多參數心電監護儀電壓測量誤差的不確定度評定

楊義發，趙甘永

中國科學院大學附屬腫瘤醫院·浙江省腫瘤醫院醫學工程部 （浙江杭州 310022）

不確定度是測量結果質量的指標，反映了由于測量誤差的存在，對被測量值不能肯定的程度，同時也表明該結果的可信賴程度，不確定度越小，所述結果與被測量的真值越接近，質量越高，水平越高，其使用價值越高；反之，不確定度越大，測量結果的質量越低，水平越低，其使用價值也越低[1]。我院已經建立了心電監護儀檢定裝置，并順利通過浙江省計量局的考核，取得心電計量檢定標準證書。我們多年來一直從事醫學計量工作，在此次通過計量標準考核驗收過程中，對標準考核工作進行了仔細研究，分析檢定過程中的各誤差，并計算各誤差模型，科學計算出各影響誤差的量化數值，最終得出檢定過程中的不確定度。

1 概述

1.1 測量依據

國家計量檢定規程JJG 760-2003《心電監護儀檢定規程》[2]，國家計量技術規范JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[1]，國家計量考核規范JJF 1033-2016《計量標準考核規范》[3]。

1.2 測量對象

多參數監護儀的心電監護部分（以下簡稱被檢儀器）。

1.3 測量方法

被檢儀器電壓測量的檢定，由心電監護儀檢定裝置將周期為0.4 s、幅度為1 mV 的標準方波信號通過模擬皮膚阻抗輸至被檢儀器，測量顯示的方波信號幅度，根據設定的靈敏度換算成電壓，與檢定裝置輸出的標準方波信號電壓比較，計算得到電壓測量誤差[4]。

1.4 檢定裝置

檢定裝置為心電監護儀，其技術規范見表1。

表1 檢定裝置技術規范

1.5 環境條件

符合JJG 760-2003《心電監護儀檢定規程》[2]環境要求。

1.6 其他說明

在測量條件不變的情況下，本結論可用于對心電監護儀及多參數監護儀的心電監護部分電壓測量誤差的測量不確定度分析、評定[5]。

2 評定模型

2.1 測量模型

根據檢定規程JJG 760-2003《心電監護儀檢定規程》[2]，將整個檢定過程模型化處理，通過檢測被檢儀器測得的電壓幅度值與檢定裝置輸出的電壓幅度值，可得出電壓的測量誤差，具體的數學模型如下：

2.2 靈敏系數

3 不確定度來源分析

分析誤差的來源，對不同來源的誤差計算各自的不確定度分量[6]。

3.1 測量重復性引入的測量不確定度分量u1 （A 類評定）

為了獲得測量重量性引入的標準不確定度，將被檢儀器靈敏度設置為10 mm/mV，記錄速度設置為25 mm/s，檢定裝置輸出頻率為0.4 s、幅度為1 mV 的標準方波信號，連續進行10次重復測量，測得方波信號峰-谷幅值hi見表2。

表2 被檢儀器的測量數據

實際測量以單次測量值作為測量結果，故u1= s = 0.07 mm。

3.2 用鋼直尺測量時，取樣不準引入的不確定度分量u2 （B 類評定）

3.3 鋼直尺MPE 引入的不確定度分量u3 （B 類評定）

3.4 鋼直尺最小分度值引入的不確定度分量u4 （B 類評定）

3.5 檢定裝置MPE 引入的不確定度分量u5 （B 類評定）

3.6 檢定儀讀數分辨力引入的不確定度分量u6 （B 類評定）

測量重復性引入的測量不確定度分量與檢定儀分辨力引入的不確定度分量存在相關性，參照JJF 1033-2016附錄C 中C.1.4[3]，由于u6＜ u1，因此u6不參與不確定度的合成。

4 合成標準不確定度分量評定

4.1 不確定度分量一覽表

對產生誤差的不確定度分量進行合成計算，形成標準的不確定度，各誤差的不確定見表3。

表3 不確定度分量

根據表3，可計算出測量過程不確定度分量uc1，標準器本身不確定度分量uc2。

不確定度分量u1、u2、u3、u4、u5彼此獨立，互不相關，故

4.2 合成標準不確定度的計算

4.3 擴展不確定度的評定

取包含因子 k = 2，則擴展不確定度Urel= k×uc= 2×1.3%≈3%。

4.4 測量不確定度的報告

電壓測量誤差的測量結果擴展不確定度為：

Δyrel= 0.7%；Urel= 3%，k = 2。

5 結論

以JJG 760-2003《心電監護儀檢定規程》[2]為標準，對于檢定過程中的各種誤差進行分析，并計算各誤差模型，科學計算出各影響誤差的量化數值，最終得出檢定過程中的不確定度。通過不確定度來評判最后檢定結果的可靠性程度[7]。對于不確定度的使用亦是如此，我們必須對日后檢定過程中檢定數值誤差的大小是否會影響不確定度的變化有清醒的認識，當誤差超出不確定度評定時的誤差時，不確定度也會隨之變化，需要重新進行不確定度的評定，最后體現在檢定證書上。