浅谈测量不确定度应用中注意的问题

张世宾 王洪礼

摘要：测量不确定度是与测量结果相联系的参数，以表征测量的可信程度。测量不确定度是计量学中研究的基本命题，正确表述和评定测量不确定度是计量技术机构开展工作的要求，它直接关系着测量结果的可靠程度和量值传递的准确一致。本文结合学习测量不确定度有关知识，着重谈测量不确定度在运用时应注意的几个问题。

关键词： 不确定度;可信程度;计量学

1、测量不确定度概念

1.1 对不确定度定义的正确理解

测量不确定度是指“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”。理解不确定度概念时应注意：①测量不确定度的表示可以是标准偏差、标准偏差的倍数和说明了置信水准区间的半宽三种形式。②测量不确定度由多个分量组成，一些分量用一系列实验数据的统计分布评定，以实验标准偏差表征;另一些分量由基于经验或其他信息的假定的概率分布评定，用标准偏差表征。③测量结果为被测量值的最佳估计，所有的不确定度分量，包括由系统效应引起的，均对分散性有贡献。

1.2 测量结果及其不确定度的有效位数问题

JJF1059.1-2012明确规定：通常不确定度最多为两位有效数字。开展不确定度评定时要注意：①不确定度一般取1位或2位有效数字，2位以上是不允许的。“最多为2位”而不是“一律为2位”，计算过程可保留多位。②一旦测量不确定度的有效位数确定，采用修约间隔来修约测量结果以确定其有效位至哪一位。

测量不确定度有效位数究竟是取一位还是两位，应根据所评定测量过程的客观实际情况来决定。

2、测量不确定度来源

2.1 识别测量过程分析不确定度来源

识别测量过程分析不确定度来源开展测量不确定度评定时，应对测量方法、测量系统和测量程序做详细研究，为此应尽可能画出测量系统原理或测量方法的方框图和测量流程图。

不确定度会受许多因素的影響，测量中可能导致不确定度的来源很多，一般从测量过程控制的“人、机、料、法、环”五个环节进行分析。

2.2 不确定度评定中A类和B类方法的应用问题

在评定中，A类标准不确定度和B类标准不确定度不存在本质的区别，只是评定方法不同而已。A类是用对观测列数据的统计方法，而B类是非统计方法，在实际评定中应根据被评定问题的现实情况按照可靠、简单、方便的原则来选取。

2.3 不确定度的分类问题

测量不确定度在使用中根据表示的方式有三种不同的术语，即标准不确定度、合成标准不确定度和扩展不确定度。不确定度的表示形式有绝对和相对两种， 绝对形式表示的不确定度与被测量的量纲相同， 相对形式无量纲。标准不确定度是用标准偏差表示测量结果的不确定度。测量不确定度评定分为A、B两种方法，A类评定所得的不确定度分量称为A类标准不确定度分量，B类评定所得的不确定度分量称为B类标准不确定度分量。扩展不确定度是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，是将被测量Y的标准不确定度uc（y）扩展了k倍后得到的，即U=kuc（y），k称为包含因子，一般取2或3，取决于被测量的重要性、效益和风险。

3、不确定度和准确度的区别和联系

3.1 不确定度和准确度的区别

准确度主要是以真值为中心，表示接近真值的“一致程度”。准确度有测量准确度和测量仪器的准确度之分。测量仪器的准确度是构成测量准确度的组成部分，测量结果准确可靠程度不仅与测量仪器准确度有关， 也取决于测量环境、人员、方法等因素。测量仪器选配的目的是保证测量结果准确可靠， 必须依据其测量准确度裁定。

准确度等级是计量器具最具概括性的特征，反映计量器具基本误差和附加误差的极限值以及其他影响测量准确度的特性值，通常按约定注以数字或符号并称为等级指标。仪表的准确度级别， 就是根据它允许的最大引用误差来划分的。在计量检定中最大引用误差不得超过仪表技术规范、规程等对给定测量仪器所允许的误差。

3.2 不确定度和准确度的联系

准确度是一个定性的概念， 只能对测量结果表达为“高”、“低”， 若要用值来定量表示应采用测量不确定度的概念。

4、测量误差与不确定度区别和联系.

4.1 测量误差与不确定度区别

正确运用不确定度与误差概念，首先把握评定目的的不同，测量不确定度评定目的为的是表明被测量值的分散性;测量误差为的是表明测量结果偏离真值的程度。其次是评定结果的区别，测量不确定度是符号的参数，用标准差或标准差的倍数或置信区间的半宽表示，可以通过A、B两类评定方法定量确定;测量误差为有正号或负号的量值，其值为测量结果减去被测量的真值，由于真值未知，往往不能准确得到。第三是影响因素的区别，测量不确定度由人们经过分析和评定得到，因而与人们对被测量、影响量及测量过程的认识有关;测量误差是客观存在的，不受外界因素的影响，不以人的认识程度而改变。

根据不确定度定义，我们得出如下结论：①测量结果都存在误差，也存在测量不确定度;②测量仪器（计量器具）有误差，无测量不确定度。只有测量结果才有不确定度，这个结果可以是示值误差。

4.2 测量误差与不确定度的联系

测量不确定度与误差有着种种不同，仍存在着密切的联系。首先，它们都是对测量过程不完善性的评定，都是无限多次测量的理想概念。在计算不确定度时，用了描述误差分布的一些特征参量，两者在分析方法、合成方法和传递原理的公式上有相似之处，两者不是割裂对立的。其次，实验标准差是分析误差的基本手段。因此，从本质上说不确定度理论是在误差理论基础上发展起来的，是误差理论的应用和拓展，而误差分析依然是测量不确定度评估的理论基础。

5、结语

测量不确定度是与测量结果相联系的参数，指测量不确定度是一个与测量结果在一起的参数，在测量结果的完整表述中应该包括测量不确定度。正确表述和评定测量不确定度是测量工作的要求，它直接关系着测量结果的可靠程度和量值传递的准确一致。我们在开展测量不确定度评定时可适当进行简化，k统一取2，在对测量方法的进行全面了解和找出能影响测量结果的所有不确定度来源的基础上，才能合理进行测量不确定度评定和运用。

参考文献

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[3] 沙定国.误差分析与测量不确定度评定[M].北京：中国计量出版社，2003.

[4] 倪育才.实用测量不确定度评定.[M].北京：中国计量出版社，2009.

作者简介：张世宾，男，汉语，大专，专业煤矿开采，籍贯山东， 研究方向：金属材料 ，单位：新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院，职称：无;

王洪礼，单位：新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院，职称：工程师。