检测实验室不确定度评定

检测实验室如何作好测量不确定度的评定

检测实验室开展测量不确定度评定的必要性

一个测量结果应有相应的表示测量结果质量的指标，以便于那些使用测量结果的人评定其可靠性。要测量就会有不确定度，测量结果的水平高低与测量结果的使用直接相关，所以测量结果的价值应有一个统一的度量尺度，国际上推荐使用的不确定度就是这种度量的尺度。不确定度愈小，测量水平愈高，测量结果的使用价值愈高；反之亦然。长期以来，误差和误差分析已成为评价测量结果质量的重要部分，但是大多数测量结果的误差都具有相对性。因此，用误差来定量表示测量结果的质量是不科学和不合理的，而测量不确定度作为测量结果质量的量化指标越来越受到世界各国测量领域的重视。我国实验室认可与国际的接轨，使在测量不确定度的表达和计算方面与国际建议相一致已势在必行。

作为检测实验室，它出具的检验结果（数据、参数），尽管已经到了量值传递的末端，但它也是传递过程中的一个环节，可以说，前边的每一个传递过程提出的不确定度，都是为我们最终一个环节——检测结果的可靠性服务的，最终产品质量检验数据的可靠性到底有多高，检测人员应具备评价的能力。

作为进行校准的检测实验室，它的部分测量设备（也包括部分非标设备）是经过自校准后进行产品检测工作的，自校准的过程，是一个量值传递的过程，且不是在传递的末端，对于这个过程的不确定度的评定和对校准实验室的要求就同样重要。

作为一个综合性产品质量检测实验室，一般都是进行自校准的检测实验室，既要按照标准要求做好出具检测结果不确定度的评定，又要对自校测量设备的测量不确定度进行评定。能否做好这项工作，已成为评价一个实验室技术质量保证能力的重要要素。由此看来，每一个检验人员掌握这一评定技术能力是非常必要的。

检测实验室如何遵循标准，做好测量不确定度的评定工作

GB/T15481-2000规定：“检测实验室应具有并应用评定测量不确定度的程序。某些情况下，检测方法的性质会妨碍对测量不确定度进行严密的计量学和统计学上的有效计算。这种情况下，实验室至少应努力找出不确定度的所有分量且做出合理评定，并确保结果的表达方式不会对不确定度造成错觉。合理的评定应依据对方法性能的理解和测量范围，并利用诸如过去的经验和确认的依据。”这是GB/T15481-2000对检测实验室提出的测量不确定度的评定要求。那么，要做好这项工作，首先要搞清楚不确定度的来源和适用范围。

一、测量不确定度的可能来源

1.被测量的定义不完整；

2.复现被测量的测量方法不理想；

3.取样的代表性不够，即不能代表所定义的被测量；

4.没有充分了解环境条件对测量过程的影响，或对环境条件的测量与控制的不完善；

5.模拟仪表读数时存在人为偏移；

6.仪器计量性能（如灵敏度、分辨力、死区及稳定性等）的局限性；

7.测量标准和标准物质的不确定度；

8.引用的数据或其他参量的不确定度；

9.测量方法和测量过程中引入的近似值及假设；

10.在相同条件下被测量在重复观测中的变化。

未被认识的系统影响也会导致误差的出现，但在不确定度评定中不可能予以考虑。

上述来源中涉及到的检测方法所带来的不确定度，GB/T15481-2000已加以说明：“某些情况下，公认的检测方法规定了测量不确定度主要来源的值的极限，并规定了计算结果的表示方式，这时实验室遵守该检测方法和报告的说明，可以不再考虑给出检测方法所带来的不确定度。”由此我们可以理解为，公认的检测方法就是国家、行业标准中所规定的检验方法，这些方法对使用仪器设备的技术参数、检验环境条件、抽取样品的程序和方法、检验的流程和检验数据的运算处理都有了非常具体的要求。检验方法在编制时，就已经考虑了可以将不确定度减少到最小，使之对检测结果几乎没有影响。

二、不确定度的评定在检测实验室的适用

1.当不确定度与检测结果的有效性或应用有关时；

2.当客户指令中有要求时；

3.当不确定度影响到对规范限度的符合性时（即测试结果处于临界值附近时，不确定度区间宽度对判断符合性有重要影响）。

上述情况，在检测报告中需提供有关不确定度的信息。不过，评定测量不确定度的工作还不仅限于在检测结果中加以考虑。GB/T15481-2000规定：“校准实验室或进行自校准的检测实验室，对所有的校准和各种校准类型，都应具有并应用评定测量不确定度的程序”。也就是说，不管是检测实验室还是校准实验室，只要是在做量值的传递工作，就应根据实际误差来源情况评定测量的不确定度。

三、检测实验室开展不确定度评定的应用方法

1.有关定义和说明

测量不确定度：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，称为测量不确定度。

测量不确定度意味着对测量结果的可信性、有效性的怀疑程度，是定量

说明测量结果的质量的一个参数。

不确定度的A 类评定：用对观测列进行统计分析的方法，来评定标准不

确定度。

不确定度的B 类评定：用不同于观测列进行统计分析的方法，来评定标

准不确定度。

合成标准不确定度：当测量结果是由其他量的值求得时，按其他各量的

方差或（和）协方差算得的标准不确定度（可以理解为一种误差分散性的平方为

方差，两种误差共同产生的分散性称为协方差）。

扩展不确定度：扩展不确定度是确定测量结果过区间的量，合理赋予被

测量之值分布的大部分可望含于此区间。即被测量的值以某一可能性（即置信水

平）落入该区间中。

由于测量不完善和人们的认识不足，所得的被测量值具有分散性。为了

表征这种分散性，测量不确定度用标准偏差表示。在实际使用中，往往希望知道

测量结果的置信区间，因此规定测量不确定度也可用标准（偏）差的倍数或说明

了置信水准的区间的半宽度表示。为了区分这两种不同的表示方法，分别称他们

为标准不确定度和扩展不确定度。

vi 输入估计值xi 的标准不确定度u （xi ）的自由度。在A 类标准不确

定度的评定中，自由度用来表明所得到的标准（偏）差的可靠程度。它被定义为

“在方差计算中，和的项数减去对和的限制数”。通常限制数为1，因为至少要

观测一次，而多测的n-1次是由测量人员自由选定的，故自由度v =n-1。B 类不

确定度分量的自由度与所估计的标准不确定度u （xi ）的相对标准不确定度△

u(xi)/u(xi)有关。其关系式vi ≈1/2[ △u(xi)/u(xi)]-2 。测量不确定度是衡

量测量结果质量的，而自由度是衡量不确定度评定质量的。

r （xi,xj ）输入量xi 与xj 的输入估计值xi 与xj 的估计相关系数：r

（xi,xj ）=u （xi,xj ）/u （xi ）u （xj ）。

ci 偏导数或灵敏系数：ci= i

x f ∂∂ 上式是基于y=(x1,x2,……,xn)的泰勒级数的一阶近似，称为不确定度

的传播律。它描述输出估计值y 如何随输入估计值 的变化而变化。

k 包含因子（覆盖因子），用于与输出量估计值y 的合成标准不确定度

uc(y)相乘，以得出扩展不确定度U=kuc(y)的包含因子，由此，可给出一个具有

较高置信概率的区间，Y=y ±U 。