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[连载]有关不确定度的概念

发布时间:2007-04-02 作者:李慎安 来源:本站整理 浏览:3741
编者按

  8月19日至21日,中国计量协会在北京召开了计量技术规范JJF1059:1999《测量不确定度评定与表示》研讨会,共有30余位专家出席。会上提出讨论的问题有二十多个,请起草人解答的问题十多个,其他会上交流问题以及有关技术规范JJF1033:2001《计量标准考核》中有关不确定度问题共十个左右,国家质检总局计量司陈红副处长、本刊编委李春琴副秘书长也到会参加讨论并解答了一些问题。现约请李慎安老师将所讨论的问题和意见,分别归纳为以下五个方面加以整理、报导,供读者了解、参考和讨论,欢迎读者继续来稿参与讨论

  1.有关不确定度的概念
      2.不确定度评定与简化
      3.测量结果与不确定度表示
      4.国际情况与合格判断
      5.其他问题

  当前国际上统一采用的测量不确定度的定义为:表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。定义中的分散性究竟指什么的分散性?被测量之值的分散性?明显是个误解,“被测量之值”的含义,在GUM中,明确其含义为被测量的真值,技术规范中也采用了这一观点,把他作为真值的同义语。不是真值的分散性(真值不可能有分散性)是肯定的,定义中明确的是赋予被测量之值,并非赋予真值而是测量结果,测量结果就定义为“由测量所得到的赋予被测量的值。”也就是合理状态下重复观测所得测量结果的分散性,即在给定条件下(重复性条件或某种复现性条件所构成的某种统计控制状态下)所得众多的重复观测结果所构成的分散性。什么的不确定度?被测量最佳估计值的不确定度。定义中的后半句含义为不确定度是与被测量之值(真值)的最佳估计相联系的参数。

  是不是测量仪器也有不确定度?在某些文件和文章中,经常可以看到“测量仪器的不确定度”或“测量装置的不确定度”,专家们认为这种表述不宜推荐。从不确定度的定义,它只是与测量结果相联系的参数,只用于定量地说明测量结果的可疑程度,对于测量仪器或装置而言,是不好理解的。有书上提出,测量仪器的不确定度是指测量仪器所提供的量值的不确定度。但往往测量仪器可提供不同的量值,例如量块,其示值为其标称值,是所提供的一种量值,已按等进行过校准后的证书上,校准值往往也作为它所提供的量值,除此之外,一些仪器的示值往往并不固定而受到诸多因素的影响,而不能简单地只以一个值给出,还需要指明某些条件,从而使不确定度的表述变得较为复杂。大量的测量仪器示值,只有最大允许误差(MPE)或是相对最大允差、引用误差等。这些术语所表达的概念是一个概率近似为p=100%的分散区间半宽,实际上也是一种“误差限”或“可能误差”,根据GUM2.2.4节以及JJF1059 2.11节注5均指明:不确定度的本质(传统概念)也就是测量结果给出的被测量估计值可能误差的量度。从这一点上说MPE也是一种不确定度,只不过不是标准不确定度。把它转变为标准不确定度得按JJF1059中5.6节所提供的方法。这十分类似 5.2节通过U/k与5.3节通过Up/kp来转变为标准不确定度一样。为了使问题不致复杂化,我们不宜把MPE也视为一种扩展不确定度(p=100%)。在一些文件或规范中的表格里,往往把表头写成:“测量仪器不确定度、准确度等级或最大允许误差”,正说明了这一问题。

  关于不确定度分量的分类,当前一些书籍和文章中,过分强调了A类和B类的区分,而且在不确定度评定中,往往不甚恰当地要求给出A类有哪些和B类有哪些,A类评定过了才是B类的评定等。事实上,用A类评定的分量往往可以用B类评定,反之亦然。即评定的方法上并不局限于某种。但在不确定度所有分量中,随机效应导致的分量与系统效应导致的分量这两大类则往往总是并存而必须分别加以分析的。例如在化学分析中,如果平行试验是从取样和称取试样开始,经过处理而至最后得到两个独立的平行试验结果,则通过这两个结果之差所计算出来的单次测量结果的合并样本标准差sp中,包含了自称取样品直到最后结果的全过程中的随机效应导致的分散性的总合成,那么,剩下的只有系统效应导致的分量了。

  由于不确定度的定义是合理赋予被测量之值的分散性,很明显,这个分散的可靠程度决定于赋予被测量之值的多少(重复观测次数n的多少),次数n越多,越可靠(自由度ν越大),但是,当ν不够大时,要给出具有给定概率p的分散区间半宽时,就是通过包含因子kp的适当增大(JJF1059附录A给出的就是增大的kp)来满足要求的。因此,不确定度评定中,对某些条件适当的放松,特别是日常检测中,准确度要求不是很高的情况下,得出的不确定度稍许偏大一点,往往是正常的或必要的。这是其定义导致的不确定度有其不确定性。研讨会上,专家们对此进行了充分讨论。

 

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