侯亞萍

摘要：自2000年測量新國標出臺以來，測量不確定度已經(jīng)得到了各大實驗室的認可，并被廣泛應用在計量認證的準備工作中。另外，《檢測和校準實驗室能力的通用要求》中規(guī)定：實驗室檢測和校準的工作必須加入測量不確定度的評定流程，以體現(xiàn)出該實驗室的管理水平和測試水平。本文就不確定度的理論概念做出解析，并做出A、B兩類不確定度的估算說明，以期為相關領域的研究應用提供理論參考。

關鍵詞：測量不確定度；專業(yè)術語；A類；B類；

引言

1970年以后，測量不確定度的概念開始在測量領域普及開來，大大提高了測試結果的邏輯性和可操作性。經(jīng)過不斷地補充說明，測量不確定度在國際范疇已經(jīng)有了較為統(tǒng)一的理論基礎和評估方法。我國也于2000年頒布了《檢測和校準實驗室能力的通用要求》明確規(guī)定了測量不確定度評估在實驗室進行測量工作時不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

一、測量不確定度理論解析

測量不確定度的國際領域概念自1963年誕生以來雖屢經(jīng)補充說明，但仍舊是一個難以被理解的復雜概念，尤其是進入21世紀以來，我國關于各種實驗測量的學術研究也豐富起來，不少學者對于測量不確定性的國際定義也提出了不同的看法。本文中對測量不確定度的定義也有著自己的理解：由于存在測量誤差，用來表征真實測量值所處范圍的量就是測量不確定度。

通常情況下，任何實驗都要給出本次的測量結果，我們用X來表示。但是，為了表示真實測量值的存在范圍，我們額外引入描繪參數(shù)不確定度，用U來表示。所以，結合不確定度的基本定義，我們可以將試驗結果真實測量值的存在區(qū)間為（X-U，X+U）或（X±U）。

二、測量不確定度專業(yè)術語介紹

測量不確定度的概念雖然雖然用簡短幾個字就能表述，但要真正的參悟其中的含義并學以致用還要涉及到很多專業(yè)術語的理解，包括不確定度A類評定、不確定度B類評定、測量誤差、置信概率、修正值等，其具體列舉與描述詳見表2-1。

三、測量不確定度的估算

為了方便對比A、B兩類不確定度的估算，我們用同一個試驗標本進行說明，例：現(xiàn)對一種不明液體進行6次標準相同的常規(guī)操作，測定其中的鋇元素的含量，6次測定結果分別為10.1μg/L、9.99μg/L、9.96μg/L、10.4μg/L、10.1μg/L、10.1μg/L。

（1）A類不確定度估算

A類測量不確定度是按統(tǒng)計方法獲得。在標準相同的試驗規(guī)則下重復進行的次數(shù)為n，每次實驗產(chǎn)生的結果為Xn，平均值為X。因為每次實驗的結果都會受到各種因素的影響，所以Xn不一定相同，與X之間存在著差值，表示為Xn-X。測量值的估算方差為S2（Xn）。另外，假如用每次測量結果的平均值X作為本次測量實驗的結果，可以直接得出本次測量實驗的標準差為S（X）=S（Xn）/n，與標準不確定度是等值的。

由實驗標本可知：

1）測量次數(shù)：n=6；

2）測量結果平均值：X=10.11μg/L；

3）估計方差S2（Xn）=1/（n-1）*∑（n，n-1）（Xn-X）2=0.0604；

4）合成標準不確定度Ua（X）=S（X）=S（Xn）/n=0.245μg/L；

5）擴展標準不確定度Uc1（X）=S（X）*K*100%=4.8%（k=2）。

（2）B類不確定度估算

B類測量不確定的估算數(shù)據(jù)不僅僅來自于試驗標本中的檢測結果。在《測量不確定度評定與表示》中明確規(guī)定：將實驗的測量結果分布區(qū)間（Xmin，Xmax）視為一個寬度，用A表示，則它的一半為a。那么每次實驗的測量結果Xn會以百分百的概率發(fā)生在（Xn-a，Xn+a）的表示區(qū)間內。我們可以根據(jù)測量結果的分布勢態(tài)估計出標準不確定度U（Xn）=a/i，其中i與分不勢態(tài)有關，具體如表3-1，其中，當相關資料指定了擴展不確定度Uc和包含因子k時，合成標準不確定度可以表示為U（Xn）=Uc/k。

根據(jù)試驗樣本的描述，本次B類測量不確定度中的合成因素有取樣、稱重、純度、測量偏差等，相應的不確定度如下：

1）取樣不確定度：U1=試管誤差/i=0.5/1.73=0.29%；

2）稱重不確定度：U2=稱重誤差/i=0.0002/1.73=0.0072%；

3）純度偏差：U3=雜質容量誤差/i=0.008/1.73=0.045%；

……

根據(jù)以上列舉的各個不確定度分量，我們可以得出B類不確定量為：Ub（X）=（U12+U22+……+UN2）1/2=3.62%。

通過B類不確定度估算擴展標準不確定度離不開A類不確定度的結算數(shù)據(jù)，結合上面的分析可得：Uc2（X）=（Ua（X）2+Ub（X）2）1/2=4.76%，與前文分析的依靠A類不確定度估算的擴展標準不確定度相差無幾。

四、結語

測量不確定度是一個復雜的概念，涉及到了很多表面意思相近的專業(yè)術語，很容易引起使用者的誤解。本文在測量不確定度定義解析的基礎上，對相關專業(yè)術語做了補充說明，并對A、B兩類不確定度的估算做了對比分析，希望對提高人們的相關認知水平有所幫助。

參考文獻：

[1]張智慧.ADC的測量不確定度評估方法研究[D].陜西科技大學，2015.

[2]陳芷.虛擬儀器算法的測量不確定度評估方法研究[D].上海應用技術大學，2016.

[3]趙海鷹.幾種測量不確定度A類評定方法的比較[J].計量與測試技術，2017，44（12）：53-55.