校準(zhǔn)結(jié)果測量不確定度評定的簡化途徑和方法

代曉婷

晉中市太谷區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗測試所 山西晉中 030800

在校準(zhǔn)行業(yè)所涉及到的不確定度主要指的是描述測量結(jié)果正確度的可疑程度。從具體的工作實踐來看，校準(zhǔn)結(jié)果測量不確定度與校準(zhǔn)結(jié)果的可信度呈負(fù)相關(guān)，也就是說在測量的過程中不確定度越小，則測量結(jié)果的可信度越大。因此在整個校準(zhǔn)的行業(yè)發(fā)展背景下，要盡可能的降低校準(zhǔn)結(jié)果測量不確定度，從而確保最終校準(zhǔn)結(jié)果測量的數(shù)據(jù)有效性。但在實際的計量行業(yè)，校準(zhǔn)工作者對于被檢測的物體進(jìn)行校準(zhǔn)無法將不確定度降為0，也就是說在校準(zhǔn)的過程中或多或少存在著結(jié)果的可疑程度。

1 校準(zhǔn)測量不確定度評定方法

在實際的工作領(lǐng)域，對于校準(zhǔn)結(jié)果測量不確定度評定通常有A類和B類兩種不同的測量評定方案。A類評定主要指的是在對于標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行評定的過程中，采用了統(tǒng)計分析的方法，而該種評定出來的最終成果一般是用來分析測量的重復(fù)性，在實際的工作場合所應(yīng)用到的不確定評定方法，通常有貝塞爾公式和極差法公式。對于具體的測量物品，在進(jìn)行測量的過程中，重復(fù)條件下的規(guī)范測量要依托于A類評定的方法。測量次數(shù)較小時，一般采用極差法。但通常對于同一類型的物體進(jìn)行測量的過程中要涉及到多個測量過程，因此在實際的工作領(lǐng)域及極差與貝塞爾公式相比，極差法有著不確定度增大的不足，因此在對物體進(jìn)行不確定度評定的過程中通常會采用貝塞爾法。而在對于單一物體進(jìn)行評定以及公式運(yùn)用完成之后常見的處理情況有定時評定、合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差以及忽略重復(fù)性三種方案，根據(jù)不同的測量物體以及測量精確度所選擇的處理方案也有所差異。

其次B類評定主要是對觀測列進(jìn)行非統(tǒng)計分析，從而估算標(biāo)準(zhǔn)不確定度。在該種評定方法的應(yīng)用過程中需要涉及到大量的已知信息以及數(shù)據(jù)。在測量過程中會涉及到設(shè)備技術(shù)等的應(yīng)用，而在對于不確定度進(jìn)行評定的過程中，B類評定也需要考慮到儀器設(shè)備的準(zhǔn)確度等極限誤差等具體內(nèi)容。B類評定在實際的工作場合往往是運(yùn)用了估計的方法，而該種估計一般選擇正態(tài)分布或均勻分布的處理辦法。正態(tài)分布主要指的是已知的條件背景下最大允許誤差導(dǎo)致的不確定度的具體數(shù)據(jù)，而均勻分布則主要指的是使用測量儀器或數(shù)字式儀表在工作狀態(tài)下所允許的最大誤差。兩種不同的分布方案所依托的前提條件背景不同，而除了兩種常見的正態(tài)以及均勻分布之外，其他的分布類型也有三角、梯形、兩點等。在具體的測量評定過程中，最終所選擇的評定方法會根據(jù)數(shù)據(jù)、儀器、實際需要、最終結(jié)果精確度等多樣化的考量來綜合考慮。

2 不確定度的測量

在工作場合A類和B類評定方法雖然有方法上的差異，但無論采取哪種方法，最終形成的不確定性評定都有著可靠的依據(jù)。而為了保障整體校準(zhǔn)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，在測量的過程中要采取一定的方案對于不確定度進(jìn)行測量。從實際的工作環(huán)境來看，不確定度的測量主要有以下幾種具體的要求。

2.1 不確定度分量的忽略原則

被檢測物體有著不同的測量需求，而在測量過程中不確定度分量會導(dǎo)致不確定度增大。在實際的工作環(huán)境下，對于不確定度分量的忽略會導(dǎo)致不確定度的變小，同時也會影響到最終結(jié)果的精確性。與此同時，工作人員在標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果不確定度評定的過程中要意識到整體的測量方法采用的是方差相加得到合成方差。因此面對被檢測物體不確定度分量過小的實際情況，不確定度分量對于合成不確定度貢獻(xiàn)極小的情況下，也對于最終的測試數(shù)據(jù)沒有過大的影響，在實際的檢測過程中可以忽略掉該部分的內(nèi)容。在實際的工作過程中為了降低整體的工作難度，簡化分析以及計算過程一般會選擇忽略部分的不確定度分量，而不確定度分量一般指的是合成不確定度減少到不到1/10即可，但該組數(shù)據(jù)的確定也根據(jù)被檢測物體有所差異，當(dāng)遇到較為重要的校準(zhǔn)環(huán)節(jié)時，其所設(shè)定到的不確定度減少可以控制到1/20。

2.2 相關(guān)性處理

在實際的測量環(huán)節(jié)，單一的物體測量及數(shù)據(jù)呈現(xiàn)涉及到多個影響因素，而當(dāng)輸入量之間有著較為明顯的相關(guān)性時，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中則要考慮到相關(guān)性的處理問題。在整體的測試環(huán)節(jié)，輸入量之間的相關(guān)系數(shù)可以以具體的數(shù)值來進(jìn)行表示。而在校準(zhǔn)測量的過程中，輸入量之間的相關(guān)系數(shù)有著-1，0，1三個數(shù)值。根據(jù)實際的現(xiàn)場實驗條件。在沒有特殊情況下，輸入量之間的相關(guān)系數(shù)一般等于零，但仍然存在著有著明顯證據(jù)表明二者相關(guān)的特殊情況，當(dāng)輸入量之間存在強(qiáng)相關(guān)時，根據(jù)正相關(guān)或負(fù)相關(guān)的不同情況可以將相關(guān)系數(shù)取為1或者-1。面對存在著相關(guān)性的輸入量，在進(jìn)行測量不確定度分量的過程中所選擇的計算方法則有所差異。一般情況下，測量會選擇線性相加或相減的方式，而面臨著不確定度分量相關(guān)的情況，所選用的計算方式可以通過線性相加進(jìn)行合成，在與其他的不相關(guān)不確定度量分量采用方差和的方法進(jìn)行合成，通過兩個步驟的計算盡可能的提高測試結(jié)果的精確性。

2.3 測量不確定度的合成

在實際際測量領(lǐng)域，其最終的測量結(jié)果涉及到多個輸入量，而為了確保整體計算數(shù)據(jù)的可靠性以及有效性，在合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算過程中必須根據(jù)一定的工作原則，嚴(yán)格根據(jù)工作流程操作。對于測量涉及到的多個輸入量，在工作的過程中必須做到不遺漏，不重復(fù)任何一個測量輸出量。

而面對輸入量存在相關(guān)性的情況，要按照線性相加與方差和結(jié)合的辦法進(jìn)行計算，而當(dāng)輸入量彼此獨(dú)立不相關(guān)時，則可以通過公式的運(yùn)用（下圖）來提高整體的計算效率。

3 結(jié)語

在實際的測量領(lǐng)域校準(zhǔn)結(jié)果，測量結(jié)果始終存在著一定的不確定性，而測量不確定度的評定是影響測量結(jié)果的關(guān)鍵，因此為了盡可能的降低測量不確定度，相關(guān)工作人員要通過不確定度分量的忽略原則，運(yùn)用相關(guān)性的處理，以及測量不確定度的合成來保證結(jié)果數(shù)據(jù)的可靠性。