河南省土壤肥料站 馬振海

實(shí)驗(yàn)室檢測不確定度評定

河南省土壤肥料站 馬振海

《檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定評審準(zhǔn)則》第4.5.15條款規(guī)定，檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)需要建立和保持應(yīng)用評定測量不確定度的程序。其釋義指出，檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)申請資質(zhì)認(rèn)定的檢驗(yàn)檢測項(xiàng)目中，相關(guān)檢驗(yàn)檢測方法有測量不確定度的要求時，檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)建立和保持應(yīng)用評定測量不確定度的程序，作為評審時檢驗(yàn)檢測結(jié)果的必需應(yīng)有的程序，檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)給出相應(yīng)檢驗(yàn)檢測能力的評定測量不確定度案例。若檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)申請資質(zhì)認(rèn)定的檢驗(yàn)檢測項(xiàng)目中無測量不確定度的要求時，檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)可不制定該程序。鼓勵檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)在測試出現(xiàn)臨界值、進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量控制或客戶有要求時，采用測量不確定度方法?？梢姕y量不確定度評定在解決當(dāng)報(bào)告值與合格臨界值接近時的判定問題，滿足客戶需要，符合檢測方法等方面具有重要作用。筆者認(rèn)為，測量不確定度評定應(yīng)從以下幾方面入手。

一、建立測量的數(shù)字模型

給出被檢測參數(shù)（輸出量）與直接測量的參數(shù)（輸入量）的關(guān)系式。

Y=f(x1，x2，……xn)

二、分析不確定度的來源

從檢測使用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、測量方法和測量設(shè)備、環(huán)境條件、被檢測樣品的性能和狀態(tài)、所用試劑和消耗材料以及操作人員等方面找出影響因素，分析不確定度的來源?？蓮囊韵聨追矫婵紤]：

（一）被測量的定義不完整。

（二）復(fù)現(xiàn)被測量的方法不理想。

（三）取樣的代表性不夠。

（四）測量過程中對環(huán)境影響的認(rèn)識不恰如其分或?qū)Νh(huán)境的測量與控制不完善。

（五）對模擬式儀器的讀數(shù)存在人為偏移。

（六）測量儀器性能（靈敏度、分辨率、穩(wěn)定性等）的局限性。

（七）測量標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度。

（八）引用數(shù)據(jù)或其他參數(shù)的不確定度。

（九）在相同條件下被測量在重復(fù)觀測中的變化。

三、不確定度各分量的評定

（一）標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定以標(biāo)準(zhǔn)差表示的測量不確定度稱之為標(biāo)準(zhǔn)不確定度。用對觀測列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法，來評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度，稱之為不確定度的A類評定。

A類評定首選的統(tǒng)計(jì)方法叫試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的貝賽爾法，即觀測值的試驗(yàn)方差按下列公式計(jì)算：

在重復(fù)條件下得出幾個觀測結(jié)果 Xk，式中 S2（Xk）是 Xk的概率分布的總體方差X2的無偏估計(jì)，其正平方根S（Xk）表征了Xk的分散性。確切地說，表征了他們在上下的分散性。S（Xk）稱為樣品標(biāo)準(zhǔn)差或試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，表示試驗(yàn)測量列中任一次測量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差。通常以獨(dú)立觀測列的點(diǎn)求平均值作為測量結(jié)果，測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（二）標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評定

用不同于對觀測列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來評定的標(biāo)準(zhǔn)不確定度（即非統(tǒng)計(jì)方法），稱之為不確定度的B類評定。

B類不確定度的評定可以確定測量值的上限a-和下限a-，再結(jié)合經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的分布類型和復(fù)蓋因子k，可按下式計(jì)算B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

式中：U為測量值的區(qū)間半寬度。

獲得B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的信息來源主要有：

1.以前的觀測數(shù)據(jù)。

2.對有關(guān)技術(shù)資料和測量儀器特性的了解和經(jīng)驗(yàn)。

3.生產(chǎn)部門提供的技術(shù)說明文件。

4.校準(zhǔn)證書、檢定證書或其他文件提供的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確度的等級或級別，包括目前還使用的允許誤差、極限誤差等。

5.手冊或某些資料給出的參考數(shù)據(jù)及其不確定度。

6.規(guī)定試驗(yàn)方法的國家標(biāo)準(zhǔn)或類似技術(shù)文件中給出的重復(fù)性γ或復(fù)現(xiàn)性R。

為了與A類不確定度合成，應(yīng)將所獲得B類不確定度信息，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)不確定度。如證書給出U或Up，將分別除以K或Kp，即u（xi）=U/K或Up/Kp；如已知信息γ或R時，則測量結(jié)果不確定度為：U（Xi）=γ/2.83或 R/2.83。

當(dāng)我們不確切知道k值時，可根據(jù)其查JJF1059-1999找出k和u（xi）的關(guān)系。

四、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（U c）的評定

當(dāng)測量結(jié)果是由若干個其他量的值求得時，按其他各量的方差（不確定度）或（和）協(xié)方差算得的標(biāo)準(zhǔn)不確定度稱之為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

（一）如果已知不確定度所包含若干個不確定度分量的值，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度UC可用下式計(jì)算：

（二）如果被測量Y由N個輸入量X1，X2，......XN的函數(shù)關(guān)系確定

被測量Y的估計(jì)值為y，輸入量X1，X2，......XN計(jì)值分別為x1，x2，......xN，由上式得：

此時合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度用Uc（y），可用被稱之為不確定度傳遞定律的公式計(jì)算（見下式）。

（三） 擴(kuò)展不確定度U的評定

擴(kuò)展不確定度為確定測量結(jié)果區(qū)間的量，合理賦予被測量之值分布的大部分可望含于此區(qū)間。也就是對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以包含因子得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度。a 在合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度Uc（g）確定后，乘以一個包含因子k，即U=k Uc（ζ）

k取2～3，一般取2。

擴(kuò)展不確定度數(shù)值修約時一般只進(jìn)不舍。

（四） 測量不確定度的表達(dá)

在表達(dá)測量不確定度時，首先要說明采用什么方法、測量什么對象（參數(shù)）、參數(shù)值（含量）的范圍。其次說明是合成不確定度還是擴(kuò)展不確定度。