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生于扬州,学前随父母去过西安、长沙、桂林、昆明、合川,小学在重庆,中学在上海,50年到北京国立高工读书,并在北京工作,70年来三线工作.82年定居成都.95年退休.游戏智慧是47年随父亲皈依贡戛活佛的法号.一生奉献于我国的计量事业,工作勤勤恳恳,刻苦钻研,事业略有所成.退休后致力于总结多年工作中的经验.子女均自立,一代更比一代强.尽享天伦之乐.

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仪器特性评定中的最大允差和测量不确定度 作者:陈敏 杨欣  

2009-01-06 16:21:56|  分类: 计量基础知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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仪器特性评定中的最大允差和测量不确定度

陈敏 杨欣

(江西省计量测试研究院,江西 南昌 330002)

原载《中国测试技术》2008年第5期33-36页

摘 要:在产品设计和仪器采购中,用测量不确定度来表述仪器的特性指标会出现歧义。根据定义,测量不确定度是一个与测量结果相关的参数。实际测量数据也证明,对相同型号仪器的相同参数进行复现性测量,可能会有不同的测量不确定度,所以用测量不确定度作为仪器的特性评定参数是不妥的。当测量不确定度作为标准物质、单一参数的计量仪器和检定装置的技术参数时,我们应如何理解,作者提出了自己的看法。

关键词:测量仪器特性评定;测量结果;测量仪器的示值误差;最大允许误差;测量不确定度

中图分类号:           文献标识码:        文章编号:1672-2948 (2008)00-0000-00

The maximum permissible and uncertainty measurement in Evaluation of the Characteristics of measuring instrument

CHEN Min,YANG Xin

(Jiangxi Institute of Measurement and Testing, Nanchang,330002,China)

Abstract: We may get different meanings when uncertainty measurement is used to represent the characteristics of measuring instrument in the design of production and the purchase of instrument According to the definition, uncertainty measurement is a parameter related with the result of a measurement. Practical measure data show that we may get different uncertainty measurements when we do the reproducibility of measure to the same parameter in the same type of instrument. Uncertainty measurement is not suitable to be used to represent the characteristics of measuring instrument. The author puts forward his opinions to how to comprehend when uncertainty measurement is used as a technical parameter of reference material, single indication of measuring instruments and Standards of measurement .

Key words: Evaluation of the Characteristics of Measuring Instrument;Result of a Measurement;Error Indication of Measuring Instrument; Maximum Permissible; Uncertainty Measurement;

1  引言


如何评定(制定)测量仪器的计量特性,在JJF1094-2002《测量仪器特性评定》[1]中有明确的规定。可是在我们日常工作中经常遇到这样的情况:在采购测量仪器、进行测量仪器新产品开发(验收)时我们发现在仪器的技术指标中除了有准确度等级(最大允许误差)外,同时还有仪器的不确定度,或称“仪器的测量不确定度”。在国家计量技术规范JJF1033—2001《计量标准考核规范》[2]的附录表格《计量标准考核(复查)申请书》和《计量标准技术报告》中对所采用的计量标准器具、配套设备技术指标,要求填写“不确定度或准确度等级或最大允许误差”。笔者理解,此种提法,可能造成概念上的混淆,在操作上会有见仁见智的问题。本文对测量仪器特性评定中的不确定度和最大允许误差的定义以及它们之间相互关系进行阐述和分析;如何制定和评价测量仪器的特性指标;如果有用测量不确定度来表述测量仪器的特性评定指标,我们如何解读等问题;愿与同行进行商榷和探讨。

2  测量误差、准确度和测量不确定度

误差,在多数情况下是指测量误差,它的定义是:测量结果与被测量真值(约定真值)之差[3]。误差通常可分为两类:系统误差和随机误差。误差是客观存在的,根据定义,它应该是一个确定的值。测量仪器的最大允许误差在技术规范、规程中规定的测量仪器允许误差的极限值,称为“最大允许误差”或“允许误差限”。一般用于制造厂对某种型号仪器所规定的示值误差的允许范围。

测量仪器的准确度是测量仪器给出接近于真值的响应的能力程度[4]。由于测量仪器准确度是定性的概念,实际应用中人们需要以定量的概念来进行表述,以具体确定测量仪器的示值接近于真值的能力的大小,如准确度等级。准确度等级与测量仪器的最大允许误差的关系符合一定的计量要求,使误差保持在规定极限以内的测量仪器计量体现的表述方法。准确度等级是在规定条件下,测量仪器的计量性能要求达到规定的允许误差内所划分的准确度的等别或级别,它反映了测量仪器的示值接近真值的具体程度,所以准确度等级是测量仪器最具概括性的特性。有时我们一看到某计量仪器的准确度等级,就可知道该仪器的最大允许误差。当然,在计量领域中,由于所涉及的行业和领域比较多,此种关系,不能一概而论。

测量不确定度根据《JJF 1001-1998通用计量术语及定义》的定义为: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。

根据定义,测量不确定度表示被测量之值的分散性,是与测量结果相联系的参数。因此不确定度表示的是一个区间,即测量结果所分布的区间。测量不确定度是测量者经过分析和评定得到,合理赋予给测量结果的,因此测量不确定度将或多或少与评定者有关,因而与人们对被测量、影响量及测量过程的认识有关;例如与人的经验、知识范围和认识水平等有关[5]。定义中的“合理”是指应该考虑各种因素对测量结果的影响所做的修正,特别是测量应处于统计控制状态下,即处于随机控制过程中。也就是说测量应在重复性条件或复现性条件下进行。

示值误差是用于评价测量仪器特性的,而测量结果不确定度是用于评价测量结果质量的,二者存在很大区别〔6〕,在数值上并无确定的关系。测量结果可能非常接近于真值,此时其误差很小;但由于对不确定度来源认识不足,评定得到的不确定度可能很大。也可能测量误差实际上较大,但由于分析估计不足,评定得到的测量不确定度却可能很小,例如当存在尚未发现的较大系统误差时〔7〕。

 

3 测量不确定度的不适用之处

我们在实际应用中也可以发现用测量不确定度作为测量仪器的评定参数时不合适的例子。笔者最近参加了一台计量设备新产品的鉴定,在该新产品的设计(课题)任务书中同时有“最大允许误差”和“测量不确定度”两个技术指标。前者可以通过量值溯源方便地得到,而后者的评定,则在专家中则产生了分歧,由于被鉴定新产品和用于检定该产品的标准器均属计量仪器,在现场测量得到的测量重复性的标准偏差s不是很一致,导致不确定度评定中的A类评定数据有很大的差异,“测量不确定度”这项评定指标无法得到一致认可。

类似的情况在我们用“测量不确定度”来评价测量仪器时会经常遇到。

根据测量不确定度的定义,测量不确定度是与测量结果相联系的参数,意指测量不确定度是一个与测量结果相关的参数。既然不确定度是与测量结果相联系的参数,因此用它来表示测量仪器的特性可能不妥,只有测量结果的具体数据(或称示值误差)才具有不确定度〔8〕。

根据测量不确定度评定的要求:如果计量标准器可以检定或校准多个仪器的参数,则应分别给出各参数的测量不确定度;如果检定或校准的测量范围很宽应按有关计量检定规程或计量技术规范中所采用的方法来表示或根据测量范围分段给出其测量不确定度。在这种情况下,用测量不确定度作为测量仪器的评定参数,可能会显得十分复杂。

4 几点看法

经过以上的讨论,本文提出以下看法:

4.1 测量不确定度是表征测量结果的参数,应和测量数据相联系,一般不与测量仪器相联系〔9〕。

4.2测量仪器的特性评定指标不适用测量不确定度,因为测量不确定度是与所用标准器、测量者在一定的环境条件下得到的测量数据相联系的参数,用不同的标准器、由不同的测量者在相应技术规范规定的、但又不尽相同的环境条件下来评定测量仪器,根据测量不确定度的评定方法,被评定仪器的同一示值会有不同的测量不确定度,无法表示该仪器的特性。

4.3对标准物质或单一参数的计量仪器在给出测量数据时同时给出测量不确定度的。应该明确:在这种情况下,该测量不确定度就是所给出参数的测量不确定度。4.4测量不确定度可用来表示一个校准机构(用一种装置)对某一仪器或参数的校准能力;测量不确定度还可以用来表示某一检定装置的测量能力。必须明确:在这种情况下,是用该装置对被校仪器校准得到的测量参数,测量不确定度针对的是具体的被校仪器的参数,而不是指相应检定装置中的测量仪器获得的标准值的测量不确定度,该测量结果和测量结果的不确定度应该用最佳测量能力的定义对测量环境和其他测量条件进行约束。

4.5测量仪器特性评定应该用JJF 1094-2002的方法,在1094中对测量仪器特性评定归纳了10项评定技术指标,其主要有〔示值〕误差、重复性、 响应特性、稳定性等指标,可在其中选择一项或多项指标进行测量仪器体现评定〔10〕。

4.6如果发现有用测量不确定度来表述测量仪器或计量标准性能指标时,可以将其理解为该仪器所提供的在一定条件下复现的某一典型量值的测量不确定度。对于经过校准并已知其示值误差的测量仪器,则可理解为校准所得示值误差的测量不确定度。

5 结束语

综上所述,在正确地理解测量不确定度的定义和了解如何得到测量不确定度数据的途径后,我们知道:测量不确定度是和测量数据相关的参数,用其作为仪器的特性评定参数是不妥的。当测量不确定度作为标准物质、单一参数的计量仪器和计量检定装置的技术参数时,我们应区别对待,正确理解,本文对其隐含的技术内涵分别进行了解读。

参考文献

[1] JJF 1094-2002, 测量仪器特性评定[S].北京:中国计量出版社,2002

[2]JJF1033—2001,计量标准考核规范[S].北京:中国计量出版社,2001

[3]JJF1001—1998,通用计量术语及定义[S].北京:中国计量出版社,1998

[4]JJF1059—1999,测量不确定度的评定与表示[S].北京:中国计量出版社,1999

[5]李晓东,李晓玲.测量不确定度的相关概念及评定方法的探讨 [J] .理化检验.物理分册,2002,38(11):510-513.

[6]王立新 , 刘景利 , 田昀.正确应用示值误差和测量结果不确定度概念 [J] . 中国计量,2005,118(9):81-82.

[7]陈建伟.关于测量仪器示值误差不确定度评定的思考 [J] .计量与测试技术, 2004,17(12):38-39.

[8]李慎安.JJF1059—1999《测量不确定度评定与表示》讨论之六测量仪器不确定度 [J] .工业计量,2006,16(4):39-41.

[9]费业泰.误差理论的研究与进展 [J] .计量技术, 1998(8):40-41.

[10]陈明华,施昌彦. [J] .中国计量2003,95( 10):72-73.

收稿日期:2007-xx-xx

作者简介:陈敏(1954-),男,江西南昌人,江西省计量测试研究院高级工程师,从事长度计量和理化计量工作。

作者信息和联系方式:

陈敏 江西省计量测试研究院 总工程师办公室 副总工程师 高级工程师

通信地址:江西省 南昌市 站南街 45号

邮码:330002 电话(传真):0791-6100847

手机 13870956957

Email:61038780@163.com

 

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