測量不確定度在計量檢定中的簡化應用

柳旺

摘 要：測量不確定度是與測量結果關聯(lián)的一個參數(shù)，用于表征合理賦予被測量的值的分散性，其分析與評定工作是在計量檢定過程中最為重要的工作之一，其原因在于不確定度的測量既可以將測量值分散性誤差體現(xiàn)出來，還可以為計量設備在實際運用中提供更準確的數(shù)值關系。本文對檢定中的測量不確定度進行了概述，之后分析了其具體的應用情況。

關鍵詞：測量；不確定度；應用

引言

在計量檢定工作中，開展測量不確定度工作，可以有效提高計量工作的質量。較之于以往的檢定工作，基于測量不確定度的計算，極大地提高了檢定數(shù)據(jù)的準確性。

一、應用方法與特點

1.1應用方法

測量不確定度可按照評定方式分為兩類——A類不確定度和B類不確定度。A類不確定度主要指對觀測列的統(tǒng)計方式進行評定，對標準不確定度采用標準偏差進行體現(xiàn)。B類不確定度主要表達和觀測列不同的統(tǒng)計方式的評定，也就是所有和A類不同的不確定度評定都是B類評定。A類不確定度通常很容易理解，并且統(tǒng)計計算工作也能夠很好開展，僅需在規(guī)定基礎上實現(xiàn)觀測列測量，并且對這些數(shù)據(jù)中的偏差進行計算即可。但對于B類不確定度，通常需按照實際工作經(jīng)驗及資料和所要假設的分布對標準偏差進行估計，其原始數(shù)據(jù)通常不是所觀測到的數(shù)據(jù)，而是主要在試驗及相關信息的概率及密度函數(shù)的估算基礎上獲得，往往和評定者實際工作經(jīng)驗及認知水平有著緊密聯(lián)系，本身有著一定的主觀成分，因此評定較為復雜。

1.2應用特點

計量檢定中的測量不確定度具有四大應用特點：

（1）嚴密性。在測量系統(tǒng)及裝置的登記報告中給出較為準確結果的同時，也應給出儀器的測量不確定度。若測量系統(tǒng)或相關設備可校對與檢定多個參量，則應給出所有參量的不確定度；若校對或檢定范圍有所增加，則需把測量范圍進行分段，再給出不同參量的測量不確定度。當然，也可選擇其中最小及最大的不確定度作為最重要的參考依據(jù)，表明不確定度的測量條件和形成的典型值。

（2）針對性。應依據(jù)準確度級別選擇計量標準器具，同時給出報告或相關證書。報告或證書中不僅應包括具體測量值與修正值，也應給出擴展不確定度，從而使得計量工作人員能夠更加準確地選擇計量檢定儀器。特別應注意的是，修正值在計量標準評定過程中需要用到，因此必須給出。

（3）選擇性。在出具依據(jù)準確度級別的計量標準報告或證書時，通常無需出具客戶要求以外的數(shù)據(jù)，只需給出滿足準確度級別的技術指標便可。所以，在準確度級別中仍應選擇最大允許誤差或列出導致誤差的參數(shù)，進行定量表述。一般來說，這類設備在認定不確定度的過程中能夠按照檢定系統(tǒng)相關規(guī)定直接實施，同時也能夠按照檢定系統(tǒng)或規(guī)定的最大允許誤差等信息進行計量檢定，所以并非必須出具測量不確定度。

（4）與測量誤差的異同。公眾往往直接將不確定度認為是誤差，其實不然，而是既有區(qū)別也有聯(lián)系。誤差理論有著較為獨特的理論體系，主要是將線性代數(shù)、概率論和微積分的變換作為數(shù)據(jù)計算基礎，在誤差分析中采用實驗標準差作為其主要方式。這也正是測量不確定度的主要理論基礎，研究方式也非常相似。本質上，不確定度主要就是從誤差的基礎上發(fā)展起來的，在評價方式及計算中難免有很大相似度。兩者不同之處主要在于定義。測量誤差主要體現(xiàn)測量結果及真實值之間的差距，而測量不確定度主要體現(xiàn)測量結果在數(shù)據(jù)上的分散性，同時對分散性有效分析及評定，最終得出數(shù)值區(qū)間。此外，誤差往往不受到人為因素等影響，較為客觀，能夠按照實際測量數(shù)據(jù)有效分類，可在一定意義上實現(xiàn)測量結果修正，而測量不確定度則不然。在實際操作中，只有對這兩者之間的區(qū)別加以理解，方可將測量不確定度有效應用到實際計量檢測中。

二、應用范疇

2.1測量裝置

在測量裝置檢定中，不但需要獲得相關測量結果，還需將測量過程及結果進行有效聯(lián)系，以此取得標準不確定度及擴展不確定度。例如，在出租車計價器的計量檢定中，就需和不同收費時間段之間進行聯(lián)系，并做好階段性分散化數(shù)值整合。再利用計時器所產(chǎn)生的誤差值獲得實際使用誤差，進而給出合適的誤差表達方式。可見，測量不確定度的有效應用，除了能夠為計量檢定提供大量參量，還可提高測量穩(wěn)定性與精準性。

2.2測量器具

在計量檢定電能表的過程中，因其與家用電器之間存在較大聯(lián)系，所以一定要考慮多種因素為不確定度帶來的影響，尤其是注意分散性分量數(shù)值的影響。組合成標準不確定度后，對相應的擴展不確定度進行計算，最終使得標準裝置能夠有效應用到電能表測量檢定中。由于檢定方式過于類似，故也要將各種影響因素納入檢定中，尤其在編寫與出示相關證書或報告的過程中，一定要做到清晰、精準，滿足實際需要。

2.3強制檢定器具

例如，在對環(huán)境探測器進行測量的過程中，并無需應用測量不確定度。之所以會出現(xiàn)這種情況，主要在于設備檢定器構造較為簡單，準確度失真現(xiàn)象很少出現(xiàn)，再加上對環(huán)境要求很低，所以只需選擇科學合理的檢定結果及檢測數(shù)據(jù)即可，減少測量不確定度對評定所帶來的負擔。

2.4測量儀器

在對實際儀器進行測量分析和評定時，通常需采用測量不確定度強化儀器準確性。然而，為了提升儀器測量工作效率，需按照實際情況對其工作流程加以簡化。例如，如果測量結果和真實值間誤差較小時，就可將誤差作為不確定度測量結果考慮在內(nèi)，其中僅需根據(jù)計量檢定的相關程度對儀器進行測量即可。

三、注意事項

3.1評定常規(guī)測量結果的不確定度

在實際計量檢定中有很多常規(guī)性測量，包括測量儀器或量具的檢定、校準及質檢部門對大宗產(chǎn)品或材料的檢驗等。這類測量工作中，測量儀器及方法、程序是固定的；測量對象相似，并滿足一定要求；可以是不同的測量人員，但均需是經(jīng)過培訓的合格人員；由檢定規(guī)程、國際/國家/部門標準、校準規(guī)范等技術文件規(guī)定測量條件。此時的測量不確定度一般會受到測量條件變化所帶來的影響，但既然測量條件已被限制，只要滿足規(guī)定條件，就能夠滿足測量使用需要。針對常規(guī)測量，應假設當時的環(huán)境正好滿足規(guī)定條件，使不確定度在合格條件下達到最大。

3.2評定特定測量結果的不確定度

即便是測量對象、測量方法、測量設備及測量人員相同，再次測量的結果也會出現(xiàn)細微變化，測量不確定度也會因影響因素的改變而出現(xiàn)變化。這一情況下要求給出特定測量結果的不確定度，因此評定過程也需針對特定測量條件來實施。若所獲得的不確定度恰恰是特定測量結果的不確定度，則一般不可將其用在其他同類測量中。

四、結束語

在計量檢定工作中，使用上述流程、計算公式，可以對測量不確定度、測量不確定度自由度進行計算，依據(jù)計算得出的數(shù)據(jù)，形成檢定報告，進行判斷。所以在實際檢定工作中，需要對測量所涉及的方法、工具等內(nèi)容多進行學習和掌握，以此準確無誤的進行檢定檢測。

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