nー1足够大,如果测量次数不充
量不确定度通常用标准偏差表示测量结果的不确分,A类评定将失去意义。
定度,按其数值的评定方法,一般包含几个分量,
标准不确定度的B类评定
这些分量可归人两大类,也即A类评定和B类评
定。能用统计方法计算者,称为A类标准不确定3.1计算方法分析
度的评定;不能用统计方法处理而需要用其他方
B类不确定度的信息主要来自以往的检测数
法处理的分量称为B类标准不确定度评定。
据、有关的技术资料、检定或校准证书、准确度等
等。有时要根据实际情况估计的极限差a,一般
2ZQZ-CⅡ型自动气象站各要素分为仪器分散区间的半宽a=(a+-a-)/2,有时候
量标准不确定度的A类评定
还可取仪器最小分度值的一半代替之。极限差a
标准不确定度的A类评定用对观测列进行一般服从均匀分布,且x,落在x,一a至x+a区
统计分析的方法来评定标准不确定度。是在重复
间的概率为100%。通过对其分布的估计可得出
性条件或复现性条件下得出的n个观测结果x;(
标准不确定度z为;
1,2,…n),测量结果的期望真值的最佳估计
为n次独立测量结果的算术平均值,也即デ。
包含因子k,取决于测量值的分布规律,缺乏
任何信息的情况下,一般估计为矩形(均匀)分布
常用分布与k、z的关系见表1。
式中;x1表示第i次测量结果(下同);
表1常用分布与k、(x)的关系
デ表示n次独立测量结果的算术平均值。
分布类别
P(%)
u