測(cè)量不確定度評(píng)定的研究進(jìn)展與展望

潘麗（黑龍江省墾區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢測(cè)中心，哈爾濱 150090）

測(cè)量不確定度評(píng)定的研究進(jìn)展與展望

潘麗
（黑龍江省墾區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢測(cè)中心，哈爾濱 150090）

對(duì)不確定度進(jìn)行測(cè)量已經(jīng)成為了一項(xiàng)重要的數(shù)據(jù)衡量指標(biāo)，很多國(guó)家都認(rèn)為，測(cè)量的結(jié)果如沒(méi)有帶不確定度的話，是沒(méi)有任何實(shí)際意義的測(cè)量數(shù)據(jù)。現(xiàn)在大多數(shù)國(guó)家都存有自己的不確定度模型，用于進(jìn)行評(píng)定。本文主要對(duì)目前行業(yè)主流的模型進(jìn)行評(píng)定、討論和研究。

不確定度；評(píng)定模型；測(cè)量精度

1　基本理論概述

1.1誤差理論

有關(guān)誤差理論的研究，前前后后已經(jīng)持續(xù)了200多年的時(shí)間，大體上可以將之概括成為“經(jīng)典誤差理論”和“現(xiàn)代誤差理論”這兩大階段。前者實(shí)際上只是提出了誤差的概念，并以傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識(shí)作為前提，可以將其理解為僅限在以一種隨機(jī)的誤差作為對(duì)象的數(shù)據(jù)處理方法。與之相對(duì)應(yīng)的現(xiàn)代誤差理論則是以一種將傳統(tǒng)與現(xiàn)代理論巧妙結(jié)合，進(jìn)一步分解出了有關(guān)誤差的可分性理論研究，又進(jìn)一步把誤差劃分成隨機(jī)的誤差、系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差，最后系統(tǒng)地得出一系列具體的解決方案。

1.2不確定度概念

為了能夠避免不必要的麻煩，即使用誤差這一概念來(lái)進(jìn)行表示，實(shí)際上的測(cè)量結(jié)果會(huì)引發(fā)很多問(wèn)題，這也使得國(guó)際上眾多行業(yè)學(xué)者紛紛以“不確定度”這一概念，來(lái)替代誤差進(jìn)行表示，據(jù)此還研究出了幾個(gè)具體進(jìn)行測(cè)量的評(píng)定模型，依照國(guó)際官方的定義，所謂的測(cè)量不確定度，指的是當(dāng)我們需要確定一個(gè)測(cè)量結(jié)果存在的不確定程度時(shí)，采用的一個(gè)適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)度量。

2　基本討論

2.1關(guān)于不確定度評(píng)定模型的選擇

目前來(lái)看，現(xiàn)有的眾多模型都有著其各自的優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)，因此在進(jìn)行具體的測(cè)評(píng)時(shí)需要選擇最為合適的模型進(jìn)行評(píng)定。現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，雖然《GUM》還只是被作為指南性的文件，而并非作為統(tǒng)一適用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但不得不承認(rèn)，經(jīng)由多達(dá)七個(gè)國(guó)際組織聯(lián)合提出的《GUM》現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始被一部分國(guó)家承認(rèn)了，這也說(shuō)明了對(duì)不確定度進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)量已經(jīng)是整體趨勢(shì)了。我國(guó)的情況則比較特殊，因一直以來(lái)我們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域都算自成一派，基本認(rèn)定書(shū)中都有著很大的不一致。我國(guó)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局曾經(jīng)明確表示過(guò)，要以《GUM》作為測(cè)量的基本依據(jù)，將不確定度的相關(guān)概念、表示符號(hào)及評(píng)定方法進(jìn)行統(tǒng)一，所以，在我國(guó)優(yōu)先采用《GUM》為模型已經(jīng)成為了基本共識(shí)。

2.2關(guān)于根據(jù)不同的應(yīng)用要求報(bào)告不確定度

如果我們想要依照《GUM》的要求來(lái)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)量工作時(shí)，這個(gè)測(cè)量理論上應(yīng)涵蓋眾多部分，當(dāng)然一個(gè)優(yōu)質(zhì)的報(bào)告測(cè)量一定需要有關(guān)其不確定指數(shù)所采用基本方法的介紹，對(duì)于這一點(diǎn)，領(lǐng)域內(nèi)通常認(rèn)定，一個(gè)報(bào)告的過(guò)程應(yīng)做到盡可能簡(jiǎn)短，要盡可能地滿足整體應(yīng)用的需要，基于此，我們就必須按照各種需要來(lái)測(cè)量有關(guān)的不確定度。當(dāng)然對(duì)于那種具體要求更高的科學(xué)性測(cè)試，它的報(bào)告過(guò)程就更要嚴(yán)絲合縫地依照《GUM》具體要求來(lái)進(jìn)行。對(duì)于像一些特殊性質(zhì)的，有著中高等要求的特殊報(bào)告，這樣的論述就必須涵蓋被測(cè)量的最佳估計(jì)，還要包含有關(guān)有效自由度的計(jì)量。當(dāng)然如果只是一些像車間測(cè)量這樣的較低要求的測(cè)試，只需要較合理地對(duì)其測(cè)量結(jié)果進(jìn)行有效的數(shù)字位數(shù)控制。

2.3關(guān)于動(dòng)態(tài)測(cè)量不確定度評(píng)定方法的研究

如果和靜態(tài)測(cè)量的方法比較，考慮到一個(gè)動(dòng)態(tài)測(cè)量中存在的時(shí)變性、隨機(jī)性、相關(guān)性等特性，再加上測(cè)量系統(tǒng)自身就是一個(gè)動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)，這就使得對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)量不確定度的評(píng)定更為復(fù)雜，導(dǎo)致的直接結(jié)果就是動(dòng)態(tài)測(cè)量出的不確定數(shù)字不可能僅僅是一個(gè)具體單一的數(shù)值，而一定會(huì)是一個(gè)隨著時(shí)間變化的變量。目前各種評(píng)定模型存在的問(wèn)題就是，它們大都巧妙地規(guī)避了有關(guān)動(dòng)態(tài)測(cè)量的不確定度的評(píng)定問(wèn)題，而事實(shí)上這個(gè)評(píng)定的范圍在整個(gè)測(cè)量的權(quán)重中相當(dāng)重要，因此到底如何對(duì)這種情況進(jìn)行評(píng)定是一個(gè)值得深入研究的問(wèn)題。

3　研究展望

有關(guān)上述問(wèn)題的展望，可以由很多方面構(gòu)成。可是由于現(xiàn)在各種不確定度的評(píng)定方法里已經(jīng)用了大量的近似公式，這些公式當(dāng)然都有著屬于自己的適用條件。具體使用時(shí)，有關(guān)評(píng)定者只會(huì)依據(jù)自己的判斷來(lái)選擇該用哪個(gè)公式，這導(dǎo)致的直接后果就是所求出的度數(shù)值有產(chǎn)生偏離真正數(shù)值的可能。因此，如果想要保證所求得的數(shù)值和度數(shù)滿足一定精準(zhǔn)的要求，就必須全力展開(kāi)有關(guān)不確定度的檢驗(yàn)的工作。另一方面，考慮到現(xiàn)階段存在的評(píng)定方法，是建立在常規(guī)統(tǒng)計(jì)方法的基礎(chǔ)之上，這種設(shè)定就已經(jīng)隱含其基本的適用條件，即會(huì)要求各次測(cè)量中間保存有基本的獨(dú)立性。特別是如果這種測(cè)量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)太少，或者直接因?yàn)闇y(cè)量數(shù)據(jù)分布得太隱晦，那么這樣的評(píng)定方法一定是不可靠的。這么說(shuō)的原因在于在相當(dāng)多的實(shí)際測(cè)量中，由于實(shí)驗(yàn)成本方面的相關(guān)限制，就已經(jīng)在理論上不可能保證這類實(shí)驗(yàn)條件的一致性了，更別說(shuō)要獲得大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通常這種時(shí)候，我們需要做的就是將不確定度評(píng)定的方法建立在非統(tǒng)計(jì)方法之上進(jìn)行研究。在這個(gè)方面，已經(jīng)有很多學(xué)者開(kāi)始了類似的報(bào)告性研究，甚至已經(jīng)能夠提出標(biāo)準(zhǔn)不確定度的灰色以及模糊評(píng)定模型。

4　結(jié)語(yǔ)

有關(guān)不確定度的研究，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的取得了相當(dāng)大的研究成果，我們可以發(fā)現(xiàn)，測(cè)量不確定度這一步驟，已然成功將誤差理論擴(kuò)充，成為定量描述測(cè)量結(jié)果、質(zhì)量的一項(xiàng)基本指標(biāo)。加之已經(jīng)由ISO等眾多國(guó)際組織共同提出的《測(cè)量不確定度表述導(dǎo)則》，事實(shí)上已經(jīng)成功為各國(guó)各地所接受，國(guó)內(nèi)外也陸續(xù)有大量的相關(guān)文獻(xiàn)出現(xiàn)，再加上我們正在研究之中的幾種有關(guān)不確定度的評(píng)定模型，整體來(lái)看，我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的看法正在穩(wěn)步與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和精度同軌。

［1］ 張素玲.學(xué)習(xí)《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的體會(huì)［J］.中國(guó)計(jì)量，2001，（09）：78-79.

［2］ 李慎安.測(cè)量不確定度問(wèn)題討論之一［J］.中國(guó)計(jì)量，2001，（10）：136-137.

Research Progress and Prospect of Measurement Uncertainty Evaluation

PAN Li
（Heilongjiang province Reclamation Area Qualityand Technical Supervision Inspection Center，Harbin 150090，China）

It has become an important indextomeasure the uncertainty.Manycountries believe that the result ofthe measurement is that there is no real meaning of the measurement data if there is no uncertainty.Now most countries have their own uncertainty model for evaluation.In this paper，the current industry mainstreammodels are evaluated，discussed and studied.

Uncertainty；Evaluation model；Measurement accuracy

TB9

A

1674-8646（2015）08-0066-01

2015-05-11