Delphi 7軟件在測量不確定度分析中的應用

李 琴 王賀龍 趙燕滔 張 帷 王立寧

天津市產品質量監督檢測技術研究院，天津 300384

1 概述

CNAS-CL01：2006《檢測和校準實驗室能力認可準則》要求，檢測實驗室應具有并應用測量不確定度評定程序[1]。實驗室在進行檢測參數不確定度評定時，計算工作量大且較繁瑣。使用Delphi 7[2]開發測量不確定度分析軟件，可實現輸入檢測結果及不確定度各分量的值后直接報告測量結果的擴展不確定度。

2 測量不確定度分析原理

測量不確定度是表征賦予被測量值分散性的非負參數[3]。進行測量不確定度評定，首先分析檢測參數的不確定度來源，建立測量過程的模型。然后，進行標準不確定度分量的評估和計算，包括A類不確定度分量的評估和B類不確定度分量的評估。A類評估對于常規檢測，測量系統穩定、又在B類評估中考慮了儀器的漂移和環境條件的影響，可以采取預先評估的方式，再依據實際測量值得到A類不確定度。對于大部分檢測工作，不確定度各分量不相關[4]。依據各分量的不確定度值，可得到B類不確定度。最后計算合成標準不確定度、擴展不確定度，報告結果。

3 軟件開發過程

3.1 界面設計

為了方便使用人員錄入數據，在軟件的界面設計上采用一次可以錄入全部數據的方式，同時也方便使用人員核對已經錄入的數據。例如輸入A類不確定度的實驗值如下圖。

圖1 軟件界面設計

3.2 計算方法設計

根據項目目前輸入數據的需求：A類不確定度實驗值至多20個數據，A類不確定度實測值至多10個，B類不確定度值至多20個，同時考慮軟件擴展性采用靜態生成數組的方式，以下以A類不確定度的實驗值說明其擴展性。

X: array[1..20]of TsuiEdit：//聲明20個A類不確定度的輸入控件

當A類不確定度的值可能增加到25個時，首先在界面上新增加5個輸入控件，修改

X: array[1..20]of TsuiEdit：

為

X: array[1..25]of TsuiEdit：，

再將新增加的5個控件放入數組中如下：

X[21]:= suiEdit21：X[22]:= suiEdit22：X[23]:= suiEdit23：X[24]:= suiEdit24：X[25]:= suiEdit25：

而計算步驟不需要修改，重新編譯生成新的軟件即可完成。

軟件中另外一個可能會變化的需求是分布情況以及計算方法，為此特意編寫了根據分布名稱求計算分布值的函數getM，在新增分布情況的計算方法是只需要修改getM函數即可，計算如下：

function getM（s: String）: Double：

begin

if s = '兩點分布' then Result := 1

else if s = '正態分布' then Result := 3

else if s = '矩形分布 ' then Result := Sqrt（3）

else if s = '三角形分布' then Result := Sqrt（6）

else if s = '反正弦分布' then Result := Sqrt（2）

else if s = '梯形分布' then Result := 2

else

begin

Result := -1：

ShowMessage（'未知的分布'）：

end：

end：

3.3 計算結果設計

為了方便用戶使用，在計算結果上采用使用用戶自行選擇計算精度的方式，如下圖。

用戶根據檢測要求，自行錄入精度，軟件再根據錄入的精度顯示用戶的計算結果，在一定程度上方便了用戶的使用。

4 使用軟件分析并報告測量不確定度

利用已開發的測量不確定度分析軟件進行測量不確定度分析，將預評估的測量值、實際測量值、各分量的不確定度值、各分量的分布情況輸入后，可獲得不確定度報告。

4.1 評定煙氣中二氧化硫測定的測量不確定度

檢測依據方法HJ/T57-2000[5]，使用KN-900SN煙氣分析儀，最大允許誤差D=±5%。事先對某鍋爐煙氣二氧化硫濃度測量進行20次重復獨立測量，測量結果見下表。

表1 進行n=20次獨立重復測量的測量值

HJ/T 57-2000規定對同一工況進行連續m=3次讀數，測量結果分別為145mg/m3、141mg/m3、140mg/m3，取其平均值142mg/m3作為測量結果。

數值輸入如下。

圖3 煙氣中二氧化硫測定測量不確定度分析

結果報告如下。

圖4 煙氣中二氧化硫測定測量不確定度報告

4.2 評定金屬材料抗拉強度的測定測量不確定度

檢測依據方法GB/T228-2002，使用的儀器設備：電子拉伸試驗機、0～25mm千分尺、0～150mm游標卡尺。加工10塊標稱厚度8. 00mm和標稱寬度15. 00mm試樣。對這10個試樣進行抗拉強度測量，測量結果見表2。

數值輸入如下。

圖5 金屬材料抗拉強度的測定測量不確定度分析

表2 金屬材料抗拉強度s重復性測量數據

結果報告如下。

圖6 金屬材料抗拉強度的測定測量不確定度報告

5 結語

上述分析軟件的建立，實現了按照新修訂的JJF1059.1-2012要求進行A類不確定度的預評估，實現了分量不相關時B類不確定度的評定，實現了檢測實驗室擴展不確定度的評定與報告，大大簡化了實驗室測量不確定度的評估工作，提高了工作效率，切實可行。

[1]中國合格評定國家認可委員會. CNAS-CL01:2006，檢測和校準實驗室能力認可準則

[2]梁水. Delphi開發典型模塊大全. 人民郵電出版社

[3]國家質量監督檢驗檢疫總局. JJF1059. 1-2012. 測量不確定度評定與表示

[4]中國合格評定國家認可委員會. CNAS-GL05:2011. 測量不確定度要求的實施指南

[5]HJ/T57-2000 固定污染源排氣中二氧化硫的測定定電位電解法. 中國環境科學出版社

[6]GB/T228. 1-2010 金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法. 中國標準出版社