淺談設(shè)備計量的不確定度評定

侯桂琴

【摘 要】設(shè)備計量中存在的不確定度評價主要是針對設(shè)備計量結(jié)果的分析，從而對測量結(jié)果做出正確的判斷。本文通過對設(shè)備測量不確定度的來源進行分析，闡述了設(shè)備計量不確定度的類別以及影響因素，以供相關(guān)人士參考。

【關(guān)鍵詞】設(shè)備計量；不確定度；評定

目前人們在設(shè)備計量的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)每次測量結(jié)果不同的情況，而且當(dāng)測量次數(shù)增多，人們也會發(fā)現(xiàn)，只要是設(shè)備計量的基本條件不變，設(shè)備計量結(jié)果都會集中在一個特定的范圍內(nèi)。因此，我們在設(shè)備計量的過程中無法獲取準確的數(shù)值，并且其數(shù)值主要存在于一個分散區(qū)間內(nèi)，這就導(dǎo)致人們在設(shè)備計量的過程中具有不確定度。為此，要想設(shè)備計量的準確性得到有效的提高，人們就要對設(shè)備計量的不確定度進行評定，從而使其測量結(jié)構(gòu)的判斷符合相關(guān)的技術(shù)要求，下面我們就對設(shè)備計量的不確定度評定的相關(guān)內(nèi)容進行簡要的介紹。

1.測量不確定度的來源

目前，人們在進行設(shè)備計量的過程中，測量不確定度的來源主要是從測量設(shè)備、方法、影響量、被測量以及人員這五個方面來體現(xiàn)的。其中在測量設(shè)備方面，它主要是針對測量儀器的結(jié)構(gòu)、運行原理和量值等方面來對計量結(jié)果的不確定度進行分析，并且通過對儀器設(shè)備的組成情況不同，來對主要儀器和配套儀器進行計量檢定或者校準，從而將儀器之間的不確定度進行分開評定，從而讓人們對測量設(shè)備方面不確定度的來源有著一定的了解。當(dāng)然，除了主要儀器和配套儀器的分開評定以外，我們還要可以通過合并評定的方法，來對設(shè)備測量不確定度進行相關(guān)的評定分析。

而在測量方法方面存在著測量不確定度主要是因為測量方法不合理，使其測量方法和測量程序在實際運作的過程中存在著近似值或者假定指，比如我們在對彈簧的彈性值進行測量的時候，由于其測量方法存在的測量不確定度，因此導(dǎo)致彈性值一般都具有假設(shè)性、近視性等方面的特點。而且因為我們在對測量不確定度的相關(guān)定義進行理解的時候，存在著不完整性，其定義中也有著許多漏洞和未限制的條件這就導(dǎo)致，人們在設(shè)備測量的過程中，其測量結(jié)火車具有不穩(wěn)定性，從而給測量結(jié)果帶來了不確定度。此外，在不同的條件下，人們對設(shè)備測量的要求也存著一定的差異，這就使得測量結(jié)果之間也存在著明顯的不同，這就對測量結(jié)果的準確度有著極大的影響。

另外影響設(shè)備測量結(jié)果的因素還有很多，比如：溫度、濕度、電磁場等，這些都是測量不確定度的來源，進而給測量結(jié)果準確性帶來了嚴重的影響，為此我們在對其進行相關(guān)分析評定的過程中就要對各個方面影響因素進行詳細的分析，采用相關(guān)的對策來進一步的提高測量結(jié)果的準確性。

2.測量不確定度的分類

人們在對設(shè)備計量的不確定度進行評定的時候，為了方便人們的理解，就根據(jù)其評定標的不同，將其分成A類不確定度評定和B類不確定度評定這兩中類別。其中A類評定是在頻率封閉的基礎(chǔ)之上來對其有關(guān)量所產(chǎn)生的不確定度進行相關(guān)的評定，這種評定方法更具有客觀性，而且在實際應(yīng)用的過程中，必須要經(jīng)過多次測量才能完成，其準確度和設(shè)備測量的次數(shù)有著密切的關(guān)系。而B類則是在先驗分布的基礎(chǔ)之上，通過相關(guān)的數(shù)據(jù)信息來對測量不確定度進行評定，因此B類評定的準確度和信息數(shù)據(jù)的可靠性有著一定的關(guān)系。為此，我們在對設(shè)備計量的不確定度進行評定的過程中，就要根據(jù)設(shè)備測量的實際條件來進行分析。從而對測量不確定度評定的類別進行選取。

根據(jù)不確定度的傳播性原理，一般情況下標準器的隨機因素所導(dǎo)致的不確定度已經(jīng)包含在被檢儀器的測量不確定度中，但系統(tǒng)因素所導(dǎo)致的不確定度不一定如此，一般反映在測量結(jié)果的均值中，表現(xiàn)為測量系統(tǒng)誤差。由于不確定度包含不確定和不能確定兩方面涵義，若系統(tǒng)誤差值或符號是未知的，則可作為不確定度的一個來源，用B類方法進行評定。

3.影響因素分析

測量不確定度是計量學(xué)中的一個新概念。它表示在設(shè)置過程中測量結(jié)果不確定性/不可取的程度，因此，越小越好。所謂影響因素，就是影響涵量不確定度存在的各種因素，它們有可能相互影響，也有可能相互獨立。在微電子參數(shù)檢定/校準中，主要影響因素有以下方面：（1）標準計量器具或裝置固有不確定度；（2）環(huán)境條件引起的不確定度；（3）人員素質(zhì)引起的不確定度；（4）測量方法和檢測/校準過程引入的不確定度；（5）檢測校準輔助硬件，如夾具、引線等引起的不確定度；（6）測量重復(fù)性引起的不確定度（含由被測件本身的可靠性程度引起的計量不確定度）。

以上因素基本獨立，其中有的是已知值，有的可忽略不計，有的須要經(jīng)過多次試驗求得，所以需要區(qū)別對待。

（1）標準計量器具或裝置固有的不確定度。對于任何標準計量器具或裝置，都應(yīng)有—個已知的固定的參量不確定度。這些固有的參量不確定度，按參量類型分別被描述在標準計量器具或裝置的性能指標說明書或技術(shù)文件中，記其為ul。

（2）環(huán)境條件引起的不確定度。由于計量環(huán)境條件，如溫度、濕度會影響測量不確定度的變化，這是客觀存在的事實；但是，對于微電子設(shè)備計量而言，其環(huán)境條件通常是在（23±3）℃和RH60%以下，這已達到了恒溫匣濕的條件，所以，由此引入的測量不確定度可以忽略不計。

（3）人員素質(zhì)引起的不確定度。由于人員家質(zhì)引起的測量不確定度本來也是客觀存在的。但在現(xiàn)行條件下下，由于微電子設(shè)備計量幾乎是全自動的，又由于設(shè)備計量操作員在GJB15481—2001的要求下都進行了嚴格的崗位培訓(xùn)和考核、無證不能上崗，所以，由此引入的測量不確定度也可以忽略術(shù)計。

（4）測量方法和過程引入的不確定度。實際上這是一個對設(shè)備計量過程的質(zhì)量評價問題，比較復(fù)雜。有時對于某些測量方法可以分析出其應(yīng)有的測量不確定度，有的則不能。對于設(shè)備計量過程中諸如各種假設(shè)或近似計算等技術(shù)因素引發(fā)的不確定度，也同樣如此。所以，凡不能直接或明確給出不確定度的定量描述時?？梢酝ㄟ^多次試驗，取得A類不確定度的評定，將其記為u2。

（5）輔助硬件如夾具、引線等引起的不確定度。由輔助硬件引入的不確定度，是微電子設(shè)備計量不確定度的主要來源之一，也是最復(fù)雜、最難于度量的一個影響因素。輔助硬件引入的不確定度，需要根據(jù)造成軸助硬件誤差的介質(zhì)、形狀、長度、通導(dǎo)率和測量速度等，綜合考慮、分析由于輔助硬件而引入的測量不確定度。關(guān)于輔助硬件誤差，對不確定度的影響程度，一般和測試速率有關(guān)。特別是對交流誤差與測試系統(tǒng)測試速率的增長成正比，即測試速率越陜，影響越大。如果存在不確定度，記為u3。

（6）測量重復(fù)性引起的不確定度。檢測或校準結(jié)果是否穩(wěn)定，與測量設(shè)備有關(guān)，與被測設(shè)備也有關(guān)，它們那是影響不確定度的一個重要因素。如果把測試的不穩(wěn)定引入的測量不確定度記為u4，則用可以通過實驗方法得出。實驗次數(shù)越多越好，但至少，實驗次數(shù)不能少于6次。

4.結(jié)束語

總而言之，在設(shè)備計量的過程中，對測量不確定度進行相關(guān)的評定，有利于人們對測量結(jié)構(gòu)的判斷，并且將設(shè)備計量結(jié)果規(guī)劃在一定的范圍內(nèi)，使得人們采用相關(guān)的方法，來提高設(shè)備計量結(jié)果的準確度。 [科]

【參考文獻】

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