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    I C S1 7 .2 4 0 A5 8 囝雪 中华人民共和国国家标准 G B /T16 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M517 0 7 2 0 0 5 代替G B /T1 6 5 0 9 1 9 9 6 辐身, l - /J n 工剂量测量不确定度评定导则 2 0 0 8 0 9 1 9 发布 S t a n d a r dg u i d ef o re s t i m a t i n gu n c e r t a i n t i e si n d o s i m e t r yf o rr a d i a t i o np r o c e s s i n g I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 ,I D T 2 0 0 9 0 8 0 1 实施 丰瞀粥鬻黼譬矬瞥鐾发布中国国家标准化管理委员会“”。 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 目次 前言?????????????’???????????????????’????。 1 范围??????????- ????????’?????????’??????? 2 规范性引用文件??????????????????????- ??????? 3 术语和定义???????????????????????????????? 4 意义与用途????????????????????????????????? 5 基本概念不确定度的概念?????????·??????????·????? 6 标准不确定度的评定????????????????????????????‘‘ 7 不确定度的来源 ?????????????????????????????? 8 合成标准不确定度不确定度的表述????????????·????????‘ 9 不确定度提供的信息????????????????????- ????????? 附录A 资料性附录 校准数据拟合的不确定度?????????- ?????????· 附录B 资料性附录 常规使用引入的不确定度?????????????????? 附录c 资料性附录 不确定度传播定律????????????????????? ‘ 附录D 资料性附录 基于自有校准常规使用4 0 3 4 红色P e r s p c x 剂量测量的不确定度示例。_ 附录E 资料性附录采用硫酸铈一亚铈传递标准剂量计在工业用辐照装置上校准和使用工作 剂量计的不确定度示例??????????????????‘ 参考文献- ???????????????????????????。??????。 ●●●0 o,加挖M坫¨珀扒毖 ∞踮 刖吾 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 本标准等同采用I s O /A s T M5 17 0 7 2 0 0 5 E 辐射加工剂量测量不确定度评定导则 英文版 。 为便于使用,本标准做了下列编辑性修改。 a 按照汉语的习惯对一些编排格式进行了修改。 b 对于I s O /A s T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 引用的其他国际标准中有被等同采用为我国标准的,本标准用 引用我国的这些国家标准或行业标准代替对应的国际标准,其余未有等同采用为我国标准的 国际标准,在本标准中均被直接引用。 c 原国际标准中的附录编号A 1 、A 2 、A 3 、A 4 、A 5 改为A 、B 、c 、D 、E 。 本标准代替G B /T16 5 0 91 9 9 6 辐射加工剂量测量不确定度评定导则。本标准与G B /T1 6 5 0 9 1 9 9 6 相比主要变化如下 一调整了部分术语和定义 见19 9 6 版第3 章;本版的第3 章 ; 一重新规定了标准的“意义与用途” 19 9 6 版4 .1 ;本版的4 .1 、4 .2 、4 .3 、4 .4 、4 .5 ; 增加r 不确定度分量分类的依据以及分类的作用 见6 .1 .1 .1 、6 .1 .1 .2 、6 .1 .1 .3 、6 .1 .1 .t ; 增加了不确定度A 类评定的举例 见本版的6 .2 .4 ; 一增加了剂量计测量系统校准的规定和分析 见本版的第7 .3 和7 .4 ; 增加r 不同校准方法的不确定度分析 见本版的7 .5 、7 .6 、7 .7 ; 一增加了评定不确定度分量的目的 见本版9 .3 ; 一调整了附录的全部内容 见19 9 6 版A ;本版附录A 、B 、c 、D 、E ; 删除了1 9 9 6 版中的附录B “文献目录”,增加“参考文献”。 本标准的附录A 、附录B 、附录c 、附录D 和附录E 为资料性附录。 本标准由中国核工业集团公司提出。 本标准由全国核能标准化技术委员会归口。 本标准起草单位中国计量科学研究院、上海金鹏源辐照技术有限公司。 本标准主要起草人张辉、张彦立、王春艳、刘智绵、郑彬。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为G B /T1 6 5 0 91 9 9 6 。 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 辐兰l , - J - J J n 工剂量测量不确定度评定导则 1 范围 1 .1 本标准详细说明了在7 射线、x 射线 轫致辐射 和电子束辐射装置剂量测量中不确定度的可能来 源,规定了使用剂量测量系统测量吸收剂量的不确定度的评定程序;同时定义并阐述了测量的基本概 念、量的测量值的评价、“真值”、误差以及不确定度;规定了不确定度分量的评定方法,给出了这些分量 对吸收剂量报告值的标准不确定度的贡献,并给出了合成标准不确定度的计算方法以及扩展 总 不确 定度的评定方法。不确定度分量的定值遵循I S O 的程序,本标准不再使用精度和偏差的传统概念,参 见附录E 示例。 1 .2 本标准采用了统计学实用知识 见参考文献[ 1 ] 、[ 2 ] 、[ 3 ] 、[ 4 3 。 1 .3 本标准不涉及与使用者相关的安全问题 如果存在 。本标准的使用者负责建立适用的安全和健 康标准,并在使用前确定其适用的限制范围。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。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标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 G B /T1 6 5 l O 辐射加工吸收剂量学校准实验室的能力要求 G B /T1 6 5 1 02 0 0 8 ,I s 0 /A s T M 5 1 4 0 0 2 0 0 2 ,I D T G B /T1 6 6 4 0 辐射加工剂量测量系统的选择和校准导则 G B /T1 6 6 4 02 0 0 8 ,I s 0 /A s T M 5 1 2 6 1 2 0 0 2 ,I D T G B1 8 2 8 0 医疗保健产品灭菌确认和常规控制要求辐射灭菌 G B1 8 2 8 0 2 0 0 0 ,I s 1 1 1 3 7 1 9 9 5 ,I D T I S O ,1 9 9 5 ,I S B N9 2 6 71 0 1 8 89 测量不确定度表示指南 I S O /A S T M5 1 2 0 47 辐照装置食品加工实用剂量学导则 I s O /A s T M5 1 2 0 5 使用硫酸铈一亚铈剂量测量系统的实践 I S O /A S T M5 1 2 7 5 使用辐射显色薄膜剂量测量系统的实践 I s O /A s T M5 1 4 3 1 电子和轫致辐射辐照装置食品加工剂量学实践 A S T ME1 7 0 辐射测量与剂量学术语 A S T ME1 7 7 材料性能试验中使用精度和偏差术语的实践 A S ’F ME1 7 8 处理离群观测值的实践 A S T ME4 5 6 量与统计学术语 A S T ME8 7 6 在光谱仪数据评定中使用统计学的实践 A S T ME1 2 4 9 在使用C o6 0 放射源进行硅电子器件辐射损伤试验中减小剂量测量误差的标准 实践 I C R U1 4 号报告辐射剂量学最大光子能量为0 .6M e V ~2 5M e V 的x 射线和7 射线 I C R U1 7 号报告辐射剂量学管电压为5k V ~1 5 0k V 的x 射线发生装置 I C R U3 4 号报告脉冲辐射剂量学 I C R U3 5 号报告初始能量为1M e V ~5 0M e V 的电子束辐射剂量学 I C R U3 7 号报告 电子和正电子的阻止本领 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 I C R U6 0 号报告 电离辐射基本量和单位 3 术语和定义 A S T ME1 7 0 和I C R U 第6 0 号报告确立的以及下列术语和定义适用于本标准。 3 .1 吸收剂量a b s o r b e dd o s e d E 除以d m 而得的商,即 D d E /d m ?????????? 1 式中 d E 电离辐射授予质量为d m 的物质的平均能量。 单位J ·妇,名称为戈瑞,符号为G y ,1G y 一1J ·k g 。 3 .2 测量准确度a c c u r a c yo fm e a s u r e m e n t 测量结果与被测量真值之问的一致程度。 3 .3 校准曲线 c a l i b r a t i o nC U l _ v e 表示剂量测量系统响应函数的曲线图。 3 .4 变异系数c o e f f i c i e n to fv a r i a t i o n 以样本平均值的百分数表示的样本标准偏差,见式 2 C V 一5 ,1 /i 1 0 0 % ?????????? 2 3 .5 合成标准不确定度c o m b i n e ds t a n d a r du n c e r t a i n t y 当测量结果由若干个其他量的值获得时,等于各项其他量加权值的方差和 或 协方差之和的正平 方根值。 3 .6 置信区间 c o n f i d e n c ei n t e r v a l 给定概率下,赋于被测量的平均值的分布空间。 3 .7 置信水平c o n f i d e n c el e v e l 置信区间内包含变量值的概率。 3 .8 已修正的结果c o r r e c t e dr e s u l t 通过修正因子或修正值已进行修正的测量结果。 3 .9 修正值c o r r e c t i o n 用代数方法与未修正测量结果相加,以补偿系统误差的值。 说明修正值等于系统误差的负值。有些系统误差可以估计并通过采用适当的修正值加以补 偿,然而由于不能完全掌握系统误差,因此不能完全补偿。 3 .1 0 修正因子c o r r e c t i o nf a c t o r 为补偿系统误差而与未修正测量结果相乘的数字因子。 2 G B /I “ 1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 3 .1 1 覆盖因子c o v e r a g ef a c t o r 为求得扩展不确定度,对测量结果的合成标准不确定度所乘的数。 说明一典型的覆盖因子k 在2 和3 之问。 3 .1 2 剂量计批d o s i m e t e rb a t c h 采用受控、且同定的工艺流程制备的性能、质量和组成相同,且具有唯一标识代码的同批剂量计。 3 .1 3 剂量测量系统d a s i m e t r ys y s t e m 由剂量计、测量仪器、剂量响应校准曲线 或剂量响应函数 或相关的参考标准和使用程序组成的用 于确定吸收剂量的系统。 3 .1 4 测量的 误差e r r o r o fm e a s u r e m e n t 测量的结果减去被测量的真值所得的差。 说明一修正值等于系统误差的负向值。有些系统误差可以估计并通过采用适当的修正值加以补 偿,然而由于不能完全掌握系统误差,因此不能完全补偿。 31 5 扩展不确定度e x p a n d e du n c e r t a i n t y 以某量的估计值为中心,具有特定包含概率的对称包含区间的半宽度。 说明 1 扩展不确定度只是单峰、对称的概率密度函数定义的。 2 扩展不确定度在I N C - 1 1 9 8 0 建议的第5 段中称为“总不确定度”。 3 实际上,扩展不确定度通常是测量结果的标准不确定度的倍数。 3 .1 6 期望值e x p e c t e dv a l u e 随机变量与其概率乘积的和。 对于离散随机变量,由式 3 给出 E 一∑P 。V 。???????一 3 式中 V ; 第i 个离散随机变量;P ;为第i 个离散随机变量的概率;对于连续随机变量z ,由式 4 给出 3 .1 7 31 8 r E f z , z d z 式中 , z 概率密度函数,积分范围是变量z 的全部区间。 4 影响量i n f l u e n c eq u a n t i t y 不是被测量但对测量结果有影响的量。 说明一包括与参考材料相关的数值、测量结果依据的参考数据,同时还包括仪器的短期波动等现 象和参数例如温度、时间和湿度。 被测量m e a s o r a n d 拟被测量的量。 说明一 被测变量的说明可能包括其他参数,如时间、湿度或温度,如在2 5 ℃的水温下的平衡吸 3 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 收剂量。 3 .1 9 测量 m e a s u r e m e n t 以确定量值为目的的一组操作。 3 .2 0 测量程序m e a s u r e m e n tp r o c e d u r e 根据给定的测量方法,用于一组规定测量操作的具体叙述。 说明测量程序通常要足够详尽地写成文件,以便操作者能够进行测量。 3 .2 1 测量系统m e a s u r e m e n ts y s t e m 组装起来以适于在规定的量值范围内测量某特定量的仪器和其他装置或物质的组合。 3 .2 2 测量溯源性m e a s u r e m e n tt r a c e a b i l i t y 溯源性t r a c e a b i l i t y 通过连续的比较链,证明测量结果能够与国家或国际认可的标准在不确定度可接受范围内一致的 特性。 3 .2 3 测量方法m e t h o do fm e a s u r e m e n t 进行测量时所用的,按类别叙述的一组操作逻辑次序。 3 .2 4 离群值o u t l i e r 在一组测量值内与其他值显著不一致的值。 3 .2 5 基准剂量计p r i m a r ys t a n d a r dd o s i m e t e r 由国家和国际标准化组织建立的吸收剂量标准剂量计,其量值和测量不确定度的确定与同种量的 其他测量标准无关。 32 6 测量原理p r i n c i p l eo fm e a s u r e m e n t 测量方法的科学依据。 3 .2 7 方和根法q u a d r a t u r e 合成不确定度的评估方法,采用独立不确定度分量的方和根计算 如变异系数 。 3 .2 8 随机误差 r a n d o me r r o r 测量所得的量值与在重复条件下对同一被测量进行无限多次重复测量所得平均值之差。 3 .2 9 参考标准剂量计r e f e r e n c es t a n d a r dd o s i m e t e r 具有较高计量学特性标准的剂量计,用于溯源至基准剂量计并与基准剂量计测量保持一致的标准 剂量计。 3 .3 0 一个量的 参考值r e f e r e n c ev a l u e o faq u a n t i t y 对于给定目的并具有适当不确定度的、赋予或协议规定的特定量的值,如由参考标准复现而赋予该 量的值。 4 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /1 S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 3 .3 1 测量的 相对误差r e l a t i v ee r r o r o fm e a s u r e m e n t 测量误差除以被测量的真值所得的商。 说明 由于真值不能获知,实际上采用参考值。 3 .3 2 测量结果的 重复性r e p e a t a b i l i t y o fr e s u l t so fm e a s u r e m e n t s 在相同测量条件下,相同的测量程序、相同的观测者、相同的测量仪器、相同的使用条件、相同地点、 短时间内连续多次测量所得结果之间的一致性。 说明 这些条件称为“重复性条件”。重复性可以用测量结果的分散性定量地表示。 3 .3 3 测量结果的 复现性r e p r u d u c i b i l i t y o fr e s u l t so fm e a s u r e m e n t s 以一‘组包括不同地点、不同操作者、不同测量系统的条件下的测量精密度。 说明 给出复现性时,应有效地说明改变条件的详细情况。复现性可用测量结果的分散性定量 地表示。测量结果在这里通常理解为已修正结果。 3 .3 4 响应函数r e s p o n s ef u n c t i o n 对于给定的剂量测量系统,剂量计响应与吸收剂量关系的数学表达式。 3 .3 5 测量结果r e s u l to fm e a s u r e m e n t 由测量所得到的赋予被测量的值。 说明 在给出测量结果时,应明确是示值、未修正测量结果还是已修正测量结果,以及是否为几 个值的平均值。测量结果的完整表述中应包括测量不确定度。 3 .3 6 工作剂量计w o r k i n g /r o u t i n ed o s i m e t e r 使用基准、参考标准或传递标准剂量计校准过的用于日常吸收剂量测量的剂量计。 3 .3 7 样本平均值s a m p l em e a n 以一组数据的平均值代表对象总体的度量方法,由一组数据的总和除以该数据组的样本数得到, 见式 5 式中 z .第i 个样本值。 5 3 .3 8 样本标准偏差s a m p l es t a n d a r dd e v i a t i o n 以方差的正平方根表示测量离散性的度量。即对同一被测量作n 次测量,表征测量结果分散性的 参数s 。,可按式 6 算出 r 二一 i ∑ z 。; 2 S ”,一√≮_ 广 式中 z ;第i 次测量结果; ; 有限次n 个测量结果的算术平均值。 6 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 3 .3 9 样本方差s a m p l ev a r i a n c e 独立样本值与其平均值差值平方和,除以 ”一1 ,由式 7 给出 。 ∑ z 。一; 2 7 式中 3 Z ;一第i 个样本值; z 一有限次n 个测量结果的算术平均值。 3 .4 0 标准不确定度s t a n d a r du n c e r t a i n t y 以标准偏差表示的测量结果不确定度。 3 .4 1 系统误差s y s t e m a t i ce r r o r 在重复条件下,对同一被测量进行大量的重复测量所得平均值与被测量真值之差。 说明重复测量需在重复性条件下进行。如真值一样,系统误差和及其原因不能完全获知。测 量结果的误差经常由许多随机误差和系统影响引起,这些系统影响就作为独立的误差引 入测量结果中 见A S T ME17 0 、A S T ME4 5 6 和A S T ME17 7 。 3 .4 2 传递标准剂量计t r a n s f e rs t a n d a r dd o s i m e t e r 在测量标准相互比较中用作媒介的剂量计,它能够可靠地传递吸收剂量值,进行比对、校准工作量 计和辐射场。 3 .4 3 真值t r u ev a l u e 可由理想测量获得的被测量的值。 说明真值是一个理想的概念,不可能准确获知。本标准巾,“被测量的真值”视为“被测量的 值”。 3 .4 4 标准不确定度的 A 类评定T y p eAe v a l u a t i o n o fs t a n d a r du n c e r t a i n t y 通过对重复性条件测量所得量值的统计分析,评定测量不确定度的方法。 3 .4 5 标准不确定度的 B 类评定T y p eBe v a l u a t i o n o fs t a n d a r du n c e r t a i n t y 通过不是对测量所得量值的统计分析手段,评定测量不确定度的方法。 3 。4 6 测量的 不确定度u n c e r t a i n t y o fm e a s u r e m e n t 基于所用的信息,表征赋予被测量之量值的分散性的参数。 3 .4 7 未修正结果u n c o r r e c t e dr e s u l t 系统误差修正之前的测量结果。 3 .4 8 一个量的 值v a l u e o faq u a n t i t y 一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小,如2 5k G y 。 4 意义与用途 4 .1 通常使用7 射线、x 射线 轫致辐射 和电子束辐照装置辐照各种产品,如食品、医疗保健产品、防 5 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 腐包装及物晶 见I s 0 /A S T M5 1 2 0 4 和1 S O /A S T M5 1 4 3 1 。应仔细控制加工参数以保证这些产晶按 规范加工 见G B1 8 2 8 0 。准确的剂量测量是加工控制的关键 见G B /2 、1 6 6 4 0 。为使吸收剂量测量有 效,应评定与测量相关的合成不确定度。 注1 适用于本标准给出的辐射类型和能量的各种剂量测量方法的理解性论述见I C R U 第4 号、第1 7 号、第3 4 号、第3 5 号报告和参考文献E s ] 、E 6 ] 。 4 .2 本标准使用的研究方法采自国际标准化组织 1 S O 关于辐射加工剂量测量不确定度的评定 见2 .1 。 A S T M 传统意义上使用的术语为精度和偏差。精度是单次测量与规定条件下重复测量的一致性;偏差是 系统误差 见A S T M E l 7 0 、A S T M E l 7 7 和A S T M E4 5 6 。在本标准中,不确定度分量由不确定度的A 类 或B 类评定,而不采用精度和偏差。误差不等于不确定度A 类和B 类评定的分量。 4 .3 尽管本标准给出了不确定度评定的框架,但不能代替严格思考、科学公正和专业技能。不确定度 评定既不是日常任务也不是纯粹的数学问题,它取决于测量状态、测量方法和测量程序的熟悉掌握,因 此测量结果不确定度的质量和有效性依赖于对该结果有贡献的分量的理解、分析和合成。 4 .4 有必要建立不确定度评定结果是否可以接受的目标不确定度。 4 .5 不确定度结果的导出有助于对给出的应用统计控制进行洋价。通过与扩展不确定度比较可以将 不确定度的可控分量进行分类,这种分类有助于划分修正运算的范畴以减小扩展不确定度。 5 基本概念不确定度的概念 5 .1 测量 5 .1 .1 测量目的是确定所测量特定量的值。因此,测量始于对被测量、测量方法和测量程序的说明。 5 .1 .2 通常测量结果仅是被测量值的近似值或估计值,因此应有估计值的不确定度说明。 5 .1 .3 被测量的说明或定义取决于测量要求的准确度。相对于所要求的准确度,被测量的定义应足够 完整,这样对于实际目的,被测量值才是唯一的。 5 .1 .3 .1 尽管被测量应详细说明,使来自定义不完整所引起的不确定度与测量要求的准确度相比较可 以忽略,但这种情况通常难以满足。例如,已经假设、未确定或具有可以忽略影响但并未规定的参数,或 者没有充分考虑存在的隐含条件以及理解不充分而导致定义不完整。 5 .t .4 多数情况下,根据重复观测确定测量结果。重复观测中的变化通常是由于未能将影响测量结果 的每个影响量保持完全不变。 5 .1 .5 将一组重复观测结果转换为测量结果的数学模型非常重要,这是因为除观测结果外还包括不确 切知道的各种影响量。由于缺少这些信息,导致随重复观测值的变化产生了测量结果的不确定度以及 与数学模型本身相关的不确定度。 5 .2 误差、影响与修正 5 .2 .1 通常,测量程序的缺陷会导致测量结果的误差。习惯上误差被分为两类分量即随机分量和系 统分量。 5 .2 .2 随机误差是由未预汁的变化或影响量随时间和空间改变而产生的。这种影响 简称随机影响 导致被测量重复观测值的变化。测量结果的随机误差不能借助修正被补偿,但可通过增加观测次数而 减小,其期望值为零。 注2 算术平均值的实验标准偏差或一系列观测值的平均值不是平均值的随机误差,尽管某些关于不确定度的出版 物这样提及,它实际上是由于随机影响而产生的平均值不确定度的量度。无法掌握平均值中由这些影响产生 的误差的准确值。本标准谨慎考虑了“误差”和“不确定度”两个术语的区别,它们不是同义语,而是代表两个 完全不同的概念,不应将它们混淆或误用。 5 .2 .3 系统误差与随机误差一样不能被消除但通??梢约跣?。若系统误差是由可识别的影响量对测 量结果的影响产生的t 简称系统影响,这种影响可定量表示。如果该数值与要求的测量准确度相比较 大,可采用估计的修正值或修正因子,修正后,系统影响引起的期望值或误差的期望值为零。 注3 用于补偿测量结果中系统影响的估计修正值的不确定度不是系统误差,而是由于不完全了解修正值而造成的 测量结果不确定度的量度。通常不可能确切掌握由于系统影响补偿不完善所产生的误差。 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 5 .2 .4 假定测量的结果已对所有可识别的明显的系统影响进行了修正。 注4 通常由调整测量参考标准或校准测量仪器与系统以减小系统影响,但仍应考虑与这些标准相关的不确定度。 5 .3 不确定度 5 .3 .1 测量结果的不确定度反映了对被测量的值缺乏确切的了解。由于随机影响和对系统影响的不 完善修正所带来的不确定度,在对已识别的系统影响修正后,测量结果仍是被测量的估计值。 注5 即使测量结果 修正后 仍有较大的不确定度,却能无意地非常接近被测量值。因此这种测量结果的不确定度 不应解释为表示残存的未知误差。 5 .3 .2 实际上,测量中有许多可能的不确定度来源,包括 5 .3 .2 .1 被测量的定义不完整; 5 .3 .2 .2 被测量定义复现的不理想; 5 .3 .2 .3 取样被测样品可能不代表定义的被测量; 5 .3 .2 .4 投有充分了解环境条件对测量程序的影响,或环境条件测量不完善; 5 .3 .2 .5 模拟仪器读数时的人为偏差; 5 .3 .2 .6 仪器的分辨率或鉴别阈值; 5 .3 .2 .7 赋予测量标准的值; 5 .3 .2 .8 由外部来源获得并在数据简化算法中使用的常数及其他参数值; 5 .3 .2 .9 测量方法和程序中引入的近似值及假设; 5 .3 .2 .1 0 被测量重复观测中缺少相同的条件。 注6 这些来源不一定是独立的.有些对5 .32 .1 0 有影响。当然,测量结果不确定度评定时,不会考虑一个未识别 的系统影响,但这种影响会导致误差出现。 5 .3 .3 根据不确定度的评定方法,将不确定度分量的评定分为“A ”类和“B ”类,这样分类并非“随机”和 “系统”的代用词。对已知系统影响修正的不确定度可以由A 类或B 类来评定,同样可以用不确定度表 征随机影响。 5 .3 .4 A 类和B 类分类的目的是在于说明不确定度评定的两种不同途径。两种评定方法均基于概率 分布,每一类产生的不确定度分量都可以用标准偏差或方差定量。 5 .3 .5 表征由A 类方法得到的不确定度分量的总体方差“2 是根据一系列重复观测值计算得到的,其 最佳估计为样本方差S 2 。总体标准偏差u u 2 的正平方根 由s 评估得到,为方便起见,有时也称为标准 不确定度A 类评定。对于用B 类评定方法得到的不确定度分量,可用已有的知识评估总体方差“2 ,标 准偏差“也称为标准不确定度B 类评定。 5 .3 .5 .1 因此根据观测得到的频率分布导出的概率密度函数可以求得标准不确定度A 类评定,而标 准不确定度B 类评定则是根据以对事件即将发生的置信程度为依据的假设概率密度函数求得的。这 两种方法均为概率论的等效说明。 注7 不确定度分量的B 类评定通常以一组比较可靠的信息为基础。 5 .3 .6 测量结果的不确定度合成称为合成标准不确定度,表示为“。,是用不确定度传播定律估算出的 标准偏差的估计值,等于对所有方差与协方差分量求和后的总方差的正平方根 见附录c 。 5 .3 .7 为满足工业、商业以及卫生和安全领域的要求,需要计算扩展不确定度u ,其用途是提供一个测 量结果的区间,期望被测量以较高的置信水平落在此区间内。u 等于合成标准不确定度乘以覆盖因子 见8 .3 。 注8 覆盖因子女应标注,以便能够获得测量量的标准不确定度。 5 .4 实际考虑 5 .4 .1 通过改变所有与测量结果有关的参数,便可用统计方法计算出不确定度。然而由于时间和资源 有限,实际上这种可能性很小,通常用测量过程的数学模型和不确定度的传播定律计算不确定度,故本 标准的寓意即假设可用数学方法将测量过程模拟到所要求的测量准确度水平上。 5 .4 .2 由于数学模型可能不完整,全部参数应在切实可行的最大范围内变化,使不确定度的计算以尽 可能多的观测数据为基础。无论何时,只要有可能,应使用基于长期数据建立的测量过程的经验模型以 8 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 及能够说明测量过程是否处于统计学控制之下的核查标准和控制图表,力争获得可靠的不确定度的估 计值。设计完善的实验将会极大地促进这种工作,并成为测量工作的重要组成部分。 5 .4 .3 为判断测量系统是否正常运转,经常将其输出值的实验观测变化率与表征其组成部分的适当的 不确定度分量合成预测的变化相比较。当计算实验观测输出值分布的预测标准偏差时,只需考虑可能 对观测值的变化率有影响的那些分量 无论是用A 类还是B 类评定方法得到的 。 注9 收集对变化率有影响的分量及那些还未分成单独的并具有适当标记的两组分量将有利于这种分析。总不确 定度的评定应考虑这两组分量。 5 .4 .4 一组测量结果中明显的离群值可能是数据中固有的随机变化率的极值,若果真如此,应保留其 值并与其它测量值同样处理。另一方面,出现离群值的测量还可能是严重偏离实验程序造成的,或是数 据分析或记录过程中疏忽而引入的较大未知误差。离群值一般通过重查数据识别,无论其是否被剔除, 都应进一步研究确定其可能的产生原因 见A S T ME1 7 8 。 5 .5 概念的图示 5 .5 .1 图1 显示了本章阐述的一些概念,它说明为什么本导则关注的是不确定度而不是误差。测量结 果的准确程度一般是未知的或不可知的,人们力所能及的就是通过重复观测取样得到的未知概率分布, 或根据提供信息的主观分布或先验分布,估计输入量值,包括对已知系统影响的修正及其标准不确定度 估计的标准偏差 ;再根据输入量的估计值计算测量结果,根据估计值的标准不确定度计算该结果的合 成标准不确定度。两种先期分布见图2 。 基于可观测量的概念 r a l 未修正的观涮平均值 修正后的观测平均值 未尝i 攀驾差翁嚣霪票勰i 嵩差察严明起见’用一个区i 所喜导藿歪蕃的间表示 估计任1 F 佰 可能的未修正 总体的未知分布 似为正忐分布 具有未知标准偏差 用较暗的阴影表示 的未知总体平均 期 望值 基于不可知龟的理想概念 未修正的观测值平均.H 巾的未知“随机”误差 修正平均值的合成标准 不确定度,包括由于理测 值分散导致的未修正平均 值的不确定度和所用的修 正值的不确定度 中柔群器孑囊值和 估计修正值中的未知误差 所气黧潞响 粟嚣篓正悄铲蛐 _ ._ J由于未识别出的 系统影响导致使己 修正平均值中仍保 】留未知误差 未知的 被测量值 图1 量值、误差及不确定度的图示说明 一筮.;;叁 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 口 f / c o0 7 5 6 标准不确定度的评定 图2 不确定度B 类评定的图示 6 .1 测量程序 6 .1 .1 被测量y 如吸收剂量 通常不能直接测量,但可以通过函数关系,由N 个可测量的量x 。,x , ?,x ?;竦?,见式 8 Y 一, X 1 ,X 2 ,?,X N ?????????? 8 6 .1 .1 .1 式 8 中x ,,x z ,?,x w 及其相关的不确定度可以通过重复观测在公认的测量过程中直接确 定,其中可能包含例如温度或湿度等影响量的影响,也可能包含出于常规剂量测量系统的校准条件与实 际辐照装置的条件 不同的剂量率、温度的循环变化等 不同所产生的不确定度?;箍赡芤胗捎谑褂?参考或传递标准剂量计及其相关不确定度的其他量。 6 .1 .1 .2 式 8 中x .,x 。,?,X 。及其相关的不确定度被分为独立的如x ?;騲 。,或者是集合的,如 x 3 ,?,X 。 当p ~时 。 6 .1 .1 .3 输入量的分组是根据所选择的剂量计、校准方法、测量应用环境等确定的。在这一系列条件 的能力上形成既有针对独立量又有针对集合量的实验测量。 6 .1 .1 .4 独立的和集合的输入量及其不确定度的相关估计值都可用来比较不确定度的估计值。比较 将提高不确定度主要分量没有遗漏或某些来源没有重复的可信度。 】O G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 6 .2 标准不确定度的A 类评定 6 .2 .1 一个量的期望值的最佳估计由可重复条件的n 次独立测量获得,并由算术平均值z 或测量平均 值赋值。这些观测值的样本标准偏差“。表征了观测值的变化或观测值的平均值的离散性。例如利用 工业辐照装置,在密度、辐射吸收特性和几何条件相同的产品内的同一位置重复测量剂量,同样的过程 和环境条件可以提供剂量测量系统样本标准偏差的估算值。由处理条件引起的可能的剂量变化应在样 本标准偏差中予以考虑。样本标准偏差S 。一、被称为标准不确定度A 类评定,“一。 6 .2 .1 .1由A 类评定表示的不确定度类型是通过收集用于不确定度评定的观测值的实验设计确定 的。如果这样的A 类不确定度评定大到难以接受,则通过更加精确的实验设计估算不确定度分量。分 量的变异性的信息有助于区分可控分量以减小变异性。例如在不控制薄膜厚度、相对湿度或温度的校 准条件下,测量薄膜剂量计的吸光度,根据这样的校准评定的剂量不确定度会大到难以接受??刂普庑?因素的实验设计可以说明薄膜厚度和相对湿度对吸光度测量有显著的影响。校准和常规剂量测量时, 控制这些影响可以减小剂量估算的不确定度。 6 .2 .2 对于在统计学控制下运行良好测量程序,可以得到合成或合并的方差s ;或合并的样本标准偏 差s 。 见A S T ME8 7 6 。这种情况下,独立的n 次重复测量平均值的方差为s ;/m ,标准不确定度A 类 评定“ 为“ “/√n 。 6 .2 .3 对于不确定度A 类评定的分量,增加自由度将减小标准偏差估算的不确定度并改善不确定度 评定的质量。 6 .2 .4 采用工业辐照装置进行的校准和测量,由于缺少可重复条件所造成的不确定度A 类评定分量 的大小可以通过重复可复现的测量进行估算。 6 .3 标准不确定度的B 类评定 6 .3 .1 利用输入量x ,可能变化的所有相关信息能够进行不确定度分量的B 类评定。对于重复测量 中得不到的输人值x ,,利用x ;可能变化的所有相关信息进行判断以估算方差“;或标准不确定度“一。 这些合并的信息包括以前的测量数据、剂量测量系统性能特点的记录以及参考或传递标准剂量计注明 的不确定度。这种评定不确定度“。的方法称为不确定度B 类评定。第7 章给出了标准不确定度分量 B 类详定的来源。 6 .3 .2 不确定度分量B 类评定的方法有几种。其中之一是基于已知工业辐照装置和校准时的运行条 件以及文件记录的剂量测量系统的不确定度特性来估算每一个分量合理的最大值。另一个方法是作为 这些装置运行的函数估算每个分量的大小。 6 .3 .3 第一种方法是估算每一个分量可能观测到的最大值,例如如果已知剂量测量系统随温度变化, 则将最大运行温度范围的不确定度作为这个分量的不确定度。如果不能确切知道n 到n 估计范围内 x ??赡艿闹?,只能假设在该范围内x 。为任意值的可能性相同[ 即矩形分布] ,见图2 a ,如图2 a 所 示,样本的标准偏差为n /√3 。某些情况下,实际上接近中点值的可能性大于边界附近值的可能性,于是 可用底边宽度为n - - a 2 a 的等腰三角形取代矩形分布,见图2 b ,假设x .为这种三角形分布,x . 的期望值为 n a /2 ,方差“;一“2 /6 ,B 类标准不确定度“e a /√6 。 6 .3 .4 第2 种不确定度B 类评定的方法是把分量定义为辐照装置运行特性的函数,此数学关系可能 是未知的。 6 .3 .4 .1 例如当给定剂量下剂量测量系统响应随温度变化的关系已知时,町用接受每份剂量的温度 的函数估算不确定度。由响应和温度的关系确定不确定度还需要详细了解辐照过程中的温度状况。 6 .3 .4 .2 当不能确定剂量率和温度变化之间的关系时,可用一个假设的分布函数描述它们之间的关 系,用6 .3 .4 .1 给出的程序评定不确定度。 6 .3 .5 对于采用参考或传递标准剂量计的情况,供应者提供的不确定度是作为标准偏差的倍数给出 的,标准不确定度B 类评定“e 等于引用值除以该倍数。如果不确定度是以置信水平给出的,例如9 5 % 或9 9 %,那么可以假设倍数分别近似为2 或3 见8 .3 .1 ,“e 的值等于给定置信区间的不确定度估算值 除以该倍数。 ] 】 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 7 不确定度的来源 7 .1 吸收剂量测量值合成不确定度的来源包括 7 .1 .1 校准剂量计接受的吸收剂量的不确定度; 7 .1 .2 剂量计响应分析的不确定度; 7 .1 .3 剂量测量数据拟合校准曲线的不确定度; 7 .1 .4 产品辐照装置使用的工作剂量计的不确定度。 7 .2 通常不确定度的每项来源由几个A 类和B 类评定的分量组成。首先按类别分别把A 类、B 类评 定分量合成在一起,然后再把它们合并给出合成标准不确定度“。。合成不确定度的方法见第8 章和附 录C 。 7 .3 工作剂量计的校准辐照可在以下条件实施 a 采用G B /T1 6 5 1 0 严格规定的国家或授权的校准 实验室; b 能提供可测量溯源至国家或国际认可标准的吸收剂量 或吸收剂量率 自有校准装置; c 具 有测量溯源至国家或国际认可标准的参考或传递标准剂量计 见G B /T1 6 6 4 0 和实际产品辐照条件的 产品辐照装置。对于 a 或 b 的情况,校准曲线的结果应针对实际使用条件进行验证。附录D 和附录 E 给出了不同校准方法评定扩展不确定度的示例。在这些附录中剂量测量不确定度估算值仅表征了与 测量系统相关的典型的不确定度分量,而不能作为验证特殊的校准方法或剂量测量系统的分析。 7 .4 根据所选择的工作剂量计类型及应用方法,每种校准方法均有其自身的优点。剂量测量系统的使 用者有责任证明校准方法的合理性。 7 .4 .1 在采用G B /T1 6 5 1 0 严格规定的高剂量校准实验室进行工作剂量计的校准辐射的优点在于,可 在控制完善并可记录的条件下,将剂量计辐照至准确已知的吸收剂量?;谡庑┰?,剂量汁接受的吸 收剂量的不确定度相对较小。该校准方法要求对所使用的设备进行验证 见G B /T1 6 6 4 0 。 7 .4 .2 在自有校准装置进行工作剂量计的校准辐照的优点在于,剂量计辐照前后的条件可以调整并控 制,使得这些条件与日常生产过程的条件相似。该校准方法要求对所使用的设备进行验证 见 G B /T1 6 6 4 0 。 7 .4 .3 在工业辐照装置上,与参考或传递标准剂量计一同辐照剂量计进行工作剂量计的校准辐照的优 点在于,辐照过程的影响量与常规生产过程的影响量相同。该方法降低了对影响量修正的要求。 7 .5 与系统校准相关的不确定度分量取决于校准方法。 7 .5 .1 在高剂量校准实验室进行工作剂量计的校准辐照。 7 .5 .1 .1 表1 列出了与高剂量校准实验室校准工作剂量计相关的不确定度分量,取决于分析方法,某 些分量仅进行B 类评定而其他分量可能进行A 类或B 类评定。 注1 0 对于表1 ~表4 的每一项分量,第】个下标表示不确定度来源,例如c 校准,第2 个下标表示不确定度分量, 例如d 衰变修正。N A 表示没有指定的分量,““’表明是由B 类评定估算的分量。 注1 1 影响每批中所有剂量计的不确定度 如季节效应 应分别给出。这类不确定度与其他分量线性合成以得到扩 展不确定度。 表1Y 射线校准装置给出的吸收剂量不确定度示例 不确定度分量A 类B 类 基准或参考标准剂量计的响应“。 辐照时间“c t 衰变修正?!癲 标准辐射场的不均匀性“a 减弱或几何修正 N A 转换为参考材料吸收剂量 N A 8 仅用于7 校准实验室 7 .5 .1 .2 高剂量校准实验室负责评定表1 所列的不确定度分量。校准实验室通常给使用者提供置信 水平为9 5 %或9 9 %的扩展不确定度,标准不确定度由该数除以适当的覆盖因子得到,对于置信水平 1 2 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 为9 5 %时覆盖因子为2 ,置信水平为9 9 %时覆盖因子为3 见6 .5 .3 和8 .3 。通常采用方和根法将校 准辐照给出的标准不确定度与其他不确定度分量合成得到吸收剂量合成标准不确定度的估算值。 7 .5 .2 使用自有校准装置校准工作剂量计。 7 .5 .2 .1 自有校准装置是通过证明其剂量率溯源至国家 或国际 标准来保持溯源性,要求使用自有校 准装置辐照参考或传递标准剂量计。因而,在使用参考或传递标准剂量计测量吸收剂量的相关标准实 验室的不确定度估算值基础上,应包括附加的 多于表1 所规定的 不确定度分量,这些附加的不确定度 分量合并在自有校准装置的校准不确定度说明中。 7 .5 .3 使用参考或传递标准剂量计在工业辐照装置上校准工作剂量计 7 .5 .3 .1 由于校准是在工业辐照装置上而不是在校准实验室巾进行的,因此本校准方法不采用表1 中 所有的不确定度分量。但如同参考标准剂量计与 r 作剂量计排列在一起接收同样的剂量丰日关的不确定 度一样,仍需考虑参考或传递标准剂量计响应的不确定度。所有这些不确定度分量应由使用者记录归 类并合成给出不确定度。 7 .6 三种校准方法都存在剂量计响应引起的不确定度分量。分析剂量计响应引入的不确定度分量见 表2 。在校准7 射线、电子束、x 射线 轫致辆射 辐照装置时都同样需要考虑这些分量。 表2 剂量计读数的不确定度示例 不确定度分量A 类B 类 剂量计响应的内在变化 M s 1N A 单个剂量计的厚度变化 “3 t“5 t 单个剂量计的厚度测量“s k“ 1 读数设备的变化 N A “3 0 7 .6 .1 在相同条件辐照时,某些剂量计吸光度的变化可作为表2 中不确定度A 类评定。把几组同一 批次的剂量计进行校准或在辐照装置的相同条件下辐照可达到此目的。 7 .6 .2 确定剂量计响应时测量装置会引入不确定度B 类评定分量。例如某些剂量测量系统在计算吸 收剂量时需要测量剂量汁的厚度,应考虑与测厚仪有关的不确定度。若没有单支剂量计的厚度,则采用 多个剂量计的平均值或生产商提供的规格,但应考虑与单支剂量计厚度变化相关的不确定度。使用分 光光度计作为读数装置时,设定波长与参考值的差异也可能成为一种不确定度的来源。 7 .7 三种方法都存在源于剂量测量数据拟合校准曲线的不确定度分量。剂量测量校准数据应被拟合 成分析形式 如线性、指数、幂或多项式 才能为测量数据提供良好的拟合。与校准曲线相关的吸收剂量 不确定度取决于拟合用的数据和分析函数类型。在校准Y 射线、x 射线 轫致辐射 和电子束辐照装置 时都需刷样考虑的这些分量见表3 。 表3 校准曲线的不确定度示例 不确定度分量A 类B 类 剂量计响应的变化 拟合用的分析函数 注1 2 当采用重复测量而不是平均值拟合校准数据时,应考虑剂量计响应变化引入的不确定度。采用平均值时,合 成不确定度估算不应包括表2 中由剂量计响应变化引起的不确定度分量。 注1 3 通常校准曲线导致的剂量不确定度不同于校准曲线非线性导致的响应不确定度。沿着校准曲线,该不确定 度不是常数。它的变化取决于拟合数据的分布和分析函数。 7 .7 .1 数据拟合可选择不同的分析形式。由适合校准数据的分析形式估算的参数说明分析形式的特 点。当采用最小二乘法或似然函数法寻找最佳拟合参数估计值时,剂量应为自变量 x 轴 ,仪器响应 为应变量 y 轴 。剂量及其不确定度通过分析的或数字的拟合方程式转换估算,正确的分析形式和采 用的剂量范围取决于剂量测量系统。下列因素可指导分析形式的选择 7 .7 .1 .1 若剂量计的响应遵循已知的物理关系,则应采用相应的函数关系拟合,如遵循对数关系,则应 】3 G B /T1 6 5 0 9 - - 2 0 0 8 /I S O /A S T M5 1 7 0 7 2 0 0 5 采用对数函数拟合
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