測量不確定度在計量檢定中的應用分析

次仁歐珠

摘要：測量不確定度作為檢驗測量、計量的重要指標，可有效反饋各項檢定活動的整體質量，確保計量檢定精確度，為計量工作提供支持。因此，本文基于測量不確定度的基本概念以及計量檢定的重要性，對測量不確定度在計量檢定中的具體應用展開研究，借此明確測量不確定度的應用價值，提升計量檢定效率，為社會計量量值標準化、規范化發展奠定基礎。

關鍵詞：測量；不確定度；計量檢定

DOI：10.12433/zgkjtz.20240750

計量檢定是各領域檢驗、測量的重要工作，檢定過程中需應用各類測量工具、儀器儀表。但受多種因素影響，使用各類檢定工具時，無法徹底排除檢定測量誤差，需通過測量不確定度分析與評定，保障計量檢定質量。因此，深入分析計量檢定中測量不確定度的具體應用，以完善計量檢定質量管理程序，提升計量檢定質量水平。

一、測量不確定度的基本概念

不確定度是指測量結果產生后，針對結果無法肯定的程度，反饋測量結果的“可信程度”，是評價測量結果有效性的指標之一。不確定度越小，表示測量結果和實際情況接近，測量質量、測量結果應用價值越高。不確定度會增強測量結果的對比性，通過評定直接顯示測量結果是否可靠。其本質是一種判定基準，是測量儀器設備精度、檢驗其測量水平高低的重要指標。在計量學領域中，不確定度的應用非常廣泛。

不確定度的來源較多，根據測量結果，來源多集中在被測主體、測量環境、測量儀器設備、測量方法、測量人員等方面。具體測量不確定度時，需結合被測主體，選用A、B兩種測量不確定度的評定方法。其中，A類標準不確定度是基于概率密度函數，從觀測列頻率中產生；B類標準不確定度則是從已認定、已假定的概率密度函數中獲取，該函數可體現某一事件產生后的信任程度。

二、計量檢定的分類及重要性

（一）分類

1.基于管理流程分類

第一，首次檢定。檢定尚未使用過的計量器具。第二，后續檢定。首次檢定完成后，根據需求定期檢定計量器具，例如，維修后檢定、質量評定、定期檢定等。第三，仲裁檢定。因計量儀器使用期間產生的糾紛、質量問題而實施檢定。檢定程序需以國家計量基準器具檢定標準進行，檢定結果具有權威性、法律性。

2.基于計量管理要求分類

第一，強制檢定。按照法定計量檢定要求，對列入強制管理范圍內的計量器具實施檢定，以保障國家利益、集體利益、群眾利益。第二，非強制檢定。計量器具使用者自主實施檢定，以分析計量產品質量、精確度、經濟性。

（二）重要性分析

計量檢定目標是強制性、自主性檢測測量裝置。強制性檢定是按照《計量法》和《實施強制管理的計量器具目錄》要求，檢測檢定范圍內的測量設備、相應裝置。自主性檢測是非強制性檢定，多用于生產活動、大規模計量中的設備檢測，例如，生產器具計量校準、進貨售貨設備校準等。各行業中所用計量設備、裝置需接受計量檢定，檢定合格后方可投入使用。

計量檢定在計量領域有著重要作用，是計量質量管理、計量活動法制管理的主要手段，可通過量值溯源、傳遞的方式，確保量值準確。計量檢定的本質是檢定、校準計量器具，能在市場經濟發展中，優化計量服務行為，增強計量工作監督管理，滿足市場監督、其他執法人員對計量儀器、計量活動的檢定需求。同時，預防計量儀器使用時的漏檢、脫檢現象，降低市場計量監督管理難度。有效整治醫療衛生、安全防護、市場貿易、環境檢測中的計量問題，規范計量檢定流程，發揮計量檢定的社會價值。

三、計量檢定中測量不確定度的應用特點

第一，嚴謹性。計量檢定過程中，測量不確定度可根據儀器測量系統、測量裝置登記報告結果的準確性，全面評定分析計量儀器的測量不確定度。儀器測量系統、儀器裝置檢定時包括多個參量時，測量不確定度同樣可評定多個參量影響下的不確定度。例如，計量儀器校準、檢定范圍增加時，可分段處理計量儀器測量范圍，給出不同參量的測量不確定度或篩選典型值，以適應計量檢定儀器設備的測量檢定條件。

第二，針對性。測量不確定度評定分析時，會按照計量檢定儀器設備的準確度等級，合理篩選計量標準器具，生成詳細報告、證書，如表1所示。羅列計量儀器的具體測量值、修正值、擴展不確定度，確保計量儀器設備的精確度，幫助計量人員準確選擇檢定儀器。

第三，篩選性。評定計量儀器測量不確定度時，結果中顯示計量儀器準確度級別、生成計量檢定標準報告時，無需提供客戶要求以外的數據，評定內容具有選擇性，可直接篩選滿足準確度級別評定的指標。例如，準確度級別檢定評定時，可選擇最大允許誤差、誤差影響參數等指標，定量表述后出具對應測量的不確定度參量。

四、計量檢定中測量不確定度的具體應用

（一）應用場景

1.測量設備

計量檢定期間，檢定程序中測量機制、測量設備的精確度會影響測量結果的可靠性。測量不確定度可應用于測量設備、測量機制，全面評定測量結果誤差、精確度偏差的不確定度，提供測量不確定度、標準不確定度、擴展不確定度等數值，確保計量檢定中各類設備儀器計量、測量結果的準確性。

例如，出租車計價器是日常生活中的常見計量儀器，該類儀器示值誤差會導致計價費用產生波動，造成多收費的現象，給乘客造成經濟損失。計量檢定出租車計價器時，可應用測量不確定度，根據計價器生產、使用等環節的不確定度來源，計算計價不確定度，整合分散信息后，合成可反映計價器準確性的標準不確定度、擴展不確定度，生成測量報告，確保計價器計量檢定質量，使檢定結果符合實際情況。

2.測量器具

生活中的測量器具種類較多，電子秤、電表、水表均屬于測量器具。家用測量器具、工業測量器具的測量精度與社會、群眾生活息息相關，影響較大。例如，家用水表作為水資源計量測量器具，其精度關系著社會水資源利用率、水資源管理質量。為確保該類測量器具的計量精度，可結合應用場景中的主觀影響因素、客觀影響因素，評定器具測量不確定度，加強測量器具計量檢定。測量不確定度評定器具，可直接合成分散化分量數值，獲取標準測量不確定度，為計量檢定提供可靠數據。但在生成計量檢定結果時，還應完整記錄檢定過程中的各個參量，對比分析多種檢定方法，詳細羅列測量不確定度評定時的修正值、不確定值和不確定度來源。

3.計量標準器

計量標準器是指準確度低于計量基準的，用于檢定其他計量標準或工作計量器具。計量標準器簡稱計量標準，計量標準在量值傳遞中起著承上啟下的作用，該類儀器計量檢定時，測量不確定度應用價值更為突出。計量檢定人員需基于所選計量檢定設備，調查分析標準器的類別、應用情況，同時結合標準器結構設計、檢定標準與質量要求，評定測量的不確定度，確認標準器的失真級別。

例如，計量檢定實驗室所用的標準砝碼時，實驗環境中空氣浮力、實驗儀器會影響砝碼精確度，使計量結果出現標準偏差。對此，需應用測量不確定度，在計量檢定中分析標準砝碼測量不確定度來源，計算測量不確定度分量，合成標準測量不確定度。計量檢定過程中，應詳細記錄、分析誤差原因，完整評定不確定度來源，在不遺漏、不重復的基礎上，評定標準砝碼測量不確定度，確保該類計量檢定器具測量檢定結果的準確性。

4.測量儀器

常用測量儀器計量檢定的關鍵在于誤差控制，檢定人員要結合誤差、測量不確定度的區別和聯系，計算測量儀器測量誤差，合理計算測量儀器的不確定度。例如，壓力表示值誤差測量結果檢定時，不確定度結果、誤差分析結果差異較大，為保障計量檢定質量，應利用測量不確定度評定程序，詳細分析壓力表測量不確定度的所有分量，合成標準不確定度、擴展不確定度后，總結壓力表示值誤差原因、測量誤差評定結果，為壓力表計量檢定提供有效參量。

（二）應用方法

計量檢定中測量不確定度評定流程包括：第一，明確計量檢定中被測器具測量原理、檢定方法。第二，依據已知信息建立計量檢定模型。第三，分析計量檢定時不確定度來源。第四，根據不確定度來源計算標準測量不確定度的“分量”。第五，明確測量不確定度包含因子，合成標準不確定度、計算擴展不確定度。第六，生成不確定度報告、鑒定證書。

首先，羅列計量檢定時不確定度評定步驟，找出計量檢定中影響計量檢定結果的參量，確認測量不確定度來源。例如，檢定數據群中部分數據計算的常量不準、被檢定儀器取樣數據不具代表性、讀取計量儀器數據時存在人為偏差等。其次，建立計量檢定不確定度評定時的模型，表達輸出量Y和輸入量X的關系，Y=f（X1，X2，X3，…，XN）。輸入量X為不確定度來源，可直接影響輸出量Y，并在模型中體現實際的影響量。不確定度分量會以輸入量X為核心，獲取標準不確定度分量。

計量檢定中輸入量包括兩大類：第一，計量檢定實驗測量數據。第二，計量檢定、校準報告或證書等信息源中的數據。計量檢定輸入量產生于實驗測量時，不確定度評定需采用A類評定方法。反之，采用B類不確定度評定方法。不確定度評定方法明確后，依據不確定度來源，逐一計算輸入量X1、X2、X3、XN影響下的不確定度分量。羅列不確定度分量數據，將標準不確定度分量合成為標準不確定度。計量檢定輸入量X相關性較強時，不確定度合成標準中需計算輸入量相關性的協方差項。最后確定輸出量Y中影響檢定結果的包含因素，分析計量檢定可能值分布情況，確定擴展不確定度U，如表2所示。

（三）注意事項

為突出測量不確定度在計量檢定中的應用價值，應根據計量檢定對測量結果的要求，完善測量不確定度評定程序。

第一，常規測量結果。計量檢定中常規測量參數較多，包括測量器具、儀器設備的校準參數，以及質檢部門對測量材料檢驗參數等。計量檢定時，常規測量參數反饋的結果檢定程序相對固定，測量主體相同，且符合基本計量檢定要求。但檢定規程標準化后，國家標準、測量儀器校準規范等條件變化會影響測量不確定度。因此，需提前分析既有測量條件限制范圍，結合計量檢定時測量結果產生時的規定條件，分析常規測量結果的測量不確定度，如果測量環境符合標準測量條件，擴大不確定度評定范圍。

第二，特定測量結果。計量檢定時，被測器具測量流程、主體、設備相同時，測量結果同樣會出現輕微偏差，使測量不確定度來源產生變化。對此，需合成特定測量結果的標準不確定度，結合特定測量場景實施計量評定。獲取特定測量結果不確定度時，對比特定測量不確定度、測量結果不確定度，擴展測量不確定度，但不得將該特定測量不確定度應用于同類測量儀器計量檢定程序中。

《測量不確定度的評定與表示》中顯示，應用測量不確定度時，應根據測量不確定度時應用基本范圍規范的使用計量技術。因此，在計量檢定中使用測量不確定度時，應結合國家法律、技術規范，根據“雙循環”格局下國內外市場的測定標準，正確認識不確定度評定標準、計量檢定時的國家基準，對比分析中明確差異、誤差來源產生原因。計量檢定人員應按照標準計量產品的參考信息，科學應用測量不確定度，合理設置評定程序，嚴格遵守計量檢定系統、評定校準規范實施評定工作，促進計量檢定流程的完善。檢定結果應符合計量儀器設備計量認證、校準、質量認證、實驗室認可的要求，確保計量檢定結果可反饋標準限定條件下，各類計量檢定器具的測量質量、應用效果。

五、結語

綜上所述，測量不確定度和測量誤差有著明顯差異，計量檢定中應用測量不確定度時，應嚴格遵守測量不確定度的評定程序，基于測量不確定度根本規則，判斷計量檢定器具誤差風險，確保計量檢定結果的有效性。另外，由于各領域計量檢定器具較多，應用測量不確定度時，應根據各類測量儀器特點、誤差風險來源，劃分測量不確定度應用范圍，科學、合理促進計量檢定量值統一，為市場計量檢測工作提供有力支持。

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作者簡介：次仁歐珠（1984），男，藏族，西藏自治區日喀則市人，工程師，本科，主要研究方向為計量檢定。