不确定度与检测工程

1、不确定度与检测工程        摘要：该文针对工程检测阐述工程测量中不确定度的评定方法与步骤，旨在与广大读者交流、学习，共同推广测量不确定度在工程实践中的应用，提高检测实验室的检测水平，使工程检测数据结果更具可信度，并与国际接轨。 关键词：测量不确定度；工程检测 测量是人们定量认识事物的一种手段，测量结果的好坏以测量不确定度表示。测量结果与参考值比较或测量结果之间比较时，其差异只有用不确定度才能说明。 按照GB/T15481-2000校准和检测实验室能力的通用要求1已明确了检测实验室测量不确定度的评定要求。中国实验室国家认

2、可委员(CNAL)也提出了检测实验室在其检测报告中有关测量不确定度的要求。 我国质量技术监督局计量司颁发JJF1059-1999测量不确定度评定与表示。已有多年，但国内对测量不确定度的评定，仍只存在于校准实验室，几乎所有检测实验室在提供测量结果时，仍没有给出测量不确定度，许多工程技术人员对测量不确定度缺乏了解，这在经济全球化的形势下，仍未能与国际接轨是必然会吃亏的。 本文就工程就不确定度在工程中如何应用的问题进行评定，并借此与广大读者交流，希望能为推进测量不确定度在工程实践中的应用尽一点微力。 一、关于测量不确定度 测量不确定度评定是评定测量水平的指标，是判定测量结果可信度的依据。测量不确定度

3、定义为测量结果带有的一个参数，用以表征合理赋予被测量的分散性，它是被测量客观值在某一量值范围内的一个评定。不确定度理论将不确定度按照测量数据的性质分类:符合统计规律的称为A类不确定度，而不符合统计规律的统称为B类不确定度。A类评定方法却是计算出测量数据的平均值标准差，B类评定方法需要了解测量仪器、技术资料、测量方法、检定证书等。 根据现代计量学观点，计量或测量结果可信的程度是需要通过分析和评定来确定的。在使用传统方法对误差结果进行评定时，首先因为测量误差是表明测量结果偏离真值的差值，而真值客观存在但人们无法准确得到，所以严格意义上的误差也无法得到。其次在不同的国家、不同的领域或不同的人员对测量

4、误差评定的方法往往各不相同。这些原因导致了不同的测量结果之间缺乏可比性，因此需要用测量不确定度来统一评价测量结果。 目前国际上统一使用的对检测和校准实验室资格的通用要求IS0/IEC17025技术要求中涉及不确定度条款明确指出工程检测实验室适当时，还应包括测量不确定度评定。2测量结果不确定度的评定和表示方法经过20多年争论、研究和发展，业已趋于成熟，许多发达国家和发展中国家已经普遍采用，国际间的量值比对和实验数据的比较，更是要求提供包含因子或置信水准约定的测量结果的不确定度。CNAL结合国际实验室认可活动的需要和中国实施测量不确定度工作的现状，还制定测量不确定度政策(CNAL/AR11:200

5、2)，其明确指出检测实验室应有能力对工程检测中每一项有数值要求的测量结果进行测量不确定度评定。4当不确定度与检测结果的有效性或应用有关、或在用户要求时，或当不确定度影响到规范限度的符合性时，当测试方法中有关规定时和认可委员会有要求时，检测报告必须提供测量结果的不确定度。同时由于被测量的真值，又称被测量之值不可能通过测量得到，借助测量不确定度可以了解到被测量之值在什么范围内，测量不确定度越小，测量结果越可靠。测量不确定度还可以定量说明一个实验室的技术水平程度，所以实验室有必要对工程检测的测量结果不确定度进行评定。检测实验室在实施工程检测测量不确定度评定时常常遇到一些问题，有些问题是共同的。本人针

6、对这些问题，谈谈个人的理解。 二、针对测量不确定度理解上的偏移 测量不确定度过去往往在计量和校准部门使用，检测实验室从未接触过，常存在概念不清，认识不足的问题。根据JJF1059-1999测量不确定度评定与表示，测量不确定度定义为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。其中“合理”一词译自reasonbly，是指合理地对被测量进行测量。3这些测量所得出的结果表明产生的分散性。怎样算合理，即在统计控制状态下的测量。“分散性”，一词译自dispersion，指测量结果的分散性，分散性的物理概念为一个量值区间，即测量结果在这个区间出现，而不是一个定值。“相联系”一词译自associ

7、atedwith，测量不确定度是和测量结果一起，用来表明在给定条件下对被测量进行测量时，测量结果可能出现的区问。只有理解了定义，才能更好地认识测量不确定度与测量误差的区别，过去常使用误差这个概念，测量误差是测量结果减去真值，针对某个给定测量值，不同的结果，误差不同，与测量方法、条件、测量仪器无关;而测量不确定度如上述，不同的测量结果，不确定度可以相同，测量方法、条件、测量仪器改变时，无论测量结果如何测量不确定度都会改变。 三、如何分析、评定测量不确定度 本人认为应从以下两方面入手: （一）在评定中首先要找来源 测量不确定度的来源主要有: (1)对被测量的定义不完整或不完善;(2)实现被测量定义

8、的方法不理想;(3)取样的代表性不够，即被测量的样本不能完全代表所定义的被测量;(4)对测量过程受环境影响的认识不周全，对环境条件的测量与控制不完善;(5)对模拟式仪器的读数存在人为偏差;(6)测量仪器计量性能上的局限性;(7)赋予计量标准的值和标准物质的值不准确;(8)引用的数据或其他参量的不确定度;(9)与测量方法和测量程序有关的近似性和假定性;(10)在表面上看来完全相同的条件下，被测量重复观测值的变化。根据检测方法和测试原理的不同建立测量数学模型，按照以上来源逐一分析是测量过程随机效应导致的测量不确定度，还是偏离方法要求的因素等系统效应导致的测量不确定度，从而确定主要来源。在有些情况下

9、，系统效益引起的不确定度分量本身很小，对测量结果的合成不确定度影响也很小，这样的分量在评定不确定度时就可以忽略。 （二）评定时应掌握的几个原则 1、在一般情况下，测量不确定度与最大允许误差之间有一个可以接受的原则:其扩展不确定(MAU)应不大于被测仪器最大允许误差的1/3-1/5。5 2、以“等”使用的仪器，使用时要对示值进行修正，量具要使用其实际值，其由仪器带来的测量不确定度可按检定系统或检定规程所规定的该等别的测量不确定度。 3、以“级”使用的仪器，使用时直接用其示值，量具使用时用其标称值，其仪器测量不确定度可按检定系统或检定规程所规定的该级别最大允许误差，一般采用均匀分布，得到示值允差引起的标准不确定度分量为最大允许误差的根号3进行评定。 四、结束语 以上是本人对工程测量中不确定度的认识及评定测量不确定度的体会。要做好测量不确定度的评定不是件容易的事，要通过多次实践，不断总结，才能做出较为严谨的测量不确定度评定。尽管本人在本文的写作中已尽了很大努力，但由于本人知识水平的局限，仍难免有不少欠妥甚至错误之处，衷心希望读者批评指正，共同将测量不确定度在工程检测中推广应用提高检测水平。 参考文献: 1GB