當前國際上所承(chéng)認並(bìng)在(zài)執行中的GUM(測量不確定(dìng)度表述導則,1995修(xiū)正再版)以及據以製定和原則(zé)上等同采用的JJF1059—1999《測量不確定度評定與表示》在有些人認為:所(suǒ)規定的方法過分遷就基標準研究及其國際比(bǐ)對工作的需要,忽視了“一般測量”與(yǔ)“基標準研(yán)究(jiū)”間的(de)本質差異,使得它在(zài)“一般測量”領(lǐng)域是不(bú)可執行的,從而無法在(zài)廣泛(fàn)的領域內充當統一測量準確度評估方法的基礎。
JJF1059—1999所規定的規則,不僅適用於(yú)建立國家計量基準、計量標準及其國際比對,而且也適用於生產過程中的檢驗和測試等大量日常的準確(què)度並不很高的(de)測量結果不確(què)定度的評定與表述,但的確,一(yī)個規範為了照顧到它的適用範圍,某種程度的係統性和全麵性,應加以考慮。在JJF1059—1999中也不例外,例如:3.4節提出:核查標準和控製圖可以表明測量過程是否處於統計控製狀態之中,有助於數學模型的建立和測量不確(què)定度的評(píng)定。事實上,大量的日常測量並沒(méi)有建立核查標準和控製圖的需要。又例如:6.2節所提出的不確定度傳播中的高階項在明顯非線性時需加以考(kǎo)慮的(de)問(wèn)題。日常大量的測量中,盡管輸入量與輸出量的函數關係(xì)是非線性的,由(yóu)於所要求的準確度並不那麽高而都不去考慮。JJF1059—1999提出了諸如上述問題,絕沒有要求在任一(yī)個評定中都必須做到的含義。
不確定度分量的評定方(fāng)法,按是否是統計方法分成了A、B兩類,但(dàn)是在日常(cháng)測量工作(zuò)中(zhōng),不確定度的評(píng)定並不見得既有A類分(fèn)量(liàng)也有B類分量,往往隻有A類或(huò)隻(zhī)有B類。這也(yě)絕不能認為JJF1059—1999不適用(yòng)於“一般測量”。
在測量(liàng)結果的完整表述中,應包(bāo)括測量不確定度,必要時還應說明有關影響量的取值範圍。這(zhè)一點,在技術規範JJF1001—1998《通用計量術(shù)語及定義》以及JJF1059—1999中均明確指出。但是,並不意味著“一般測量(liàng)”的測量結果必須都采(cǎi)用完整表述。JJF1059的8.1節明確(què)指明,按技術規範要求,無需給出測量不確(què)定度者當然可(kě)以不給。這裏指的技術規範既可以是國家公布的,也可以(yǐ)是行業、企業內部的。此外,在8.2節中進一步明確在工(gōng)業、商業等日常大量測量中,有時雖沒有任何明確的不確定度報告,但其不確定度可以按規定評定。這就是(shì)說,可以評(píng)定甚至需要評定,但不一定要與測量結果同時報告。
測量結果不確定度的(de)評定,無論是“基標準研究”還是“一般測量”,其基本規則是完全一致的。這就是:測量結果不(bú)確定度往往由若幹分量構成,而各分(fèn)量的評定,既可用統計方(fāng)法,也可用非統計(jì)方法,都用標準偏差表征;合(hé)成時采用(yòng)其方差之和,必要時要加進協方差。唯一的不同之處在於基標(biāo)準研究和國際比對中,可以采用合成方差的標準偏差,而在一般測量或其他(tā)測量中,則一般(bān)采用擴展不確定度,即用標準偏差的倍數給出以便於顯示真值所處(chù)範圍或測量結(jié)果之可能誤差不致超過的值。這種區別隻是表述形式上(shàng)的區別而非評定(dìng)方法的本(běn)質不同,更不能認為(wéi)GUM或JJF1059無法在廣泛的領域內充當統一測(cè)量準確度評估方(fāng)法的(de)基礎。
例如,用1隻零級千分尺來測量標稱值為50mm的圓棒直徑。直徑按技術需求(qiú),其合(hé)格的允差帶有20μm。零級千分尺的最大允許示值誤差(MPE)不超過±2μm。其絕對值占允差帶的十分之一(yī),通常認為采用零(líng)級千(qiān)分尺來檢驗這一(yī)直徑是(shì)否合格是充分可(kě)靠的。而且,即(jí)令被測件的溫度與千分(fèn)尺的溫度最大可能相差10℃,其線膨脹係數最大可能相差10×10-6℃-1,由此而帶來的(de)可能誤(wù)差隻有50mm×10℃×10-6℃-1=0.5μm而可以忽(hū)略不計(隻占千分尺(chǐ)MPE的四分之(zhī)一(yī))。
用千分尺測量時,對其示值是不做修正的,也就是修正值為零。這個零的不確定度按MPE來評定,這種評(píng)定不論是基標準研(yán)究還是一般測量也(yě)是(shì)相同的。MPE既然是±2μm,我們可以估(gū)計其示值誤差在(zài)2μm的範圍(wéi)內的概(gài)率分(fèn)布是矩形的,因此,修正值(零)的標準不確(què)定度可以評定為(1/)μm≈1.24μm。
如果按規定是隨機地取4個不同位置測量所得直徑的算術平均值作為(wéi)結果來做出該直徑是否合格的結論,則應評(píng)定平均值的實驗標準偏差,4個不同位置的直(zhí)徑並不會相等(děng),不同(tóng)位置的直徑變化與千分尺的示值不穩定(dìng)以及(jí)估讀隨機效應可以通過(guò)曆次檢測(cè)結果的記錄,按合並樣本標準(zhǔn)偏差(chà)Sp的評定方法(見JJF1059第4.3節)評定,取Sp/作為4次測量(liàng)平均值(zhí)的標準偏差,如果並非(fēi)經常的(de)常規測量,沒有Sp,為要探討測量方(fāng)法(fǎ),分析4次的平均值是否可靠,則應把不同位置取得充分多一些,例如20~30個(gè)位置,各進行一次測(cè)量,得(dé)出20~30個結果,按貝(bèi)塞爾方法求出單次測(cè)量結果(guǒ)的實驗(yàn)標準偏差。由於這些測量(liàng)結果是用(yòng)同一(yī)千分尺測(cè)出的,其中不包括零(líng)修正的不確定度分(fèn)量(1.2μm),而是與零修正充分獨立(不相關)的另一個分量。拿它除以(yǐ)
就是任4個位置的平均直徑的重複性標(biāo)準偏差。重複性標準偏(piān)差與零修正標準偏差按方法合成(chéng)為合成(chéng)標準不(bú)確定度。其兩倍可作為測量結果的擴展不確定度,一般認為,其不應超過五分之一的允差(20μm的五(wǔ)分之一,4μm),這(zhè)種檢測方法及其合格與否的結論就(jiù)充分可靠(kào)了。當然(rán),經過不確定度的評定,認可了這樣的檢測方法之後,給出測(cè)量結果或給出是否合(hé)格的結論時,未必有要交代測量結果的擴展不確定度的必要。
從上例來看,一般測量中不(bú)確定度的(de)評定往往是需要的,而且也是應該的,並且可以采用GUM或JJF1059所規定的方法。