計量檢定中測量不確定度的分析與評定

摘要：在計量檢測當中，測量不確定度的分析與評定工作非常重要，它體現了測量值的分散性誤差，是測量的不確定度與測量結果之間的一個有效參考數據。文章認真分析了測量中不確定度的基本概念，分析了測量不確定度在計量檢測中的應用情況，希望通過文章的介紹使計量人員提高對測量不確定度的認識，并在實際計量工作中正確地使用測量不確定度的方法。

關鍵詞：測量不確定度；測量誤差；測量器具；計量檢測；強制檢定器

中圖分類號：O651 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）33-0086-03

隨著計量標準考核工作的逐漸規范化和制度化，對計量的檢測標準也相應的提高。測量不確定度是計量標準考核中的一項重要內容。加強測量不確定度的分析與認識水平，可以有效提高計量檢測的準確性。

1 測量不確定度

測量不確定度是測量結果的一個有效參數，使被測量值的表征呈現分散性特征。測量不確定度利用不確定度的方法，形成給定倍數的標準偏差值，提供定值信度區的半寬度值。測量不確定度的參數由各種分量來構成，其獲取各種不確定度值的方法復雜多樣。在獲取不確定度值的時候，要充分考慮到各種變化因素對測量結果所造成各種修正變化，尤其是當測量工作處于統計控制的狀態之下，也就是說，對同一計量檢定做多次測量，所測量的分散性結果數據再按照貝塞爾公式進行計算。另外，測量不確定度與測量結果是緊密相連的一個參數，也是測量結果顯示的一個重要方面，在測量結果的報告中應與測量結果同時出現。

測量不確定度的不確定性體現在測量結果的誤差性、測量結果的可靠性以及不肯定程度，并以參數的形式來反映測量結果的質量。受各種人為因素和測量因素的影響，所獲取的測量值具有分散性特點，每一次所測量的結果數據都不相同，而是規律性的、按照一定概率分散在某個數值區間，這種概率也具有一定的分散性特征。根據這種分散性特征，測量不確定度就反映出被測量值的分散性參數，進一步確定測量結果的數據與真值的接近程度。為了將這種分散性特征表征化，測量不確定度就利用標準差或標準偏差的數據值來表示。在實際使用時，就可以利用測量不確定度來計算測量結果的置信區間，所以測量不確定度可以用標準偏差和置信區間的半寬度來表示。

2 測量不確定度與測量誤差

人們經常將不確定度與誤差混為一談，其實不確定度與誤差既有區別又有聯系。誤差理論有其獨特的理論體系，它以線性代數、概率論和微積分變換為數學計算基礎，利用實驗標準差作為誤差分析的基本手法，這些也都是測量不確定度的理論基礎，其研究手段也較為相似。從本質上來講，不確定度是以誤差理論為基礎產生和發展起來的，在分析評價手段與計算方法上大同小異。二者的不同之處體現在兩者的定義上，測量誤差反映出的是測量結果與真值之間的差度值，測量不確定度反映的是測量結果在數據值上的分散性，并通過對整個測量過程的分散性數據進行分析和評定，得出一個數值區間。

在具體操作上，測量不確定度反映測量值的分散性數據，在分析與評定過程中，根據實驗結果、資料參考、經驗分析等來進行定值的大致確認，這種分析評定的方法很容易受到測量人員的認識程度、專業水平的影響。測量不確定度跟誤差一樣，也是一個估計值，并不能代表真實值，不能用來對量值進行修正。誤差反映的是測量結果數據與真實值的偏離程度，它具有很大的估算性，也不能準確地反映真實值。但是誤差不受外界的人為因素影響，是一種更客觀存在的現象，根據測量的性質可以進行各種個別化的分類，在某些時候甚至可以對測量進行修正。從操作過程中可以看出，測量不確定度與誤差在評定方法、評定過程、評定結果、影響因素、性質類別、對測量結果的修正等方面存在明顯的差別，這些都是二者的不同之處。只有弄清了測量不確定度與測量誤差的區別，才能更好地將測量不確定度運用到計量檢測工作中，避免與誤差測量工作混為一談。

3 測量不確定度在計量檢定中的應用

為了使計量檢定的結果規范化，調高其檢測的準確度，運用不確定度的檢測方法是一個很好的選擇。在對計量檢定結果進行總結報告時，也應將測量的不確定度數值參數涵蓋在內，作為計量檢定結果的一個參考依據。

3.1 測量裝置中的不確定度應用

在對測量裝置或測量系統進行計量檢定時，不僅要得出測量結果，還要根據測量過程和測量結果得出合成標準的不確定度和擴展不確定度。比如出租車的計時計價器，在對其進行計量檢定時，就要從計價器的不同收費時段來進行不確定度的計算，最后將階段分散化的數據值進行整合，然后合成標準的不確定度，根據合成標準的不確定度進一步計算擴展不確定度，在測量報告中，將合成標準不確定度和擴展不確定度包括在內，根據計時器的使用誤差值計算得出實測使用誤差，給出相應的誤差表達式。由此可以看出，運用不確定度測量，可以對系統裝置復雜的計量檢定提供多個參量，保證測量結果的穩定性和準確性。

3.2 測量器具中不確定度的應用

測量器的種類多種多樣，以家用中的電能表為例，電能表與人們的用電生活密切相關，電能表的測量不確定度工作也顯得十分重要。在對電能表進行測量檢定時，由于電能表的使用與各種家用、工用電器有很大關系，所以要充分考慮各種影響不確定度的因素，再利用對電能表裝置計算測量不確定度的各種分散化分量數值，然后合成標準不確定度，計算出擴展不確定度。最后，利用標準裝置對電能表進行測量檢定，所采用的檢定方法與不確定度的測量相似，要充分考慮測量不確定度的所有影響因素。在編寫和出示報告證書時，將各種不確定度和修正值等數據列表顯示，力求清晰、準確。

3.3 強制檢定器中不確定度的應用

在強制檢定器的使用過程中，測量不確定度的應用十分重要，但是也要根據具體強制檢定器的種類和使用情況來進行具體分析。比如環境探測器、醫療器械、安全防護器等強制檢定器，在使用過程和測量過程中就不需要不確定度的測量。由于這些檢定器的構造比較簡單，準確度失真級別較低，對于環境的要求也不太高，只需在檢定報告中給出合格的檢驗結果和數據即可，可以簡化測量不確定度的分析與評定工作。

3.4 測量儀器檢定中不確定度的應用

在對測量儀器進行分析和評定時，需要運用測量不確定度來增加儀器判定的準確性結果。但是，有時為了提高測量儀器檢定的工作效率，可以根據具體情況來簡化測量不確定度的工作流程。比如，當測量結果與真實值誤差較小可以忽略不計時，可以不將誤差評定的不確定度測量參數考慮在內，只需按照計量檢定的規程來進行儀器的測量即可。

4 計量檢定中測量不確定度的應用應注意的問題

4.1 重視不確定度的來源

在對不確定度分析與評定時，要注意不確定度的各種來源信息，避免在合成標準不確定度時出現太大出入。只有將不確定度的來源分析清楚，才能有效減少測量不確定度的分量，簡化不確定度測量的工作程序，提高不確定度測量的工作效率。

4.2 建立不確定度分析模型

為了提高不確定度測量的準確性，要建立相適應分型評定模型，利用模型公式計算來減少測量不確定度的分量，提高合成標準不確定度的科學性和準確性。

4.3 表述報告全面準確

對于分析與評定的結果，要將各種參考數據、測量不確定度的分量數值與合成標準不確定度的數據都一一寫入報告，表述語言要規范化、簡明

扼要。

總之，測量不確定度在現今的計量檢定中發揮著重要作用，廣泛地應用于各行各業的測量檢定工作中。我們在實際工作中，要區分誤差與不確定度，準確地運用測量不確定度來促進計量檢定工作的分析與評定。

參考文獻

[1] 沈渭奎，余建平，楊華.測量不確定度在計量檢定中的簡化應用[J].中國計量， 2012，（3）.

[2] 翟英俊.論測量不確定度在計量檢定中的簡化應用[J].現代經濟信息，2012，（7）.

[3] 趙春生.測量不確定度的理論與實踐研究[D].長春理工大學，2007.

作者簡介：黃嫻，防城港市技術監測所助理工程師。

（責任編輯：周 瓊）