听中国计量院原总工程师施教授讲测量不确定度
(田景卫, SGS, 西北工业大学)
09年11月11，12，14日，SGS深圳公司在上梅林实验室开展了测量不确定度培训，主讲者为中国计量院原总工程师施畅彦教授讲授，我有幸参加了这次培训。我从2005年开始对外部客户，SGS内部同事：深圳，广州， 上海，青岛各地开展测量不确定度培训。后来陆续与多位CNAS评审员，不确定度专家交流，可以说各人对不确定度的理解都不一致。这次可以好好向不确定度元老，标准起草者施教授探讨了。
施教授曾任中国计量院原副院长，参与过8个国际机构：BIPM, IEC, IFCC, ILAC, ISO, IUPAC, IUPAP and OIML联合制订的 Guide to the expression of uncertainty in measurement （简称GUM）的讨论工作。与美国NIST（之前的NBS）的专家探讨过测量不确定度评定问题。是中国计量技术规范JJF1059的三位编写者之一，及GB/T27025：2008的起草者之一。
我国的国家计量技术规范《测量不确定度评定与表示》（JJF1059-1999）等效采用了（GUM）的内容，该规范已为中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可文件《测量不确定度评估和报告通用要求》（CNAS-CL07:2006）所引用。CNAS的认可规则中要求校准实验室和开展自校准的检测实验室制定测量不确定度评估程序并将其用于所有类型的校准工作。要求检测实验室制定与检测工作特点相适应的测量不确定度评估程序，并将其用于不同类型的检测工作。
测量不确定度概念，从上世纪八十年代末期引入计量领域。经过几十年的不断研究发展，已从科学家的研究探讨发展阶段到应用阶段，从计量领域扩展到测量学的其它领域。
在报告测量结果时不仅要给出测定的量值是多少，还应给出以数量表示的该值分散程度是多少，它是测量质量的指标，用于判断该测定值的可靠程度，在过去，习惯用误差、准确度概念来描述测量的准确程度，误差定义为测量结果减去被测量真值。准确度定义为测量结果与被测量真值之间的一致程度，由于真值多数情况下未知，因此误差和准确度很难得到，它们只是一个定性概念，不能用明确定量的数字表示。同样在误差分类时，通常使用随机误差、系统误差等，由于定义本身的局限，在实际判断时，这些误差很难区分，因此引进不确定度概念。
这次培训内容包括：
① 误差和测量不确定度的基本概念；合格评定与不确定度的关系；测量不确定度的由来及正确表示测量不确定度的意义；标准不确定度的A类评定、B类评定及合成；扩展不确定度的评定及包含因子的选择；测量不确定度实例；
② 测量不确定度评估和报告通用要求；
③ 能力验证结果的统计处理和能力评估指南；
④ 能力验证样品均匀性和稳定性评价指南；
⑤ 量值溯源要求实施指南；
⑥ 测量不确定度要求的实施指南；
⑦ JJF1059《测量不确定度评定与表示》；
⑧ 最佳测量能力评价指南
能聆听这样的国家级不确定度评定泰斗的讲解是难得的，过瘾的，如他所说，对于不确定度的评定众说纷纭，即使过去在国家计量院也有四大流派。他将不确定度规范制定中一个个典故娓娓道来，对GUM及JJF-1059的讲解廓清了我的一些疑惑。另外，他是GB/T27025（IDT ISO/IEC17025）的起草者之一，对于标准的理解也很到位。偶尔谈一下如期间核查，方法确认，测量溯源性，计量检定/校准证书的使用等都令人茅塞顿开。
但鉴于许多同事对不确定度接触较少的现状，我建议施教授采用互动式教学，给大家压力。或者考试，或者请大家分组讨论，自己评估现实的测试问题，上台演讲，请施老师点评，这样会收到实效。最后一天的试验，证明这样做是有效的。JK提供了过去的评定实例，一些同事提出了现有测试的评定，有些评定如GAVIN部门的功率测试的类型，连施老师也未碰到过。但经过探讨，问题即可辩明。这次发现，JK对不确定度有深入研究，几位实验室自校准的同事，电气实验室的同事都有良好的评定，令人欣喜。
我打算在公司的质量通讯中设立一个固定的栏目：“不确定度评定俱乐部”，或“不确定度评定园地”，刊登各地典型的不确定度评定例子，或者大家的学习体会，在公司掀起学习不确定度的热潮。比如，JK的几个物理项目，GAVIN的电气项目，玩具的自校准项目等，都有一定的水平，欢迎投稿。
从我的观察看，上海公司化学实验室具有很高的不确定度普及程度，实验室几乎所有有量值要求的都建立了不确定度评定模型，而且开发了VB小程序，可自动计算，用户只要输入数据，不用一分钟即有结果。达到了UKAS所提倡的日常应用的水平。相比之下，一些实验室还停留在向CNAS展示几个例子的水准，提高空间很大。
不确定度评定越普及，对于降低测试不准的风险帮助越大，这样的认识才是到位的，它可以实实在在地贡献于实验室的可持续发展。
测量不确定度： 表征合理的赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。
（1）测量不确定度定义为“与测量结果相联系的参数，表征合理的赋予被测量值的分散性”，从这个定义可以看出，不确定度是对测量结果而言，表达这个结果分散程度的，因此它可以用定量的数字来描述，即它是一个定量的概念。
（2）从广义讲，不确定度意为对测量结果正确性的可疑程度。
（3）测量不确定度由多个分量组成，其中一些分量可由测量列结果按统计分布评定，以实验标准差表征，另一些分量不是用统计方法算出，而是基于经验或其他信息按假定的概率分布评定，也以标准差表征。
（4）不确定度恒为正值。
培训适合于：事业单位检测、校准、产品质量检验机构负责人和工程技术人员；国家各行业主管计量、质量检验机构负责人和工程技术人员；从事医、药检验、食品卫生监督、化学工业、环境监测、石油、天然气工业、水处理工业、冶金和矿产工业、食品与饮料及工业分析与仪表工业等测量实验室及计量管理部门和广大用户和制造厂中技术人员、和大专院校的相关专业研究人员。
|
序号
|
测量误差
|
测量不确定度
|
|
1
|
有正号和负号的量值，其值为测量结果减去被测量的真值。
|
无符号的参数，用标准差或标准差的倍数或置信区间的半宽表示。
|
|
2
|
表明测量结果偏离真值。
|
表明被测量的分散性。
|
|
3
|
客观存在，不以人的认识程度而改变。
|
与人们对被测量、影响量及测量过程的认识有关。
|
|
4
|
由于真值未知，往往不能准确得到，当用约定真值代替真值时，可以得到其估计值。
|
可以由人们根据实验、资料、经验等信息进行评定，从而可以定量确定。评定方法有A、B两类。
|
|
5
|
按性质可分为随机误差和系统误差两类，按定义它们都是无穷多次测量情况下的理想概念。
|
不确定度分量评定时一般不必区分其性质，如需区分时应表述为：“由随机效应引入的不确定度分量”和”由系统效应引入的不确定度分量”。
|
|
6
|
已知系统误差的估计值可以对测量结果进行修正，得到已修正的测量结果。
|
不能用不确定度对测量结果进行修正，在已修正测量结果的不确定度中应考虑修正不完善而引入的不确定度。
|