测量不确定度在计量检定中的应用分析

次仁欧珠

摘要：测量不确定度作为检验测量、计量的重要指标，可有效反馈各项检定活动的整体质量，确保计量检定精确度，为计量工作提供支持。因此，本文基于测量不确定度的基本概念以及计量检定的重要性，对测量不确定度在计量检定中的具体应用展开研究，借此明确测量不确定度的应用价值，提升计量检定效率，为社会计量量值标准化、规范化发展奠定基础。

关键词：测量；不确定度；计量检定

DOI：10.12433/zgkjtz.20240750

计量检定是各领域检验、测量的重要工作，检定过程中需应用各类测量工具、仪器仪表。但受多种因素影响，使用各类检定工具时，无法彻底排除检定测量误差，需通过测量不确定度分析与评定，保障计量检定质量。因此，深入分析计量检定中测量不确定度的具体应用，以完善计量检定质量管理程序，提升计量检定质量水平。

一、测量不确定度的基本概念

不确定度是指测量结果产生后，针对结果无法肯定的程度，反馈测量结果的“可信程度”，是评价测量结果有效性的指标之一。不确定度越小，表示测量结果和实际情况接近，测量质量、测量结果应用价值越高。不确定度会增强测量结果的对比性，通过评定直接显示测量结果是否可靠。其本质是一种判定基准，是测量仪器设备精度、检验其测量水平高低的重要指标。在计量学领域中，不确定度的应用非常广泛。

不确定度的来源较多，根据测量结果，来源多集中在被测主体、测量环境、测量仪器设备、测量方法、测量人员等方面。具体测量不确定度时，需结合被测主体，选用A、B两种测量不确定度的评定方法。其中，A类标准不确定度是基于概率密度函数，从观测列频率中产生；B类标准不确定度则是从已认定、已假定的概率密度函数中获取，该函数可体现某一事件产生后的信任程度。

二、计量检定的分类及重要性

（一）分类

1.基于管理流程分类

第一，首次检定。检定尚未使用过的计量器具。第二，后续检定。首次检定完成后，根据需求定期检定计量器具，例如，维修后检定、质量评定、定期检定等。第三，仲裁检定。因计量仪器使用期间产生的纠纷、质量问题而实施检定。检定程序需以国家计量基准器具检定标准进行，检定结果具有权威性、法律性。

2.基于计量管理要求分类

第一，强制检定。按照法定计量检定要求，对列入强制管理范围内的计量器具实施检定，以保障国家利益、集体利益、群众利益。第二，非强制检定。计量器具使用者自主实施检定，以分析计量产品质量、精确度、经济性。

（二）重要性分析

计量检定目标是强制性、自主性检测测量装置。强制性检定是按照《计量法》和《实施强制管理的计量器具目录》要求，检测检定范围内的测量设备、相应装置。自主性检测是非强制性检定，多用于生产活动、大规模计量中的设备检测，例如，生产器具计量校准、进货售货设备校准等。各行业中所用计量设备、装置需接受计量检定，检定合格后方可投入使用。

计量检定在计量领域有着重要作用，是计量质量管理、计量活动法制管理的主要手段，可通过量值溯源、传递的方式，确保量值准确。计量检定的本质是检定、校准计量器具，能在市场经济发展中，优化計量服务行为，增强计量工作监督管理，满足市场监督、其他执法人员对计量仪器、计量活动的检定需求。同时，预防计量仪器使用时的漏检、脱检现象，降低市场计量监督管理难度。有效整治医疗卫生、安全防护、市场贸易、环境检测中的计量问题，规范计量检定流程，发挥计量检定的社会价值。

三、计量检定中测量不确定度的应用特点

第一，严谨性。计量检定过程中，测量不确定度可根据仪器测量系统、测量装置登记报告结果的准确性，全面评定分析计量仪器的测量不确定度。仪器测量系统、仪器装置检定时包括多个参量时，测量不确定度同样可评定多个参量影响下的不确定度。例如，计量仪器校准、检定范围增加时，可分段处理计量仪器测量范围，给出不同参量的测量不确定度或筛选典型值，以适应计量检定仪器设备的测量检定条件。

第二，针对性。测量不确定度评定分析时，会按照计量检定仪器设备的准确度等级，合理筛选计量标准器具，生成详细报告、证书，如表1所示。罗列计量仪器的具体测量值、修正值、扩展不确定度，确保计量仪器设备的精确度，帮助计量人员准确选择检定仪器。

第三，筛选性。评定计量仪器测量不确定度时，结果中显示计量仪器准确度级别、生成计量检定标准报告时，无需提供客户要求以外的数据，评定内容具有选择性，可直接筛选满足准确度级别评定的指标。例如，准确度级别检定评定时，可选择最大允许误差、误差影响参数等指标，定量表述后出具对应测量的不确定度参量。

四、计量检定中测量不确定度的具体应用

（一）应用场景

1.测量设备

计量检定期间，检定程序中测量机制、测量设备的精确度会影响测量结果的可靠性。测量不确定度可应用于测量设备、测量机制，全面评定测量结果误差、精确度偏差的不确定度，提供测量不确定度、标准不确定度、扩展不确定度等数值，确保计量检定中各类设备仪器计量、测量结果的准确性。

例如，出租车计价器是日常生活中的常见计量仪器，该类仪器示值误差会导致计价费用产生波动，造成多收费的现象，给乘客造成经济损失。计量检定出租车计价器时，可应用测量不确定度，根据计价器生产、使用等环节的不确定度来源，计算计价不确定度，整合分散信息后，合成可反映计价器准确性的标准不确定度、扩展不确定度，生成测量报告，确保计价器计量检定质量，使检定结果符合实际情况。

2.测量器具

生活中的测量器具种类较多，电子秤、电表、水表均属于测量器具。家用测量器具、工业测量器具的测量精度与社会、群众生活息息相关，影响较大。例如，家用水表作为水资源计量测量器具，其精度关系着社会水资源利用率、水资源管理质量。为确保该类测量器具的计量精度，可结合应用场景中的主观影响因素、客观影响因素，评定器具测量不确定度，加强测量器具计量检定。测量不确定度评定器具，可直接合成分散化分量数值，获取标准测量不确定度，为计量检定提供可靠数据。但在生成计量检定结果时，还应完整记录检定过程中的各个参量，对比分析多种检定方法，详细罗列测量不确定度评定时的修正值、不确定值和不确定度来源。

3.计量标准器

计量标准器是指准确度低于计量基准的，用于检定其他计量标准或工作计量器具。计量标准器简称计量标准，计量标准在量值传递中起着承上启下的作用，该类仪器计量检定时，测量不确定度应用价值更为突出。计量检定人员需基于所选计量检定设备，调查分析标准器的类别、应用情况，同时结合标准器结构设计、检定标准与质量要求，评定测量的不确定度，确认标准器的失真级别。

例如，计量检定实验室所用的标准砝码时，实验环境中空气浮力、实验仪器会影响砝码精确度，使计量结果出现标准偏差。对此，需应用测量不确定度，在计量检定中分析标准砝码测量不确定度来源，计算测量不确定度分量，合成标准测量不确定度。计量检定过程中，应详细记录、分析误差原因，完整评定不确定度来源，在不遗漏、不重复的基础上，评定标准砝码测量不确定度，确保该类计量检定器具测量检定结果的准确性。

4.测量仪器

常用测量仪器计量检定的关键在于误差控制，检定人员要结合误差、测量不确定度的区别和联系，计算测量仪器测量误差，合理计算测量仪器的不确定度。例如，压力表示值误差测量结果检定时，不确定度结果、误差分析结果差异较大，为保障计量检定质量，应利用测量不确定度评定程序，详细分析压力表测量不确定度的所有分量，合成标准不确定度、扩展不确定度后，总结压力表示值误差原因、测量误差评定结果，为压力表计量检定提供有效参量。

（二）应用方法

计量检定中测量不确定度评定流程包括：第一，明确计量检定中被测器具测量原理、检定方法。第二，依据已知信息建立计量检定模型。第三，分析计量检定时不确定度来源。第四，根据不确定度来源计算标准测量不确定度的“分量”。第五，明确测量不确定度包含因子，合成标准不确定度、计算扩展不确定度。第六，生成不确定度报告、鉴定证书。

首先，罗列计量检定时不确定度评定步骤，找出计量检定中影响计量检定结果的参量，确认测量不确定度来源。例如，检定数据群中部分数据计算的常量不准、被检定仪器取样数据不具代表性、读取计量仪器数据时存在人为偏差等。其次，建立计量检定不确定度评定时的模型，表达输出量Y和输入量X的关系，Y=f（X1，X2，X3，…，XN）。输入量X为不确定度来源，可直接影响输出量Y，并在模型中体现实际的影响量。不确定度分量会以输入量X为核心，获取标准不确定度分量。

计量检定中输入量包括两大类：第一，计量检定实验测量数据。第二，计量检定、校准报告或证书等信息源中的数据。计量检定输入量产生于实验测量时，不确定度评定需采用A类评定方法。反之，采用B类不确定度评定方法。不确定度评定方法明确后，依据不确定度来源，逐一计算输入量X1、X2、X3、XN影响下的不确定度分量。罗列不确定度分量数据，将标准不确定度分量合成为标准不确定度。计量检定输入量X相关性较强时，不确定度合成标准中需计算输入量相关性的协方差项。最后确定输出量Y中影响检定结果的包含因素，分析计量检定可能值分布情况，确定扩展不确定度U，如表2所示。

（三）注意事项

为突出测量不确定度在计量检定中的应用价值，应根据计量检定对测量结果的要求，完善测量不确定度评定程序。

第一，常规测量结果。计量检定中常规测量参数较多，包括测量器具、仪器设备的校准参数，以及质检部门对测量材料检验参数等。计量检定时，常规测量参数反馈的结果检定程序相对固定，测量主体相同，且符合基本计量检定要求。但检定规程标准化后，国家标准、测量仪器校准规范等条件变化会影响测量不确定度。因此，需提前分析既有测量条件限制范围，结合计量检定时测量结果产生时的规定条件，分析常规测量结果的测量不确定度，如果测量环境符合标准测量条件，扩大不确定度评定范围。

第二，特定测量结果。计量检定时，被测器具测量流程、主体、设备相同时，测量结果同样会出现轻微偏差，使测量不确定度来源产生变化。对此，需合成特定测量结果的标准不确定度，结合特定测量场景实施计量评定。获取特定测量结果不确定度时，对比特定测量不确定度、测量结果不确定度，扩展测量不确定度，但不得将该特定测量不确定度应用于同类测量仪器计量检定程序中。

《测量不确定度的评定与表示》中显示，应用测量不确定度时，应根据测量不确定度时应用基本范围规范的使用计量技术。因此，在计量检定中使用测量不确定度时，应结合国家法律、技术规范，根据“双循环”格局下国内外市场的测定标准，正确认识不确定度评定标准、计量检定时的国家基准，对比分析中明确差异、误差来源产生原因。计量检定人员应按照标准计量产品的参考信息，科学应用测量不确定度，合理设置评定程序，严格遵守计量检定系统、评定校准规范实施评定工作，促进计量检定流程的完善。检定结果应符合计量仪器设备计量认证、校准、质量认证、实验室认可的要求，确保计量检定结果可反馈标准限定条件下，各类计量检定器具的测量质量、应用效果。

五、结语

综上所述，测量不确定度和测量误差有着明显差异，计量检定中应用测量不确定度时，应严格遵守测量不确定度的评定程序，基于测量不确定度根本规则，判断计量检定器具误差风险，确保计量检定结果的有效性。另外，由于各领域计量检定器具较多，应用测量不确定度时，应根据各类测量仪器特点、误差风险来源，划分测量不确定度应用范围，科学、合理促进计量检定量值统一，为市场计量检测工作提供有力支持。

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作者简介：次仁欧珠（1984），男，藏族，西藏自治区日喀则市人，工程师，本科，主要研究方向为计量检定。