計量培訓：測量不確定度表（biǎo）述（shù）講座
國家質（zhì）量技術監督（dū）局  李慎安

　　10.1  法製計量中與不（bú）確定度評定密切相關的有哪幾方麵？
　　法製計量（liàng）(Legal metrology)是計量的一部分，即與法定計量機構所執行（háng）工作有（yǒu）關（guān）的部分，涉及到對計量單位、測量方法，測量設備和測量實驗室（shì）的法定要求。
　　在上述這個領域中，與不確定度有（yǒu）關的內容主要是計量控製(metrological control)，其中主（zhǔ）要又是計量器具控製(control of measuring instrument)、計（jì）量評審(metrological assessment)。

　　10.2  計量器（qì）具控（kòng）製中的哪些活動與不（bú）確定度評定有（yǒu）關？
　　(1)計量儀器型式批準；
　　(2)測量儀器檢定；
　　(3)測量儀器校準；
　　(4)檢（jiǎn）驗，這裏的檢驗包括測量儀器示值誤差（chà）是否超過使用中最大允許誤差所進行的檢查。

　　10.3  以法（fǎ）製計（jì）量為目的的（de）型式批準、檢定（dìng）或校準中的不確定度應包括哪些分（fèn）量？
　　(1)測量標（biāo）準器帶來的不確定度分（fèn）量，與修正值或實際值有關的分量。或（huò）被劃分為與真值認識有關的分量。
　　(2)檢定（dìng）或校準過程中（zhōng）引入的不確定度分量。例如所用測量儀器的重複性、分辨力、靈敏度、穩定性等。
　　(3)被檢或被校準儀器引入的（de）分量，包括（kuò）被檢或被校儀（yí）器的重複性、分（fèn）辨力、靈敏度、穩定（dìng）性等所帶來的不確定度（dù）分量。
　　對所有上述分量加以（yǐ）評定並合成之後，即可在確定被檢測量儀器特性中，提供充分保證。
　　此外，法製計量中更為關注的是測量儀器的示值誤差(是否超出所（suǒ）規定的最大允許（xǔ）誤差，即允許誤差限)，因此，應給出測量結果的不確（què）定度，也就是通過測量所得測量（liàng）儀器誤差的不確定度。一般明確地指出“確定誤差的不確定度”和“確定計量特性的不確定度”。

　　10.4  型（xíng）式批準、檢定或校（xiào）準中的不確定度分量的一般評定方法如（rú）何？
　　(1)參考標準示值帶來的（de）不確定度，一般根據其校準（zhǔn）或檢定證書中所給（gěi）出的信息進行評（píng）定。
　　當校準證書（shū）中給出了擴展不確定度U及包含因子k時，校準（zhǔn）不確定度u=U/k
　　當給出示值幾乎全部落入分（fèn）散（sàn）區間±a，則u=a/3(如給出的為分散區間2a，其中寬（kuān）為a，則按（àn）2a/6)，其前提為示值的分布（bù）接近正態分布，如示值（zhí）隻以95%的概率落入（rù）±a，則u=a/2。
　　(2)校準過（guò）程中的不確定度一般是隨機效應所導致。應通過重複性條件下的重複（fù）觀測列以算術（shù）平均值（zhí）作為測量結果，特別是在校（xiào）準工作中。至於檢定，往往隻做一次觀測，可按相應檢定規（guī）程（chéng）進行。
　　(3)被測計量儀器（qì）的分辨力一般應予（yǔ）考慮。對於模擬式指示裝置，其分辨力或最大讀數的不確定度（dù）決定於指示裝置的質量和標尺間距。設R為分辨（biàn）力，則導致的不確定度分量為（wéi）R/3。如果R等於標尺間隔e的一半，則u=e/6。如測量結果通過兩次讀數差決定，則應考慮為上述值的倍。不過，一般均已（yǐ）被包含在重複性（xìng）標準偏差s_r之中。
　　對（duì）於數字式指示裝置，與單次讀數有（yǒu）關的標準不確定度應估（gū）計為均勻分布，而從兩次讀數差得出測量結果時，成為兩相同均（jun1）勻分布的（de）合成而是三角分布，其分散區（qū）間為原均勻（yún）分布的兩倍。對於區間寬為e而言，單次讀數的標準（zhǔn）偏差為0.5e/。對兩次讀數之差，為e/。不過，是否能以標尺間（jiān）隔e作為統一的評定（dìng）指標，應按標尺具體情（qíng）況而定。OIML並未加以規定。
　　(4)由於測量儀器的不同用途存在的某（mǒu）些分量，如液體或壓力的周期性變化。

　　10.5  測量儀器示值誤差與不確定度間應有怎樣的關係？
　　測量儀器的示值誤差△、相對示值誤差δ與引用誤差γ分別定義（yì）為（wéi）:
　　△=x-x_s
　　δ=△/x_s
　　γ=△/x_m
　　式中:x為被檢儀器示值，或在一些OIML文件中稱為（wéi）讀數值(RV)；x_s為參（cān）考標準（zhǔn）複現的值，或約定真（zhēn）值；(TV)，x_m為引用值，一般采用量程的上限。通常δ與γ以百分數給出。
　　設均彼（bǐ）此獨（dú）立，則示值誤差△的方差為:
　　u²(△)=u²(x)+u²(x_s)
　　一般說，u²(x)之中應包含了（le）示值的重複性實驗方差以及讀數帶來的方差。而（ér）對（duì）u²(x_s)來說，如果沒有或未采用修正（zhèng）值，則（zé）應包含作為標準（zhǔn）儀器的最大允許誤差，而在采用修正值之後，則為其校準中的不確定度導致的方差分量（liàng）。
　　在法（fǎ）製計量中，由於使用測量（liàng）標準隻做（zuò）一次操作，最大允許誤差應用於單次測量之中，由於其所導致的方差（chà）是一種係統（tǒng）效應，雖然是多次重（chóng）複觀測(重複性條件（jiàn）下)，其所導致的方差不變。
　　對標準所進行的校準，應采用ISO/IEC 導則25(第6次修正（zhèng）草案)5.9·2.5規則（zé），即“在給出校準證書時，在已估計到被測量測量結（jié）果的擴展不確定度，應仍屬於給定（dìng）的允許誤差範（fàn）圍之內”。OIML指出，隻有當測量不（bú）確定度與（yǔ）允許誤差之比合理地小，如小於1:3，才能（néng）做出可靠的是否合（hé）格的結論。
　　OIML建議所采用擴（kuò）展不確定度最（zuì）大值MAU和最大允許誤差MPE之間，
　　對於型式（shì）批（pī）準:
　　MAU≤1/3MPE
　　對於其他控製性的檢定（dìng）:
　　MAU≤1/3MPE
　　以上的MAU適用於包含因子k=2。
　　當檢測（cè）結果MAU滿足上述規定時，負責法製計量的國家或（huò）單（dān）位在對（duì）測量（liàng）儀器做是否合格的結論（lùn）時（shí），按OIML的意見，可以（yǐ）不考慮檢測不確定度。

　　10.6  計量標準總不確定度的含義是什麽？
　　按國家質量（liàng）技術監督局[1999]019號文印發的《計量（liàng）標準（zhǔn）考核有關技術問題研討會議紀要》中所取得的（de）一致意見是:計量標準的總不確（què）定度，是指整套標準（zhǔn）裝置的合成不確定度。它包（bāo）括計量標準器和比（bǐ）較裝置兩部分，而不包括由於被（bèi）測對象所引入的測量不確定（dìng）度。因此，根（gēn）據JJF1001-1998以（yǐ）及JJF1059-1999，合成不確定度u_c無例外地隻用標準偏差表述（shù）而全（quán）稱為合成標準不確定（dìng）度。這個問題在《GUM》(1995)中沒（méi）有任何例外。因此，紀要中計量標準的總不確定度是隻包括（kuò）計量標準器和比較裝置（zhì）這兩部分分量在內的合成標準不確定度，而並非擴展不確（què）定度U或（huò）U_p。紀要還指出:“在表示計（jì）量標準的總不確定度時，若能分辨計量（liàng）標準器和比較裝（zhuāng）置各自的不確定度，應分別給出，否則可（kě）直接給（gěi）出兩者的合（hé）成（chéng）不確定度”。幾乎沒有例外的是，計量（liàng）標準器和比較裝置各（gè）自的不確定（dìng）度都（dōu）可以評定（dìng），也（yě）能分辨。

　　10.7  計量標準總不確定（dìng）度是（shì）否為（wéi）測量不確定度？
　　參閱10.6，紀要中在提出計量（liàng）標準總不確定度之外還提了測量不確（què）定度。其實，在《VIM》、《GUM》以及JJF1059-1999中，測量不確定度隻是不（bú）確定度的一個全稱，它隻有不確定度的一般概念，即隻有在賦予某些形容詞之後，其含義才（cái）能具體化（huà）。例如:標準不確定度、合成不確定度、擴（kuò）展不確定度、A類標準不（bú）確定度等（děng）。紀要明確指出，“這裏給出的（de）測量不確定度應包括被測對象（xiàng）所引入的不確定度。”因此，明確了測量不確定度是（shì）紀要所定義的總不確定度與被測對象所引入的不確定度的合成不確定度（dù）。