淺談測量不確定度應用中注意的問題

張世賓 王洪禮

摘要：測量不確定度是與測量結果相聯系的參數，以表征測量的可信程度。測量不確定度是計量學中研究的基本命題，正確表述和評定測量不確定度是計量技術機構開展工作的要求，它直接關系著測量結果的可靠程度和量值傳遞的準確一致。本文結合學習測量不確定度有關知識，著重談測量不確定度在運用時應注意的幾個問題。

關鍵詞： 不確定度;可信程度;計量學

1、測量不確定度概念

1.1 對不確定度定義的正確理解

測量不確定度是指“表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數”。理解不確定度概念時應注意：①測量不確定度的表示可以是標準偏差、標準偏差的倍數和說明了置信水準區間的半寬三種形式。②測量不確定度由多個分量組成，一些分量用一系列實驗數據的統計分布評定，以實驗標準偏差表征;另一些分量由基于經驗或其他信息的假定的概率分布評定，用標準偏差表征。③測量結果為被測量值的最佳估計，所有的不確定度分量，包括由系統效應引起的，均對分散性有貢獻。

1.2 測量結果及其不確定度的有效位數問題

JJF1059.1-2012明確規定：通常不確定度最多為兩位有效數字。開展不確定度評定時要注意：①不確定度一般取1位或2位有效數字，2位以上是不允許的。“最多為2位”而不是“一律為2位”，計算過程可保留多位。②一旦測量不確定度的有效位數確定，采用修約間隔來修約測量結果以確定其有效位至哪一位。

測量不確定度有效位數究竟是取一位還是兩位，應根據所評定測量過程的客觀實際情況來決定。

2、測量不確定度來源

2.1 識別測量過程分析不確定度來源

識別測量過程分析不確定度來源開展測量不確定度評定時，應對測量方法、測量系統和測量程序做詳細研究，為此應盡可能畫出測量系統原理或測量方法的方框圖和測量流程圖。

不確定度會受許多因素的影響，測量中可能導致不確定度的來源很多，一般從測量過程控制的“人、機、料、法、環”五個環節進行分析。

2.2 不確定度評定中A類和B類方法的應用問題

在評定中，A類標準不確定度和B類標準不確定度不存在本質的區別，只是評定方法不同而已。A類是用對觀測列數據的統計方法，而B類是非統計方法，在實際評定中應根據被評定問題的現實情況按照可靠、簡單、方便的原則來選取。

2.3 不確定度的分類問題

測量不確定度在使用中根據表示的方式有三種不同的術語，即標準不確定度、合成標準不確定度和擴展不確定度。不確定度的表示形式有絕對和相對兩種， 絕對形式表示的不確定度與被測量的量綱相同， 相對形式無量綱。標準不確定度是用標準偏差表示測量結果的不確定度。測量不確定度評定分為A、B兩種方法，A類評定所得的不確定度分量稱為A類標準不確定度分量，B類評定所得的不確定度分量稱為B類標準不確定度分量。擴展不確定度是確定測量結果區間的量，合理賦予被測量之值分布的大部分可望含于此區間，是將被測量Y的標準不確定度uc（y）擴展了k倍后得到的，即U=kuc（y），k稱為包含因子，一般取2或3，取決于被測量的重要性、效益和風險。

3、不確定度和準確度的區別和聯系

3.1 不確定度和準確度的區別

準確度主要是以真值為中心，表示接近真值的“一致程度”。準確度有測量準確度和測量儀器的準確度之分。測量儀器的準確度是構成測量準確度的組成部分，測量結果準確可靠程度不僅與測量儀器準確度有關， 也取決于測量環境、人員、方法等因素。測量儀器選配的目的是保證測量結果準確可靠， 必須依據其測量準確度裁定。

準確度等級是計量器具最具概括性的特征，反映計量器具基本誤差和附加誤差的極限值以及其他影響測量準確度的特性值，通常按約定注以數字或符號并稱為等級指標。儀表的準確度級別， 就是根據它允許的最大引用誤差來劃分的。在計量檢定中最大引用誤差不得超過儀表技術規范、規程等對給定測量儀器所允許的誤差。

3.2 不確定度和準確度的聯系

準確度是一個定性的概念， 只能對測量結果表達為“高”、“低”， 若要用值來定量表示應采用測量不確定度的概念。

4、測量誤差與不確定度區別和聯系.

4.1 測量誤差與不確定度區別

正確運用不確定度與誤差概念，首先把握評定目的的不同，測量不確定度評定目的為的是表明被測量值的分散性;測量誤差為的是表明測量結果偏離真值的程度。其次是評定結果的區別，測量不確定度是符號的參數，用標準差或標準差的倍數或置信區間的半寬表示，可以通過A、B兩類評定方法定量確定;測量誤差為有正號或負號的量值，其值為測量結果減去被測量的真值，由于真值未知，往往不能準確得到。第三是影響因素的區別，測量不確定度由人們經過分析和評定得到，因而與人們對被測量、影響量及測量過程的認識有關;測量誤差是客觀存在的，不受外界因素的影響，不以人的認識程度而改變。

根據不確定度定義，我們得出如下結論：①測量結果都存在誤差，也存在測量不確定度;②測量儀器（計量器具）有誤差，無測量不確定度。只有測量結果才有不確定度，這個結果可以是示值誤差。

4.2 測量誤差與不確定度的聯系

測量不確定度與誤差有著種種不同，仍存在著密切的聯系。首先，它們都是對測量過程不完善性的評定，都是無限多次測量的理想概念。在計算不確定度時，用了描述誤差分布的一些特征參量，兩者在分析方法、合成方法和傳遞原理的公式上有相似之處，兩者不是割裂對立的。其次，實驗標準差是分析誤差的基本手段。因此，從本質上說不確定度理論是在誤差理論基礎上發展起來的，是誤差理論的應用和拓展，而誤差分析依然是測量不確定度評估的理論基礎。

5、結語

測量不確定度是與測量結果相聯系的參數，指測量不確定度是一個與測量結果在一起的參數，在測量結果的完整表述中應該包括測量不確定度。正確表述和評定測量不確定度是測量工作的要求，它直接關系著測量結果的可靠程度和量值傳遞的準確一致。我們在開展測量不確定度評定時可適當進行簡化，k統一取2，在對測量方法的進行全面了解和找出能影響測量結果的所有不確定度來源的基礎上，才能合理進行測量不確定度評定和運用。

參考文獻

[1] 國家質量技術監督局.測量不確定度評定與表示（JJF1059.1-2012）[M].北京：中國計量出版社，1999.

[2] 國家質量技術監督局.通用計量術語及定義（JJF1001-1998）[M].北京：中國計量出版社，1999.

[3] 沙定國.誤差分析與測量不確定度評定[M].北京：中國計量出版社，2003.

[4] 倪育才.實用測量不確定度評定.[M].北京：中國計量出版社，2009.

作者簡介：張世賓，男，漢語，大專，專業煤礦開采，籍貫山東， 研究方向：金屬材料 ，單位：新疆維吾爾自治區產品質量監督檢驗研究院，職稱：無;

王洪禮，單位：新疆維吾爾自治區產品質量監督檢驗研究院，職稱：工程師。