实验室检测不确定度评定
2017-12-07河南省土壤肥料站马振海
河南省土壤肥料站 马振海
实验室检测不确定度评定
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《检验检测机构资质认定评审准则》第4.5.15条款规定，检验检测机构应根据需要建立和保持应用评定测量不确定度的程序。其释义指出，检验检测机构申请资质认定的检验检测项目中，相关检验检测方法有测量不确定度的要求时，检验检测机构应建立和保持应用评定测量不确定度的程序，作为评审时检验检测结果的必需应有的程序，检验检测机构应给出相应检验检测能力的评定测量不确定度案例。若检验检测机构申请资质认定的检验检测项目中无测量不确定度的要求时，检验检测机构可不制定该程序。鼓励检验检测机构在测试出现临界值、进行内部质量控制或客户有要求时，采用测量不确定度方法。可见测量不确定度评定在解决当报告值与合格临界值接近时的判定问题，满足客户需要，符合检测方法等方面具有重要作用。笔者认为，测量不确定度评定应从以下几方面入手。
一、建立测量的数字模型
给出被检测参数（输出量）与直接测量的参数（输入量）的关系式。
Y=f(x1，x2，……xn)
二、分析不确定度的来源
从检测使用的标准物质、测量方法和测量设备、环境条件、被检测样品的性能和状态、所用试剂和消耗材料以及操作人员等方面找出影响因素，分析不确定度的来源。可从以下几方面考虑：
（一）被测量的定义不完整。
（二）复现被测量的方法不理想。
（三）取样的代表性不够。
（四）测量过程中对环境影响的认识不恰如其分或对环境的测量与控制不完善。
（五）对模拟式仪器的读数存在人为偏移。
（六）测量仪器性能（灵敏度、分辨率、稳定性等）的局限性。
（七）测量标准或标准物质的不确定度。
（八）引用数据或其他参数的不确定度。
（九）在相同条件下被测量在重复观测中的变化。
三、不确定度各分量的评定
（一）标准不确定度的A类评定以标准差表示的测量不确定度称之为标准不确定度。用对观测列进行统计分析的方法，来评定标准不确定度，称之为不确定度的A类评定。
A类评定首选的统计方法叫试验标准差的贝赛尔法，即观测值的试验方差按下列公式计算：
在重复条件下得出几个观测结果 Xk，式中 S2（Xk）是 Xk的概率分布的总体方差X2的无偏估计，其正平方根S（Xk）表征了Xk的分散性。确切地说，表征了他们在上下的分散性。S（Xk）称为样品标准差或试验标准差，表示试验测量列中任一次测量结果标准差。通常以独立观测列的点求平均值作为测量结果，测量结果的标准不确定度为：
（二）标准不确定度的B类评定
用不同于对观测列进行统计分析的方法来评定的标准不确定度（即非统计方法），称之为不确定度的B类评定。
B类不确定度的评定可以确定测量值的上限a-和下限a-，再结合经验估计的分布类型和复盖因子k，可按下式计算B类标准不确定度：
式中：U为测量值的区间半宽度。
获得B类标准不确定度的信息来源主要有：
1.以前的观测数据。
2.对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验。
3.生产部门提供的技术说明文件。
4.校准证书、检定证书或其他文件提供的数据，准确度的等级或级别，包括目前还使用的允许误差、极限误差等。
5.手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度。
6.规定试验方法的国家标准或类似技术文件中给出的重复性γ或复现性R。
为了与A类不确定度合成，应将所获得B类不确定度信息，转换为标准不确定度。如证书给出U或Up，将分别除以K或Kp，即u（xi）=U/K或Up/Kp；如已知信息γ或R时，则测量结果不确定度为：U（Xi）=γ/2.83或 R/2.83。
当我们不确切知道k值时，可根据其查JJF1059-1999找出k和u（xi）的关系。
四、合成标准不确定度（U c）的评定
当测量结果是由若干个其他量的值求得时，按其他各量的方差（不确定度）或（和）协方差算得的标准不确定度称之为合成标准不确定度。
（一）如果已知不确定度所包含若干个不确定度分量的值，合成标准不确定度UC可用下式计算：
（二）如果被测量Y由N个输入量X1，X2，......XN的函数关系确定
被测量Y的估计值为y，输入量X1，X2，......XN计值分别为x1，x2，......xN，由上式得：
此时合成标准不确定度用Uc（y），可用被称之为不确定度传递定律的公式计算（见下式）。
（三） 扩展不确定度U的评定
扩展不确定度为确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。也就是对合成标准不确定度乘以包含因子得到标准不确定度。a 在合成标准不确定度Uc（g）确定后，乘以一个包含因子k，即U=k Uc（ζ）
k取2～3，一般取2。
扩展不确定度数值修约时一般只进不舍。
（四） 测量不确定度的表达
在表达测量不确定度时，首先要说明采用什么方法、测量什么对象（参数）、参数值（含量）的范围。其次说明是合成不确定度还是扩展不确定度。
