測量不確定度認(rèn)識過程

在測量不確定度的發(fā)展過程中，人們從傳統(tǒng)上理解它是“表征（或說明）被測量真值所處范圍的一個估計值（或參數(shù)）”；也有一段時期理解為“由測量結(jié)果給出的被測量估計值的可能誤差的度量”。這些曾經(jīng)使用過的定義，從概念上來說是一個發(fā)展和演變過程，它們涉及到被測量真值和測量誤差這兩個理想化的或理論上的概念（實際上是難以操作的未知量），而可以具體操作的則是現(xiàn)定義中測量結(jié)果的變化，即被測量之值的分散性。早在七十年代初，國際上已有越來越多的計量學(xué)者認(rèn)識到使用“不確定度”代替“誤差”更為科學(xué)，從此，不確定度這個術(shù)語逐漸在測量領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用。1978年國際計量局提出了實驗不確定度表示建議書INC-1。1993年制定的《測量不確定度表示指南》得到了BIPM、OIML、ISO、IEC、IUPAC、IUPAP、IFCC七個國際組織的批準(zhǔn)，由ISO出版，是國際組織的重要文獻(xiàn)。中國也已于1999年頒布了與之兼容的測量不確定度評定與表示計量技術(shù)規(guī)范。至此，測量不確定度評定成為檢測和校準(zhǔn)實驗室必不可少的工作之一。

不確定度當(dāng)由方差得出時，取其正平方根。當(dāng)分散性的大小用說明了置信水準(zhǔn)的區(qū)間的半寬度表示時，作為區(qū)間的半寬度取負(fù)值顯然也是毫無意義的。當(dāng)不確定度除以測量結(jié)果時，稱之為相對不確定度，這是個無量綱量，通常以百分?jǐn)?shù)或10的負(fù)數(shù)冪表示。

在實踐中，測量不確定度可能來源于以下10個方面：

⑴對被測量的定義不完整或不完善；

⑵實現(xiàn)被測量的定義的方法不理想；

⑶取樣的代表性不夠，即被測量的樣本不能代表所定義的被測量；

⑷對測量過程受環(huán)境影響的認(rèn)識不周全，或?qū)Νh(huán)境條件的測量與控制不完善；

⑸對模擬儀器的讀數(shù)存在人為偏移；

⑹測量儀器的計量性能的局限性。測量儀器的不準(zhǔn)或測量儀器的分辨力、鑒別力不夠；

⑺賦與計量標(biāo)準(zhǔn)的值和參考物質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）的值不準(zhǔn)；

⑻引用于數(shù)據(jù)計算的常量和其它參量不準(zhǔn)；

⑼測量方法和測量程序的近似性和假定性；

⑽在表面上看來完全相同的條件下，被測量重復(fù)觀測值的變化。

由此可見，測量不確定度一般來源于隨機(jī)性和模糊性，前者歸因于條件不充分，后者歸因于事物本身概念不明確。這就使得測量不確定度一般由許多分量組成，其中一些分量可以用測量列結(jié)果（觀測值）的統(tǒng)計分布來進(jìn)行估算，并且以實驗標(biāo)準(zhǔn)〔偏〕差（見5.17條）表征；而另一些分量可以用其它方法（根據(jù)經(jīng)驗或其它信息的假定概率分布）來進(jìn)行估算，并且也以標(biāo)準(zhǔn)〔偏〕差表征。所有這些分量，應(yīng)理解為都貢獻(xiàn)給了分散性。若需要表示某分量是由某原因?qū)е聲r，可以用隨機(jī)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度和系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度，而不要用“隨機(jī)不確定度”和“系統(tǒng)不確定度”這兩個業(yè)已過時或淘汰的術(shù)語。例如：由修正值和計量標(biāo)準(zhǔn)帶來的不確定度分量，可以稱之為系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度。

測量不確定度從詞義上理解，意味著對測量結(jié)果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度，是定量說明測量結(jié)果的質(zhì)量的一個參數(shù)。實際上由于測量不完善和人們的認(rèn)識不足，所得的被測量值具有分散性，即每次測得的結(jié)果不是同一值，而是以一定的概率分散在某個區(qū)域內(nèi)的許多個值。雖然客觀存在的系統(tǒng)誤差是一個不變值，但由于我們不能完全認(rèn)知或掌握，只能認(rèn)為它是以某種概率分布存在于某個區(qū)域內(nèi)，而這種概率分布本身也具有分散性。測量不確定度就是說明被測量之值分散性的參數(shù)，它不說明測量結(jié)果是否接近真值。

為了表征這種分散性，測量不確定度用標(biāo)準(zhǔn)〔偏〕差表示。在實際使用中，往往希望知道測量結(jié)果的置信區(qū)間，因此，在本定義注1中規(guī)定：測量不確定度也可用標(biāo)準(zhǔn)〔偏〕差的倍數(shù)或說明了置信水準(zhǔn)的區(qū)間的半寬度表示。為了區(qū)分這兩種不同的表示方法，分別稱它們?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度。

測量不確定度是“表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)”。

這個定義中的“合理”，意指應(yīng)考慮到各種因素對測量的影響所做的修正，特別是測量應(yīng)處于統(tǒng)計控制的狀態(tài)下，即處于隨機(jī)控制過程中。也就是說，測量是在重復(fù)性條件（見JJF1001－2011《通用計量術(shù)語及定義》第5.14條，本文×.×條均指該規(guī)范的條款號）或復(fù)現(xiàn)性條件（見5.15條）下進(jìn)行的，此時對同一被測量做多次測量，所得測量結(jié)果的分散性可按5.17條的貝塞爾公式算出，并用重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)〔偏〕差sr或復(fù)現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)〔偏〕差sR表示。

定義中的“相聯(lián)系”，意指測量不確定度是一個與測量結(jié)果“在一起”的參數(shù)，在測量結(jié)果的完整表示中應(yīng)包括測量不確定度。

通常測量結(jié)果的好壞用測量誤差來衡量，但是測量誤差只能表現(xiàn)測量的短期質(zhì)量。測量過程是否持續(xù)受控，測量結(jié)果是否能保持穩(wěn)定一致，測量能力是否符合生產(chǎn)盈利的要求，就需要用測量不確定度來衡量。測量不確定度越大，表示測量能力越差；反之，表示測量能力越強(qiáng)。不過，不管測量不確定度多小，測量不確定度范圍必須包括真值（一般用約定真值代替），否則表示測量過程已經(jīng)失效。

測量不確定度是一個新的術(shù)語，它從根本上改變了將測量誤差分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的傳統(tǒng)分類方法，它在可修正的系統(tǒng)誤差修正以后，將余下的全部誤差劃分為可以用統(tǒng)計方法計算的（A類分量）和其他方法估算的出類分量）兩類誤差。A類分量是用多次重復(fù)測量以統(tǒng)計方法算出的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ來表征，而B類分量是用其他方法估計出近似的“標(biāo)準(zhǔn)偏差”u來表征，并可像標(biāo)準(zhǔn)偏差那樣去處理u。若上述分量彼此獨立，通?？捎梅讲詈铣傻姆椒ǖ贸龊铣刹淮_定度的表征值。由于不確定度是未定誤差的特征描述，故不能用于修正測量結(jié)果。

不確定度的含義是指由于測量誤差的存在，對被測量值的不能肯定的程度。反過來，也表明該結(jié)果的可信賴程度。它是測量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)。不確定度越小，所述結(jié)果與被測量的真值愈接近，質(zhì)量越高，水平越高，其使用價值越高；不確定度越大，測量結(jié)果的質(zhì)量越低，水平越低，其使用價值也越低。在報告物理量測量的結(jié)果時，必須給出相應(yīng)的不確定度，一方面便于使用它的人評定其可靠性，另一方面也增強(qiáng)了測量結(jié)果之間的可比性。

由所用的測量儀器或測量系統(tǒng)引起的測量不確定度的分量。

測量不確定度評定與表示，是指中國頒布的國家計量技術(shù)規(guī)范（JJF1059—1999）?！稖y量不確定度評定與表示》于1999年1月批準(zhǔn)，1999年5月開始實施。新規(guī)范原則上等同采用《GUM》的基本內(nèi)容，所給出的測量不確定度評定與表示的方法，對科學(xué)研究、工程技術(shù)及商貿(mào)中大量存在的測量結(jié)果的處理和表示，均具有適用性；規(guī)范所規(guī)定的測量不確定度評定與表示的通用規(guī)則，適用于各種準(zhǔn)確度等級的測量領(lǐng)域。

包括：①建立國家計量基準(zhǔn)、計量標(biāo)準(zhǔn)及其國際比對；②標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)；③測量方法、檢定規(guī)程、檢定系統(tǒng)、校準(zhǔn)規(guī)范等；④科學(xué)研究及工程領(lǐng)域的測量；⑤計量認(rèn)證、計量確認(rèn)、質(zhì)量認(rèn)證以及實驗室認(rèn)可；⑥測量儀器的校準(zhǔn)和檢定；⑦生產(chǎn)過程的計量保證以及產(chǎn)品的檢驗和測試；⑧貿(mào)易結(jié)算、醫(yī)療衛(wèi)生、安全防護(hù)、環(huán)境檢測及資源測量。2100433B

《壓力測量不確定度評定實例》主要針對壓力測量不確定度評定進(jìn)行全面論述，首先介紹了不確定度及壓力測量不確定度的基礎(chǔ)知識，然后重點結(jié)合壓力標(biāo)準(zhǔn)裝置，運用大量實例詳細(xì)論述了活塞式壓力計測量不確定度評定、液體壓力計測量不確定度評定、數(shù)字壓力計測量不確定度評定、精密壓力表測量不確定度評定及動態(tài)壓力測量不確定度評定的具體過程和應(yīng)用。《壓力測量不確定度評定實例》內(nèi)容全面，具有較強(qiáng)的實用性，可供從事壓力計量、測試T作者使用，也可供科研、生產(chǎn)、教學(xué)等有關(guān)人員參考。