王航偉 王文斌 魏錚

[摘 要] 在實驗室的檢測過程中，雖然使用的條件和技術(shù)標準不同，但質(zhì)量與運行可靠性卻是公共的要求。對于質(zhì)量評價所涉及的測量不確定度評定 ，對于提高性能測試結(jié)果的精準度具有重要意義。文章以概率論、數(shù)理統(tǒng)計為基礎(chǔ)，結(jié)合實驗室的操作流程，設(shè)計出了符合本實驗室的性能測試不確定度評定體系，解決了性能效率測試在不同的設(shè)備和環(huán)境下檢測結(jié)果的一致性。

[關(guān)鍵詞] 實驗室；性能測試；不確定度評定

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 15. 032

[中圖分類號] F273 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）15- 0085- 03

1 目 的

根據(jù)CNAS CL01，5.4.6.2實驗室管理條例，檢測實驗室應(yīng)具有并應(yīng)用評定測量不確定度的程序，其中8.1條是要求檢測實驗室必須建立“測量不確定度評定程序”，即不管檢測實驗室是什么樣的實驗室都應(yīng)該有自己的不確定度評定程序，以提高測量結(jié)果的可信度和產(chǎn)品檢驗數(shù)據(jù)的可靠性，并滿足測量設(shè)備檢定和校準的要求。

2 范 圍

本程序適用于性能效率測試準確度等級的檢測結(jié)果不確定度的評定。

3 職責(zé)

3.1 技術(shù)負責(zé)人

（1）根據(jù)檢測項目的特點識別并提出評審要求，組織評定和評定結(jié)果的評審工作；

（2）組織測量不確定度的驗證；

（3）維護本文件的有效性

實驗室技術(shù)主管負責(zé)組織對測量設(shè)備檢定或校準測量數(shù)據(jù)的采集、匯總和測量不確定度評定，并在檢測報告中對不確定度結(jié)論予以說明。

3.2 質(zhì)量負責(zé)人

質(zhì)量負責(zé)人負責(zé)測量不確定度有關(guān)知識的培訓(xùn)和統(tǒng)一測量不確定度的評定方法，同時根據(jù)各檢測項目的特點識別評定要求；

會同監(jiān)督員對本部門的評定過程進行監(jiān)督，同時對結(jié)果和使用進行審核。

3.3 測試工程師

學(xué)習(xí)和掌握“測量不確定度的評定”的基礎(chǔ)知識和方法；

編寫本項目測量不確定度的計算過程；

及時發(fā)現(xiàn)和反饋會導(dǎo)致測量不確定度發(fā)生較大變化的信息。

4 工作流程

實驗室質(zhì)量負責(zé)人組織有關(guān)人員進行關(guān)于測量不確定度的知識培訓(xùn)，使進行測量不確定度評定的有關(guān)人員理解有關(guān)測量不確定度評定和計算的知識、具體方法和步驟，從而具備測量不確定度評定和計算的技能。

4.1 測量結(jié)果的不確定度因素分析

從影響測量結(jié)果的因素考慮，測量結(jié)果的不確定度一般來源于被測對象、測量設(shè)備、測量人員、測量環(huán)境這四個方面。

4.1.1 被測對象帶來的不確定度

被測量即受到測量的特定量，深刻全面理解被測量定義是正確測量的前提，如果測量對象說明本身不明確或不完善，則按照這樣的定義所得出的測量值必然和真實值之間存在一定的偏差，如被測的Web網(wǎng)站，沒有說明軟件適用的瀏覽器類別，使用功能會有所影響，則可能導(dǎo)致測試結(jié)果有所差異。

4.1.2 測量設(shè)備帶來的不確定度

測量設(shè)備的最大允差或測量器具的準確度等級均是測量不確定度評定必須考慮的因素。如在測試過程中設(shè)備的CPU配置不同或者服務(wù)器部署策略的差異，直接影響系統(tǒng)的處理時間，因此測量設(shè)備是不確定度考慮因素之一。

4.1.3 測量人員帶來的不確定度

人員操作的誤差是在評定不確定度時最容易被忽視的，該項取決于人員的經(jīng)驗、能力、知識及工作態(tài)度等。測試的不可窮盡性可能由于測量人員經(jīng)驗思維等因素的影響也會不同程度影響測量的結(jié)果。

4.1.4 測量環(huán)境帶來的不確定度

由于對相關(guān)環(huán)境條件認識不足，致使測量中或分析中忽視了對某些環(huán)境條件的設(shè)定和調(diào)整，造成不確定度。測試過程中溫度就是環(huán)境中的重要因素，溫度的控制會影響測量設(shè)備的精準度，所有必須保證儀器設(shè)置在可控的溫度范圍內(nèi)，超過一定的溫度界限，停止測試工作以此把環(huán)境帶來的不確定度降至最低。

4.2 性能效率測試不確定度測量

在實際檢驗檢測過程中，摒除硬件差異的影響，對測量結(jié)果的不確定性主要源于性能效率測試，從影響程度可以分為單點效率測試和并發(fā)用戶效率測試，其中單點效率測試易受網(wǎng)絡(luò)等 方面的因素影響，導(dǎo)致事務(wù)響應(yīng)時間數(shù)據(jù)有不同程度的差異，甚至出現(xiàn)預(yù)期之外的結(jié)果。

4.2.1 單點效率測試不確定度測量

為了保證從單點效率測試中得到更有效的數(shù)據(jù)，可以借鑒數(shù)學(xué)中的統(tǒng)計規(guī)律使檢驗檢測結(jié)果具有更高的可靠性。具體步驟如下：

確定被測量X，建立數(shù)學(xué)模型，如在同一條件下進行n次獨立重復(fù)測量，觀測值為xi（i=1，2，…，n）

由下式得出樣本算術(shù)平均值

重復(fù)測量次數(shù)最佳為2～5次。

為被測量X的估計值，即n次測量結(jié)果的算術(shù)平均值，也是n次測量結(jié)果的最佳估計值。

評定標準不確定度

由下式得出單值實驗標準偏差

S=（2）

上式表示對同一被測量做n次測量，表示測量結(jié)果分散性的量s。

S可以作為評定標準不確定度的依據(jù)，不確定度導(dǎo)致數(shù)據(jù)是否可用的判定標準為：

t=S/≤0.2（3）

上述t表示不確定度系數(shù)，小于等于0.2說明測試記錄數(shù)量可靠，否則必須重新測試。

4.2.2 并發(fā)用戶效率測試不確定度測量

并發(fā)用戶效率測試中可以直接依據(jù)性能測試工具Loadrunner自帶的標準偏差Std.Deviation（標準偏差，簡稱STD）數(shù)值確定，STD越小，說明系統(tǒng)測試時的原始數(shù)據(jù)分布比較集中，基本接近平均值，即受網(wǎng)絡(luò)或其他外界不確定因素很小，以此證明數(shù)據(jù)的精準性。并發(fā)用戶效率測試結(jié)果如圖1所示。

其中，Average為公式3中的，Std.Deviation為公式2中的S，計算所得偏差系數(shù)t為判定數(shù)據(jù)是否可用的閾值依然為[0，0.2]。

4.3 評定標準不確定度

報告測試結(jié)果及其不確定度時，應(yīng)避免使用過多的有效數(shù)字位數(shù)。多數(shù)情況下，表示不確定度無須超過兩位有效數(shù)字。不確定度的評定可以依據(jù)上述的標準偏差系數(shù)確定，根據(jù)判定不確定度系數(shù)判定數(shù)據(jù)是否可用的值域為[0，0.2]。若根據(jù)樣本數(shù)據(jù)計算的結(jié)果小于等于0.2，則可以聲明符合規(guī)范要求。反之大于規(guī)定限值的上限，則可以聲明不符合規(guī)范要求。

4.4 測量不確定度記錄

實驗室遇下述情況之一時，應(yīng)在檢測報告中提供測試不確定度的信息：

（1）當不確定度與檢測結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時；

（2）當客戶指令中有要求時；

（3）當不確定度影響到對規(guī)范限度的符合性時，即測試結(jié)果處于臨界值附近時，不確定度區(qū)間寬度對判斷符合性有重要影響。

測試結(jié)果及其不確定度的報告內(nèi)容應(yīng)根據(jù)客戶的要求、規(guī)范及結(jié)果的用途而確定。測試記錄中應(yīng)說明計算結(jié)果及其不確定度的方法且檢測報告中對不確定度的結(jié)果予以說明。其中包括：

（1）測試步驟和數(shù)據(jù)分析中的計算應(yīng)當形成充分的文件，以確保必要時可重復(fù)計算；

（2）有充分的文件說明不確定度的計算過程。

5 總 結(jié)

綜上所述，實驗室在檢測樣品前選定了測量方案時，對測量過程確認有效前需要進行不確定度的評定。用不確定度結(jié)果證明設(shè)計的測量過程滿足被測對象的測量要求。 因此，在性能檢測過程中使用的測量計算機不同，測量環(huán)境條件不同，或測量方法有所改變等，就必須要做不確定度評定，這樣才能讓檢測結(jié)果更客觀、更精確。

主要參考文獻

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