測(cè)量不確定度在地磅計(jì)量檢定中的應(yīng)用芻議

測(cè)量不確定度能夠規(guī)范計(jì)量檢定結(jié)果，反向提高計(jì)量檢測(cè)精度，是計(jì)量學(xué)科的重要支撐。介紹了地磅計(jì)量檢定中測(cè)量不確定度的應(yīng)用方法與特點(diǎn)，探討了其應(yīng)用范疇及注意事項(xiàng)。研究表明：計(jì)量檢定中的測(cè)量不確定度具有嚴(yán)密性、針對(duì)性和選擇性；與測(cè)量誤差既有區(qū)別，又有聯(lián)系；應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋測(cè)量設(shè)備，需根據(jù)測(cè)量結(jié)果的常規(guī)性或特定性有所取舍。測(cè)量不確定度在計(jì)量檢定中的應(yīng)用，可提升檢定工作效率及質(zhì)量，推進(jìn)社會(huì)量值的準(zhǔn)確和統(tǒng)一。

引言

缺少質(zhì)量檢驗(yàn)的工程或產(chǎn)品是無(wú)法放心使用的。檢驗(yàn)結(jié)果必須以測(cè)量不確定度報(bào)告為支撐，方具備完整意義。為進(jìn)一步規(guī)范計(jì)量檢定結(jié)果、提高計(jì)量檢測(cè)精度，測(cè)量不確定度的引進(jìn)是不二選擇。

本文介紹了地磅計(jì)量檢定中測(cè)量不確定度的應(yīng)用方法與特點(diǎn)，對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域等方面進(jìn)行了探討，提出了測(cè)量時(shí)的重要注意事項(xiàng)。

1 .應(yīng)用方法與特點(diǎn)

1.1 應(yīng)用方法

測(cè)量不確定度可按照評(píng)定方式分為兩類——A類不確定度和B類不確定度。A類不確定度主要指對(duì)觀測(cè)列的統(tǒng)計(jì)方式進(jìn)行評(píng)定，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行體現(xiàn)。B類不確定度主要表達(dá)和觀測(cè)列不同的統(tǒng)計(jì)方式的評(píng)定，也就是所有和A類不同的不確定度評(píng)定都是B類評(píng)定。A類不確定度通常很容易理解，并且統(tǒng)計(jì)計(jì)算工作也能夠很好開展，僅需在規(guī)定基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)觀測(cè)列測(cè)量，并且對(duì)這些數(shù)據(jù)中的偏差進(jìn)行計(jì)算即可。但對(duì)于B類不確定度，通常需按照實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)及資料和所要假設(shè)的分布對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行估計(jì)，其原始數(shù)據(jù)通常不是所觀測(cè)到的數(shù)據(jù)，而是主要在試驗(yàn)及相關(guān)信息的概率及密度函數(shù)的估算基礎(chǔ)上獲得，往往和評(píng)定者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)及認(rèn)知水平有著緊密聯(lián)系，本身有著一定的主觀成分，因此評(píng)定較為復(fù)雜。

1.2 應(yīng)用特點(diǎn)

計(jì)量檢定中的測(cè)量不確定度具有四大應(yīng)用特點(diǎn)：

（1）嚴(yán)密性。在測(cè)量系統(tǒng)及裝置的登記報(bào)告中給出較為準(zhǔn)確結(jié)果的同時(shí)，也應(yīng)給出儀器的測(cè)量不確定度。若測(cè)量系統(tǒng)或相關(guān)設(shè)備可校對(duì)與檢定多個(gè)參量，則應(yīng)給出所有參量的不確定度；若校對(duì)或檢定范圍有所增加，則需把測(cè)量范圍進(jìn)行分段，再給出不同參量的測(cè)量不確定度。當(dāng)然，也可選擇其中最小及最大的不確定度作為最重要的參考依據(jù)，表明不確定度的測(cè)量條件和形成的典型值。

（2）針對(duì)性。應(yīng)依據(jù)準(zhǔn)確度級(jí)別選擇計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具，同時(shí)給出報(bào)告或相關(guān)證書。報(bào)告或證書中不僅應(yīng)包括具體測(cè)量值與修正值，也應(yīng)給出擴(kuò)展不確定度，從而使得計(jì)量工作人員能夠更加準(zhǔn)確地選擇計(jì)量檢定儀器。特別應(yīng)注意的是，修正值在計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定過(guò)程中需要用到，因此必須給出。

（3）選擇性。在出具依據(jù)準(zhǔn)確度級(jí)別的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告或證書時(shí)，通常無(wú)需出具客戶要求以外的數(shù)據(jù)，只需給出滿足準(zhǔn)確度級(jí)別的技術(shù)指標(biāo)便可。所以，在準(zhǔn)確度級(jí)別中仍應(yīng)選擇最大允許誤差或列出導(dǎo)致誤差的參數(shù)，進(jìn)行定量表述。一般來(lái)說(shuō)，這類設(shè)備在認(rèn)定不確定度的過(guò)程中能夠按照檢定系統(tǒng)相關(guān)規(guī)定直接實(shí)施，同時(shí)也能夠按照檢定系統(tǒng)或規(guī)定的最大允許誤差等信息進(jìn)行計(jì)量檢定，所以并非必須出具測(cè)量不確定度。

（4）與測(cè)量誤差的異同。公眾往往直接將不確定度認(rèn)為是誤差，其實(shí)不然，而是既有區(qū)別也有聯(lián)系。誤差理論有著較為獨(dú)特的理論體系，主要是將線性代數(shù)、概率論和微積分的變換作為數(shù)據(jù)計(jì)算基礎(chǔ)，在誤差分析中采用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差作為其主要方式。這也正是測(cè)量不確定度的主要理論基礎(chǔ)，研究方式也非常相似。本質(zhì)上，不確定度主要就是從誤差的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，在評(píng)價(jià)方式及計(jì)算中難免有很大相似度。兩者不同之處主要在于定義。測(cè)量誤差主要體現(xiàn)測(cè)量結(jié)果及真實(shí)值之間的差距，而測(cè)量不確定度主要體現(xiàn)測(cè)量結(jié)果在數(shù)據(jù)上的分散性，同時(shí)對(duì)分散性有效分析及評(píng)定，最終得出數(shù)值區(qū)間。此外，誤差往往不受到人為因素等影響，較為客觀，能夠按照實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)有效分類，可在一定意義上實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果修正，而測(cè)量不確定度則不然。在實(shí)際操作中，只有對(duì)這兩者之間的區(qū)別加以理解，方可將測(cè)量不確定度有效應(yīng)用到實(shí)際計(jì)量檢測(cè)中。

2.應(yīng)用范疇

2.1 測(cè)量裝置

在測(cè)量裝置檢定中，不但需要獲得相關(guān)測(cè)量結(jié)果，還需將測(cè)量過(guò)程及結(jié)果進(jìn)行有效聯(lián)系，以此取得標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度。例如，在出租車計(jì)價(jià)器的計(jì)量檢定中，就需和不同收費(fèi)時(shí)間段之間進(jìn)行聯(lián)系，并做好階段性分散化數(shù)值整合。再利用計(jì)時(shí)器所產(chǎn)生的誤差值獲得實(shí)際使用誤差，進(jìn)而給出合適的誤差表達(dá)方式?？梢?，測(cè)量不確定度的有效應(yīng)用，除了能夠?yàn)橛?jì)量檢定提供大量參量，還可提高測(cè)量穩(wěn)定性與精準(zhǔn)性。

2.2 測(cè)量器具

在計(jì)量檢定電能表的過(guò)程中，因其與家用電器之間存在較大聯(lián)系，所以一定要考慮多種因素為不確定度帶來(lái)的影響，尤其是注意分散性分量數(shù)值的影響。組合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度后，對(duì)相應(yīng)的擴(kuò)展不確定度進(jìn)行計(jì)算，最終使得標(biāo)準(zhǔn)裝置能夠有效應(yīng)用到電能表測(cè)量檢定中。由于檢定方式過(guò)于類似，故也要將各種影響因素納入檢定中，尤其在編寫與出示相關(guān)證書或報(bào)告的過(guò)程中，一定要做到清晰、精準(zhǔn)，滿足實(shí)際需要。

2.3 強(qiáng)制檢定器具

例如，在對(duì)環(huán)境探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，并無(wú)需應(yīng)用測(cè)量不確定度。之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況，主要在于設(shè)備檢定器構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度失真現(xiàn)象很少出現(xiàn)，再加上對(duì)環(huán)境要求很低，所以只需選擇科學(xué)合理的檢定結(jié)果及檢測(cè)數(shù)據(jù)即可，減少測(cè)量不確定度對(duì)評(píng)定所帶來(lái)的負(fù)擔(dān)。

2.4 測(cè)量?jī)x器

在對(duì)實(shí)際儀器進(jìn)行測(cè)量分析和評(píng)定時(shí)，通常需采用測(cè)量不確定度強(qiáng)化儀器準(zhǔn)確性。然而，為了提升儀器測(cè)量工作效率，需按照實(shí)際情況對(duì)其工作流程加以簡(jiǎn)化。例如，如果測(cè)量結(jié)果和真實(shí)值間誤差較小時(shí)，就可將誤差作為不確定度測(cè)量結(jié)果考慮在內(nèi)，其中僅需根據(jù)計(jì)量檢定的相關(guān)程度對(duì)儀器進(jìn)行測(cè)量即可。

3.注意事項(xiàng)

3.1 評(píng)定常規(guī)測(cè)量結(jié)果的不確定度

在實(shí)際計(jì)量檢定中有很多常規(guī)性測(cè)量，包括測(cè)量?jī)x器或量具的檢定、校準(zhǔn)及質(zhì)檢部門對(duì)大宗產(chǎn)品或材料的檢驗(yàn)等，其計(jì)量檢定思想如圖1所示。這類測(cè)量工作中，測(cè)量?jī)x器及方法、程序是固定的；測(cè)量對(duì)象相似，并滿足一定要求；可以是不同的測(cè)量人員，但均需是經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的合格人員；由檢定規(guī)程、國(guó)際/國(guó)家/部門標(biāo)準(zhǔn)、校準(zhǔn)規(guī)范等技術(shù)文件規(guī)定測(cè)量條件。此時(shí)的測(cè)量不確定度一般會(huì)受到測(cè)量條件變化所帶來(lái)的影響，但既然測(cè)量條件已被限制，只要滿足規(guī)定條件，就能夠滿足測(cè)量使用需要。針對(duì)常規(guī)測(cè)量，應(yīng)假設(shè)當(dāng)時(shí)的環(huán)境正好滿足規(guī)定條件，使不確定度在合格條件下達(dá)到最大。

3.2 評(píng)定特定測(cè)量結(jié)果的不確定度

即便是測(cè)量對(duì)象、測(cè)量方法、測(cè)量設(shè)備及測(cè)量人員相同，再次測(cè)量的結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)細(xì)微變化，測(cè)量不確定度也會(huì)因影響因素的改變而出現(xiàn)變化。這一情況下要求給出特定測(cè)量結(jié)果的不確定度，因此評(píng)定過(guò)程也需針對(duì)特定測(cè)量條件來(lái)實(shí)施。若所獲得的不確定度恰恰是特定測(cè)量結(jié)果的不確定度，則一般不可將其用在其他同類測(cè)量中。

4.結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)階段的計(jì)量檢定工作中，相關(guān)計(jì)量人員必須加強(qiáng)測(cè)量準(zhǔn)確性的重視，同時(shí)必須能夠?qū)ψC書及測(cè)量結(jié)果的表達(dá)形式加以理解，避免產(chǎn)生的錯(cuò)誤給下個(gè)階段的測(cè)量設(shè)備量值傳遞帶來(lái)不利影響，從而制約測(cè)量檢定工作的實(shí)際開展。計(jì)量人員可以按照《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，對(duì)測(cè)量不確定度的具體應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)簡(jiǎn)化，提升檢定工作效率及質(zhì)量，從而促進(jìn)全社會(huì)量值的準(zhǔn)確和統(tǒng)一。