多参数心电监护仪电压测量误差的不确定度评定

杨义发，赵甘永

中国科学院大学附属肿瘤医院·浙江省肿瘤医院医学工程部 （浙江杭州 310022）

不确定度是测量结果质量的指标，反映了由于测量误差的存在，对被测量值不能肯定的程度，同时也表明该结果的可信赖程度，不确定度越小，所述结果与被测量的真值越接近，质量越高，水平越高，其使用价值越高；反之，不确定度越大，测量结果的质量越低，水平越低，其使用价值也越低[1]。我院已经建立了心电监护仪检定装置，并顺利通过浙江省计量局的考核，取得心电计量检定标准证书。我们多年来一直从事医学计量工作，在此次通过计量标准考核验收过程中，对标准考核工作进行了仔细研究，分析检定过程中的各误差，并计算各误差模型，科学计算出各影响误差的量化数值，最终得出检定过程中的不确定度。

1 概述

1.1 测量依据

国家计量检定规程JJG 760-2003《心电监护仪检定规程》[2]，国家计量技术规范JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[1]，国家计量考核规范JJF 1033-2016《计量标准考核规范》[3]。

1.2 测量对象

多参数监护仪的心电监护部分（以下简称被检仪器）。

1.3 测量方法

被检仪器电压测量的检定，由心电监护仪检定装置将周期为0.4 s、幅度为1 mV 的标准方波信号通过模拟皮肤阻抗输至被检仪器，测量显示的方波信号幅度，根据设定的灵敏度换算成电压，与检定装置输出的标准方波信号电压比较，计算得到电压测量误差[4]。

1.4 检定装置

检定装置为心电监护仪，其技术规范见表1。

表1 检定装置技术规范

1.5 环境条件

符合JJG 760-2003《心电监护仪检定规程》[2]环境要求。

1.6 其他说明

在测量条件不变的情况下，本结论可用于对心电监护仪及多参数监护仪的心电监护部分电压测量误差的测量不确定度分析、评定[5]。

2 评定模型

2.1 测量模型

根据检定规程JJG 760-2003《心电监护仪检定规程》[2]，将整个检定过程模型化处理，通过检测被检仪器测得的电压幅度值与检定装置输出的电压幅度值，可得出电压的测量误差，具体的数学模型如下：

2.2 灵敏系数

3 不确定度来源分析

分析误差的来源，对不同来源的误差计算各自的不确定度分量[6]。

3.1 测量重复性引入的测量不确定度分量u1 （A 类评定）

为了获得测量重量性引入的标准不确定度，将被检仪器灵敏度设置为10 mm/mV，记录速度设置为25 mm/s，检定装置输出频率为0.4 s、幅度为1 mV 的标准方波信号，连续进行10次重复测量，测得方波信号峰-谷幅值hi见表2。

表2 被检仪器的测量数据

实际测量以单次测量值作为测量结果，故u1= s = 0.07 mm。

3.2 用钢直尺测量时，取样不准引入的不确定度分量u2 （B 类评定）

3.3 钢直尺MPE 引入的不确定度分量u3 （B 类评定）

3.4 钢直尺最小分度值引入的不确定度分量u4 （B 类评定）

3.5 检定装置MPE 引入的不确定度分量u5 （B 类评定）

3.6 检定仪读数分辨力引入的不确定度分量u6 （B 类评定）

测量重复性引入的测量不确定度分量与检定仪分辨力引入的不确定度分量存在相关性，参照JJF 1033-2016附录C 中C.1.4[3]，由于u6＜ u1，因此u6不参与不确定度的合成。

4 合成标准不确定度分量评定

4.1 不确定度分量一览表

对产生误差的不确定度分量进行合成计算，形成标准的不确定度，各误差的不确定见表3。

表3 不确定度分量

根据表3，可计算出测量过程不确定度分量uc1，标准器本身不确定度分量uc2。

不确定度分量u1、u2、u3、u4、u5彼此独立，互不相关，故

4.2 合成标准不确定度的计算

4.3 扩展不确定度的评定

取包含因子 k = 2，则扩展不确定度Urel= k×uc= 2×1.3%≈3%。

4.4 测量不确定度的报告

电压测量误差的测量结果扩展不确定度为：

Δyrel= 0.7%；Urel= 3%，k = 2。

5 结论

以JJG 760-2003《心电监护仪检定规程》[2]为标准，对于检定过程中的各种误差进行分析，并计算各误差模型，科学计算出各影响误差的量化数值，最终得出检定过程中的不确定度。通过不确定度来评判最后检定结果的可靠性程度[7]。对于不确定度的使用亦是如此，我们必须对日后检定过程中检定数值误差的大小是否会影响不确定度的变化有清醒的认识，当误差超出不确定度评定时的误差时，不确定度也会随之变化，需要重新进行不确定度的评定，最后体现在检定证书上。