检定中测量不确定度的应用及注意事项

检定中测量不确定度的应用及注意事项

摘要：使用千分尺等通用量具测量时，除了在使用时依规进行，防止不合理

操作及磕碰等现象，减少误差对测量结果的影响外，还要进一步了解其检定和测

量结果的不确定度，这样才能更好地使用和维护，使外径千分尺满足现代化测量

精度的要求，为生产、生活服务。本文对检定中测量不确定度的应用及注意事项

进行分析，以供参考。

关键词：计量检定；测量不确定度；应用；注意事项

引言

在机械产品的制造及装配过程中，各零件其几何尺寸与形位误差的测量，是

保证机械装备可靠性和安全性的关键因素。然而由于存在测量误差、被测量的定

义不完整以及测量方法不够理想等因素的影响，其被测量真值很难被准确的反映

和复现，此时测量结果通常带有不确定性。测量不确定度用于对测量结果的准确

性及其质量进行定量的表示，在几何量检测中分析其测量不确定度对于保证机械

零件后续的加工精度以及装配质量至关重要，因而如何基于测量不确定度的来源，对测量结果不确定度予以合理的评定和分析，在计量检测领域是十分重要的。

1测量不确定度原理

测量不确定度，就是对一个测量结果的可信性、有效性的怀疑或不肯定。该

方法首先对被测量对象进行选取，并进行参数化设计，从而获得目标在一定范围

内的分布情况。在校验中，测量员必须将某一特定的数值结果与概率资料相结合，画出一段范围，然后利用预先设定的参数，对测量过程中的错误进行校正。其检

验结果的准确性直接关系所用的标准仪器的量值传输效果，以及计量仪器的校准

数据。

2测量不确定度的来源

测量过程中导致不确定度的来源很多，常见的主要有以下几类：（1）被测量的定义不完整；（2）复现被测量的测量方法不够理想；（3）取样的代表性不够，即被测样本不能代表所定义的被测量；（4）对测量过程受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；（5）对模拟式仪器的读数存在人为偏移；（6）测量仪器的计量性能（如灵敏度、鉴别力、分辨力、死区及稳定性等）的局限性；（7）测量标准或标准物质提供量值的不准确；（8）引用的数据或其他参量值的不准确；（9）测量方法和测量程序的近似和假设；（10）在相同条件下被测量在重复观测中的变化。通常，在对测量结果其不确定度来源进行分析时，可以从测量仪器、测量环境、测量方法以及被测量等方面进行全面的考虑，应尽可能地做到不遗漏、不重复，尤其要考虑对测量结果影响较大的不确定度来源。

3不确定度和误差的区别

在常规的计量校准工作中，工作人员常常会把不确定度视为误差，这样的看法并不科学。实际上，不确定度与误差有很大差别。不确定度是对被测量值的不能肯定的程度，而误差是指实际测量值与标准值的差异。很显然，两者之间有本质的不同。在相同的被测对象中，误差的数目不受方法的影响，并且测量条件不会对误差产生直接的影响。在具体的计量校准工作中，工作人员在汇报计量设备和计量体系时，应当给出一个清晰的计量结果。同时，还要澄清测量工作的不确定性。在测量中，若检定范围比较大，则应按量程划分，以厘清各区段之间的不确定性。只有这样，才可以比较和分析最大和最小的不确定度，以测量不确定度为主要的计量检定基准。同时，工作人员也要在不确定度的基础上进行标记。

4测量不确定度与测量误差理论在量值传递中的适用性讨论

(1)在测量标准装置建立过程中，如果测量标准作为一台或一组设备，其技术性能是按通常方式用准确度等级或最大允许误差描述的，则可直接用来表述测量标准性能，不必评定其测量标准的不确定度；在进行量值传递时，直接引用或核算其最大允许误差开展计量检定工作，有时为了追求表达形式，为评定测量标准的不确定度而评定，反而适得其反，引起混乱。(2)如果无法用上述方法直接表达测量标准性能时，则可利用测量不确定度理论进行评定，给出结果以描述其

性能。但在由同类规格仪器组成的测量标准中，对各参量进行测量不确定度评定时，需要对不确定度分量的种类、遵循的概率分布及相关模型进行统一和规范，

否则对于本没有统一标准答案的测量标准不确定度分析，不同机构得出的结果相

差较大，无法保证对同类测量标准不确定度评定结果的一致性。(3)符合量值传

递比要求，对被测对象开展计量检定或校准时，即使所依据的是校准规范，但所

用测量标准设备复现出的量值为“真值”，按“测量值－标准值（真值）＝示值

误差”进行运算（有的校准规范中，如JJF1048-1995《数据采集系统校准规范》

等也明确要求标准设备与被校准设备的误差限比值不大于1/4），不用考虑所测

得的示值误差中包含的测量不确定度成分，直接根据判定规则给出合格与否的结论，此时的测量标准所复现的量值对于被检定或被校准对象而言，其包含的不确

定度分量实际上是可以忽略不计的，此时，如果再对测量结果进行不确定度分析，反而是“画蛇添足”。(4)不符合量值传递比要求，对被测对象开展计量校准或

计量比对时，所选测量标准设备所复现出的不能视为“真值”，需要考虑测量标

准及测量过程所包含的不确定度，通过测量不确定度评定，给出测量结果的不确

定度。但是，对下级计量机构溯源的最高测量标准（实际上属于强制检定范畴），在没有更高测量基准能按1.4或1.3原则进行量值传递时，上级机构需要给出检

定结论，否则，简单给出测量不确定度，让用户判定存在一定困难，把对测量标

准合格与否的判定任务推给用户，也违背了上级计量机构对下级机构进行计量帮

扶的精神。

5计量检定中对测量不确定度的应用分析

5.1以测量装置为例

计量检定工作中，使用的测量系统及测量装置精度决定了最终测量结果的有

效性。在测量装置中应用测量不确定度，可以根据测量过程、测量结果，对不确

定度标准进行确定，并对其进行有效扩展。以车辆计时计价器为例，与民众的日

常出行密切相关，当此类仪器不精准时，会出现多收费、少收费的情况，容易给

交易双方造成实质性影响。在对此类装置进行计量检定时，可以借助收费时段的

差异对其不确定度进行计算，然后通过对分散化数据的整合，最终生成标准不确

定度。同时结合计算出其扩展不确定度。这样做，实质上补充了测量报告，涵盖