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[連載]有關不確定度的概念

發(fā)布時間:2007-04-02 作者:李慎安 來源:本站整理 瀏覽:7564
編者按

  8月19日至21日,中國計量協會在北京召開了計量技術規(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技術規(guī)范JJF1033:2001《計量標準考核》中有關不確定度問題共十個左右,國家質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,供讀者了解、參考和討論,歡迎讀者繼續(xù)來稿參與討論

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

  當前國際上統(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,與測量結果相聯系的參數。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,技術規(guī)范中也采用了這一觀點,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果,測量結果就定義為“由測量所得到的賦予被測量的值。”也就是合理狀態(tài)下重復觀測所得測量結果的分散性,即在給定條件下(重復性條件或某種復現性條件所構成的某種統(tǒng)計控制狀態(tài)下)所得眾多的重復觀測結果所構成的分散性。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)的最佳估計相聯系的參數。

  是不是測量儀器也有不確定度?在某些文件和文章中,經常可以看到“測量儀器的不確定度”或“測量裝置的不確定度”,專家們認為這種表述不宜推薦。從不確定度的定義,它只是與測量結果相聯系的參數,只用于定量地說明測量結果的可疑程度,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,其示值為其標稱值,是所提供的一種量值,已按等進行過校準后的證書上,校準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。這些術語所表達的概念是一個概率近似為p=100%的分散區(qū)間半寬,實際上也是一種“誤差限”或“可能誤差”,根據GUM2.2.4節(jié)以及JJF1059 2.11節(jié)注5均指明:不確定度的本質(傳統(tǒng)概念)也就是測量結果給出的被測量估計值可能誤差的量度。從這一點上說MPE也是一種不確定度,只不過不是標準不確定度。把它轉變?yōu)闃藴什淮_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來轉變?yōu)闃藴什淮_定度一樣。為了使問題不致復雜化,我們不宜把MPE也視為一種擴展不確定度(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、準確度等級或最大允許誤差”,正說明了這一問題。

  關于不確定度分量的分類,當前一些書籍和文章中,過分強調了A類和B類的區(qū)分,而且在不確定度評定中,往往不甚恰當地要求給出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,隨機效應導致的分量與系統(tǒng)效應導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。例如在化學分析中,如果平行試驗是從取樣和稱取試樣開始,經過處理而至最后得到兩個獨立的平行試驗結果,則通過這兩個結果之差所計算出來的單次測量結果的合并樣本標準差sp中,包含了自稱取樣品直到最后結果的全過程中的隨機效應導致的分散性的總合成,那么,剩下的只有系統(tǒng)效應導致的分量了。

  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(重復觀測次數n的多少),次數n越多,越可靠(自由度ν越大),但是,當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,對某些條件適當的放松,特別是日常檢測中,準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,往往是正常的或必要的。這是其定義導致的不確定度有其不確定性。研討會上,專家們對此進行了充分討論。

 

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