抽样引起的测量不确定度评定

抽样引起的测量不确定度评定

康坚,辛如雪,曹海华

内蒙古自治区产品质量检验研究院 内蒙古  呼和浩特 010010

摘要：现阶段国家标准实验室验证、计量标准技术报告、鉴定标准证书出具均需要检测部门提供可靠检测数据，检测数据需要用测量不确定度评定方式表示。针对此，本文以测量不确定度概念为切入点，提出测量不确定度评定方式及实际应用流程，与企业相关工作人员提供理论性帮助。

关键词：测量不确定度；评定方法；应用

前言：在现阶段测量工作开展期间，不确定度检测、校准与合格评定工作极为重要，需要结合实际测量要求，选择适宜的不确定度评定方式，明确测量不确定度应用重点，确保测量不确定度应用工作能够在提高测量工作实施水平中发挥出重要作用。

1、测量误差的内容

1.1、测量误差

从计量学的角度上来讲，测量就是利用实验手段，把待测量与已知的同类量进行直接或间接的比较，将已知量作为计量单位，求得比值的过程。

测量误差，即测量结果减去被测量的真值所得的差，简称误差。用公式可表示为：测量误差=测量结果-真值。测量结果是由测量所得到的赋予被测量的值，是客观存在的量的试验表现，仅是对测量所得被测量之值的近似或估计，显然它是人们认识的结果，不仅与量的本身有关，还与测量程序、测量仪器、测量环境、测量人员等有关。真值是量的定义的完整体现，是与给定的特定量的定义完全一致的值，它是通过完善的或完美无缺的测量，才能获得的值。所以，真值反映了人们力求接近的理想目标或客观真理，本质上是不能确定的，两字效应排除了唯一真值的存在，实际上用的是约定真值，须以不确定度来表征其所处的范围。因而，作为测量结果与真值之差的测量误差，也是无法准确得到或确切获知的。

误差与测量结果有关，即不同的测量结果有不同的误差，合理赋予的被测量之值各有其误差，并不存在一个共同的误差。一个测量结果的误差，若不是正值（正误差）就是负值（负误差），它取决于这个结果是大于还是小于真值。实际上，误差可表示为：测量误差=测量结果-真值=（测量结果-多次测量的算术平均值）+（多次测量的算术平均值-真值）=随机误差+系统误差。

误差的另外一种表达方法以百分比的形式出现，它是测量误差除以被测量真值所得的商，称为相对误差。

2、测量不确定度种类及来源

2.1测量不确定度种类

由于在实际测量过程中的误差较多，测量结果不确定性要按照评定方式分为多种类型。如A类不确定度需要用统计方法计算分量， B类不确定度需要用其他方式计算分量[2]。确定不同度分量的目的为不同处理方法，计算合成不确定度，但并不表示两种方法获得的不确定度存在本质不同，需要获得方法利用概率分布，任何一种方法得到的不确定度分量都可用标准差或方差定量表达。

2.2确定不确定度来源

不确定度主要由被测量定义不完整或不完善、被测量定义实现不完善、测量方式不够理想、测量取样代表性不足等方面应用。值得注意的是，测量不确定度可以是标准差或倍数，说明了置信水准区间的半宽度。测量不确定度由多个分量组成，部分分量可以用一系列实验系数的统计分布评定，用实验标准测定偏差表彰。另一分量主要是基于经验或者其他信息的假定概率分布评定，可用于测量标准偏差值。测量结果被理解成测量最佳估计，所有不确定度分量主要由系统效应引发。

    3、合理评定与测量不确定度

3.1测量不确定度对合格及不合格判定的影响

在给出测量结果相同的情况下，需要设定测量不确定度，切实保障表述的完整性。由于测量结果具有一定的不确定性，在测量结果位于规范线两侧扩展不确定度为放宽区间内，难以判断其合格或不合格[3]。在测量结果为不确定区域时，无法判定其合格，测量结果没有完全处于规范区间内，仍有不合格可能性。在测量结果位于区域范围外但未完全处于规范区外，存在不合格可能性。在测量结果完全位于规范区外，仍有合格可能性。只有测量结果位于被扩展不确定度扩大规范区域之外时，测量结果完全表述全部处于规范区才能够判定产品不合格。在测量结果处于被拓展不确定区缩小规范区时，测量结果的完整度表述全部位于规范区域内，才可判定为产品合格。由此可见，在测量不确定性存在后，测量合格区与不合格区缩小。

3.2按规定检验合格及不合格判据

因合格及不合格的判定与测量不确定都存在密切关联，因此无论由供方或产品进行检验并提供不确定度时，双方应当对给予的测量不确定度制定统一意见，并由供方或用户共同商定，不确定度的估计值。

工件或测量设备规范是假定其应当得到的满足情况下给定，工件及测量设备需要满足相关要求。在按照规范检验合格度规则时，如果测量结果的完整表述位于工件特征量的公差内、测量设备特征量的最大允许误差内，说明规范检验合格。在测量结果位于被扩展不确定度缩小的工件特征差特征量的公差区、测量设备特征量的最大误差时，表明检验合格。

合格区大小于给定规范与实际拓展的不确定度存在密切关联。在依照上述规则检验合格时，工件或被测量设备需要被接收。从生产商角度分析，较大测量不确定性进一步缩小了合格区，导致产品合格率下降。为有效控制测量不确定度，需要改进测量设备与测量条件，实际测量期间的成本升高，生产商也需要从经济角度分析测量区间的设定标准。

依照规范检验不合格规则，在检验结果完整度位于工件特征量的公差区外时，说明规范检验不合格。在测量结果数值位于的工件特征量公差区被扩大、测量设备特征为最大允许差值之外，说明产品质量检验不合格。

4、对测量不确定度评定的分析

在对测量不确定度评定过程中，需要注意以下四个方面：

（1）、对于可以校准多个物理量的计量标准，应该分别评定不同物理量的测量不确定度；

（2）、若测量仪器具有一定的量程范围，在测量过程中应该在不同的测量点进行，分别给出测量结果的不确定度；

（3）、若测量仪器具有很宽的测量范围，并且在不同测量点所测得的不确定度不相同时，可以采用下列方法：①将测量的整个范围划分为不同的测量段，测出每段的不确定度，以其中的最大值来表示不确定度。②根据用户使用的量程范围分为不同的测量段，给出不同段的测量不确定度。

（4）、对于典型值、不同测量点等情况，均应给出具体的不确定度评定过程。

总结：总而言之，测量不确定度方式能够被有效应用在几何量物理测量中，为各领域基础研究及商业活动提供重要的数据支持。为从根本上提升测量不确定度评定视频，需要结合当前国际测量规范，设置校准证书、评定报告、技术规范、产品目录等文件内容，进一步扩大测量不确定度评定方式应用范围，切实保障测量不确定度评定方式应用水平。

参考文献：

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[2]张丽芳,张亮,杜瑞焕,郑百芹,刘洋.气相色谱法测定蔬菜中农药残留量的测量不确定度评定[J].计量学报,2022,43(07):965-972.

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