探究計量檢定中測量不確定度的相關問題

卓仕明

（馬山縣工商和質監局計量檢定測試所 廣西南寧 530699）

探究計量檢定中測量不確定度的相關問題

卓仕明

（馬山縣工商和質監局計量檢定測試所 廣西南寧 530699）

測量不確定度的分析與評定工作是在計量檢測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出來，還作為測量不確定度與測量結果之間的重要參考依據表現出重要的作用。綜上所述，對計量檢定中不確定度的測量工作應當保持高度重視，進行深入研究。本文將從測定不確定度工作入手，重點研究測量誤差與不確定度的存在關系，并結合筆者自身工作經驗探討在計量檢定中如何正確地測量不確定度的方法，以便各位讀者閱讀參考。

計量檢定；測量不確定度；測量值

前言

在計量檢定活動中，測量不確定度是其中一個最重要的參數之一。伴隨著我國社會與消費者對企業業務精度要求的不斷增加，并隨著我國市場化競爭程度的加劇，計量標準考核工作也漸漸轉向了規范化與制度化的方向，在眾多計量檢測標準參數中，測量不確定度便是其中之一，但在實際工作過程中，存在一些人對測量不確定度與測量誤差的區別與聯系并不明確，甚至將二者等同視之，因此對測量不確定度的研究與分析刻不容緩，從而為精準地進行計量檢測工作奠定基礎。

1 測量不確定度的概念簡述

測量不確定度的定義實際上缺乏統一而又具體的說法，通常被認為是表征合理地賦予被測量之值的分散型，且與測量結果相聯系的參數。在計量檢定工作中提及的測量不確定度是指測量儀器示值誤差的不確定度的簡稱。測量不確定度是與測量結果有關的參數之一，也是表現測量值分散度的指標，它描述了測量結構落在某一特定區間的一個概率，因為表示每一次測量的結果通常不是同一個值。對于測量結果來說，其測量結題的可利用性與不確定度的大小高度相關，在測量儀器使用外部校準的情況下，需要在證書或報告書上寫明測量的不確定度。另外測量儀器所測量結果的不確定度與測量儀器的實質誤差與最大允許誤差有很大程度的相關關系。

2 測量不確定度與誤差的關系

在實際的計量檢定工作中，通常會把誤差用不確定度來代替，就如同用JJF1059-1999替代JJF1027-1991中的測量誤差一樣。但不確定度和誤差是有很大的本質區別的，因此不可以進行等同看待或相互替代的。根據上文對不確定度的定義界定，測量的不確定度是對被測量所得值的合理表征，是一種與測量結果相聯系的參數，而測量中的誤差則是測量結果與被測量的真值之間所存在的差距。在實際的測量工作中，不論采用何種測量方法與操作程序，對同一被測量物的測量出的誤差都是大體相近的，但在不同的情況下，使用不同的測量儀器所得到的不確定度卻是有極大不同的。對于測量儀器的特性所導致的誤差是被允許的，通常使用最大允許誤差等術語來表述，從而證明誤差的存在是極為正常的，但不能用來替代不確定度，也不能用不確定度代替誤差。

在日常的計量檢定中，出具報告與證書時一般通過以下幾種途徑來度量測量儀器的不確定度：

（1）在進行測量裝置和系統的報告登記時，需要給出準確的測量結果，與此同時也一定要給出測量儀器的計量不確定度和相應的擴展不確定度，倘若所用測量裝置或系統對多個參量進行校對和檢定，那么就需要分別對相對應的參量的測量不確定度進行標注，萬一所檢定和校對的測量范圍大，更應當把測量范圍分段給出個測量參量的不確定度，或者取其中的最大和最小的測量不確定度作為參考依據，并要對應地寫出測量不確定度的測量條件和所產生的典型值。

（2）通常情況下在給按照準確度級別來進行使用的計量標準器具出具證書或報告書時，不僅要給出測量的實際值，還要給出測量的修正值，除此之外，拓展的不確定度也是十分重要的指標之一，可以方便測量從業人員進行此類測量儀器的計量工作，對于這類測量儀器的使用需要增加修正值，并在計量標準器不確定度的評定過程中也需要用到這一數值。綜上所述，在證書或報告中的不確定度是十分必要的，必須要給出這一數值。

（3）在對按照準確度級別應用的計量標準器具所出具的證書或報告中，對于客戶所要求出具的數據之外的數據一般不做要求，通常只需要給出符合該級別的技術指標結論就足夠了，另外這類儀器在不確定度評定的過程中，可以不需要出具對應的測量不確定度，因為所給出的檢定系統或檢定規程所規定的最大允許誤差或其他相應的信息來做出計量與評定。具體如圖1。

圖1 測量不確定度示意圖

3 并非所有的計量標準器都需要使用不確定度的評定

通常情況下，幾乎所有的計量標準器都需要給出測量不確定度的測定數值，從而保證測量過程結果的可用性，在測量檢定過程中給予精準的測量結果。但并非所有的計量標準器都需要使用不確定度的評定，符合以下兩種標準的計量儀器即便不進行不確定度的評定，也可以得到較為準確的測量結果，并可以減少檢定機構工作人員的工作壓力。接下來將具體介紹這兩種不需要進行不確定度的測定的情況：

（1）根據《計量標準考核規范》中相關條例的要求，具有結構簡單，準確度等級較低，且對外部環境要求不高的特點的測量儀器，可以通過國家質檢總局所發布的計量標準進行計量準確度的認定。而對于某些需要進行檢定的儀器的重復適用性，儀器的穩定性以及在檢定和校準結果中的測量不確定度的評定標準，可以依據其計量標準的不同特性來進行簡單的確定。舉例來說：衡器檢定裝置被國家質檢總局認定為第一批簡化計量考核標準的項目，因此在檢定過程中可以不進行測量不確定度的評定工作。

（2）在檢定工作的實際實施過程中，尤其是針對法制計量檢定的情況下，被測量所得值與其對應的測量標準值之間存在一個估計值，對于測量中所要求的準確度來說，對測量標準的不確定度和在進行比較過程中所產生的不確定度通常是可以忽略不計的。舉例來說：部分用于對強制檢定工作計量器具進行評定的計量標準就是一種典型的不需要進行不確定度評定的儀器。

4 并非所有的測量儀器的檢定過程中都需要考慮測量不確定度

（1）根據《測量儀器特性評定》（JJF1094-2002）的相關條例規定，計量檢定規程在對測量儀器進行評定時，是通過規程對評定的標準、方法及環境條件等提出對應的規定，保證能夠滿足檢定系統表量只進行相互傳遞的要求，倘若被評定的測量儀器所處在的環境與狀態都相對穩定且正常，其所測量得出的示值誤差也會處于一個相對合理的范圍之內。因此可以得出：當規程中的每一個檢定點的示值誤差處于評定要求的范圍內，就可以將改測量儀器的示值誤差視為處于該準確度級別的鑒定要求之上，在這種情況下，可以忽略測量不確定度對示值誤差評定所產生的影響。

（2）在另一種情況中，當評定示值誤差的不確定度與被評定測量儀器的最大允許誤差的絕對值之比少于或包含一比三的時候，可以忽略示值誤差評定的測量不確定度所產生的影響。但如果被評定測量儀器的示值誤差沒有超出被允許的最大誤差限度內，便可以視為合格。如果被評定測量儀器的示值誤差超出了被允許的最大誤差限度，就應當判為不合格。這一情況說明，存在一些測量儀器的檢定不需要考慮其測量的不確定度。

5 測量不確定度在計量檢定中的簡化應用存在的問題

測量不確定度在計量檢定中的簡化應用的問題主要包括以下四點：

（1）不確定度的來源問題。在不確定度分析的具體過程中，通常難以確定不確定度來源，因此會存在將測量不確定度重復地引入計算的情況，從而使得合成標準不確定度的時候出現較大的誤差。無法了解不確定度的來源，就難以得到標準不確定度，嚴重影響到不確定度的評價意義，并且給儀器計量檢定工作帶來較大的負面影響。

（2）不確定度的評定模型難以建立。雖然對于不確定評定模型的建立方面已經有了較為豐富的研究，但其中存在的問題不能忽略，在短期內有難以找到有效解決其缺陷的方法。

（3）對于包含的因子取值的問題。包含因子對于不確定度評定的結果具有較大的影響，因此其取值對于不確定度的影響巨大，但如果對包含因子的輸入量及輸出量的分布估計不合理的話，就會導致包含因子的取值不當。

（4）評定報告表述上，存在表述內容不完善，對測量方法及過程缺乏細致具體的說明，對于專業術語的運用不夠規范，導致公式難以辨明其對應性等問題。

圖2

6 結語

綜上所述，目前的計量檢定工作中，對于不確定度的使用與檢定仍存在著一定的誤區，計量人員應當在保證檢定測量結果的精確性的基礎上，盡量減少對測量不確定度的工作量，根據相關規定條例對計量檢定工作中的測量不確定度進行簡化，從而做到既能夠保證測量結果的科學性、有效性，又能夠提高測量工作的效率。計量人員要提高對測量結果準確性的重視，對證書與測量報告中的內容進行正確的理解，從而提高測量結果的精度，推動計量在全社會的統一與一致。

[1]楊盛榮.試述測量不確定度在機械天平計量檢定中的應用[J].科技資訊，2012（7）：86.

[2]景琦.電子經緯儀在一測回水平方向標準偏差計量檢定中兩種方法比較[J].地震工程學報，2015（4）：1132～1135.

[3]劉東升，趙普俊，劉縉林等.標準表法LPG加氣機檢定裝置及其測量不確定度分析與評定[J].石油與天然氣化工，2012，41（3）：337～340.

TB9

A

1004-7344（2016）21-0335-02

2016-7-10.

卓仕明（1974-），男，漢族，廣西馬山人，初級工程師，本科，主要從事計量檢定測試工作。