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[連載]有關(guān)不確定度的概念

發(fā)布時間:2007-04-02 作者:李慎安 來源:本站整理 瀏覽:6860
編者按

  8月19日至21日,中國計量協(xié)會在北京召開了計量技術(shù)規(guī)范JJF1059:1999《測量不確定度評定與表示》研討會,共有30余位專家出席。會上提出討論的問題有二十多個,請起草人解答的問題十多個,其他會上交流問題以及有關(guān)技術(shù)規(guī)范JJF1033:2001《計量標(biāo)準(zhǔn)考核》中有關(guān)不確定度問題共十個左右,國家質(zhì)檢總局計量司陳紅副處長、本刊編委李春琴副秘書長也到會參加討論并解答了一些問題。現(xiàn)約請李慎安老師將所討論的問題和意見,分別歸納為以下五個方面加以整理、報導(dǎo),供讀者了解、參考和討論,歡迎讀者繼續(xù)來稿參與討論

  1.有關(guān)不確定度的概念
      2.不確定度評定與簡化
      3.測量結(jié)果與不確定度表示
      4.國際情況與合格判斷
      5.其他問題

  當(dāng)前國際上統(tǒng)一采用的測量不確定度的定義為: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)。定義中的分散性究竟指什么的分散性?被測量之值的分散性?明顯是個誤解,“被測量之值”的含義,在GUM中,明確其含義為被測量的真值,技術(shù)規(guī)范中也采用了這一觀點(diǎn),把他作為真值的同義語。不是真值的分散性(真值不可能有分散性)是肯定的,定義中明確的是賦予被測量之值,并非賦予真值而是測量結(jié)果,測量結(jié)果就定義為“由測量所得到的賦予被測量的值。”也就是合理狀態(tài)下重復(fù)觀測所得測量結(jié)果的分散性,即在給定條件下(重復(fù)性條件或某種復(fù)現(xiàn)性條件所構(gòu)成的某種統(tǒng)計控制狀態(tài)下)所得眾多的重復(fù)觀測結(jié)果所構(gòu)成的分散性。什么的不確定度?被測量最佳估計值的不確定度。定義中的后半句含義為不確定度是與被測量之值(真值)的最佳估計相聯(lián)系的參數(shù)。

  是不是測量儀器也有不確定度?在某些文件和文章中,經(jīng)常可以看到“測量儀器的不確定度”或“測量裝置的不確定度”,專家們認(rèn)為這種表述不宜推薦。從不確定度的定義,它只是與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù),只用于定量地說明測量結(jié)果的可疑程度,對于測量儀器或裝置而言,是不好理解的。有書上提出,測量儀器的不確定度是指測量儀器所提供的量值的不確定度。但往往測量儀器可提供不同的量值,例如量塊,其示值為其標(biāo)稱值,是所提供的一種量值,已按等進(jìn)行過校準(zhǔn)后的證書上,校準(zhǔn)值往往也作為它所提供的量值,除此之外,一些儀器的示值往往并不固定而受到諸多因素的影響,而不能簡單地只以一個值給出,還需要指明某些條件,從而使不確定度的表述變得較為復(fù)雜。大量的測量儀器示值,只有最大允許誤差(MPE)或是相對最大允差、引用誤差等。這些術(shù)語所表達(dá)的概念是一個概率近似為p=100%的分散區(qū)間半寬,實(shí)際上也是一種“誤差限”或“可能誤差”,根據(jù)GUM2.2.4節(jié)以及JJF1059 2.11節(jié)注5均指明:不確定度的本質(zhì)(傳統(tǒng)概念)也就是測量結(jié)果給出的被測量估計值可能誤差的量度。從這一點(diǎn)上說MPE也是一種不確定度,只不過不是標(biāo)準(zhǔn)不確定度。把它轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)不確定度得按JJF1059中5.6節(jié)所提供的方法。這十分類似 5.2節(jié)通過U/k與5.3節(jié)通過Up/kp來轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)不確定度一樣。為了使問題不致復(fù)雜化,我們不宜把MPE也視為一種擴(kuò)展不確定度(p=100%)。在一些文件或規(guī)范中的表格里,往往把表頭寫成:“測量儀器不確定度、準(zhǔn)確度等級或最大允許誤差”,正說明了這一問題。

  關(guān)于不確定度分量的分類,當(dāng)前一些書籍和文章中,過分強(qiáng)調(diào)了A類和B類的區(qū)分,而且在不確定度評定中,往往不甚恰當(dāng)?shù)匾蠼o出A類有哪些和B類有哪些,A類評定過了才是B類的評定等。事實(shí)上,用A類評定的分量往往可以用B類評定,反之亦然。即評定的方法上并不局限于某種。但在不確定度所有分量中,隨機(jī)效應(yīng)導(dǎo)致的分量與系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的分量這兩大類則往往總是并存而必須分別加以分析的。例如在化學(xué)分析中,如果平行試驗(yàn)是從取樣和稱取試樣開始,經(jīng)過處理而至最后得到兩個獨(dú)立的平行試驗(yàn)結(jié)果,則通過這兩個結(jié)果之差所計算出來的單次測量結(jié)果的合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差sp中,包含了自稱取樣品直到最后結(jié)果的全過程中的隨機(jī)效應(yīng)導(dǎo)致的分散性的總合成,那么,剩下的只有系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的分量了。

  由于不確定度的定義是合理賦予被測量之值的分散性,很明顯,這個分散的可靠程度決定于賦予被測量之值的多少(重復(fù)觀測次數(shù)n的多少),次數(shù)n越多,越可靠(自由度ν越大),但是,當(dāng)ν不夠大時,要給出具有給定概率p的分散區(qū)間半寬時,就是通過包含因子kp的適當(dāng)增大(JJF1059附錄A給出的就是增大的kp)來滿足要求的。因此,不確定度評定中,對某些條件適當(dāng)?shù)姆潘桑貏e是日常檢測中,準(zhǔn)確度要求不是很高的情況下,得出的不確定度稍許偏大一點(diǎn),往往是正常的或必要的。這是其定義導(dǎo)致的不確定度有其不確定性。研討會上,專家們對此進(jìn)行了充分討論。

 

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