測量不確定度評定的研究進展與展望

潘麗（黑龍江省墾區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗檢測中心，哈爾濱 150090）

測量不確定度評定的研究進展與展望

潘麗
（黑龍江省墾區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗檢測中心，哈爾濱 150090）

對不確定度進行測量已經(jīng)成為了一項重要的數(shù)據(jù)衡量指標，很多國家都認為，測量的結(jié)果如沒有帶不確定度的話，是沒有任何實際意義的測量數(shù)據(jù)。現(xiàn)在大多數(shù)國家都存有自己的不確定度模型，用于進行評定。本文主要對目前行業(yè)主流的模型進行評定、討論和研究。

不確定度；評定模型；測量精度

1　基本理論概述

1.1誤差理論

有關(guān)誤差理論的研究，前前后后已經(jīng)持續(xù)了200多年的時間，大體上可以將之概括成為“經(jīng)典誤差理論”和“現(xiàn)代誤差理論”這兩大階段。前者實際上只是提出了誤差的概念，并以傳統(tǒng)統(tǒng)計學的知識作為前提，可以將其理解為僅限在以一種隨機的誤差作為對象的數(shù)據(jù)處理方法。與之相對應(yīng)的現(xiàn)代誤差理論則是以一種將傳統(tǒng)與現(xiàn)代理論巧妙結(jié)合，進一步分解出了有關(guān)誤差的可分性理論研究，又進一步把誤差劃分成隨機的誤差、系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差，最后系統(tǒng)地得出一系列具體的解決方案。

1.2不確定度概念

為了能夠避免不必要的麻煩，即使用誤差這一概念來進行表示，實際上的測量結(jié)果會引發(fā)很多問題，這也使得國際上眾多行業(yè)學者紛紛以“不確定度”這一概念，來替代誤差進行表示，據(jù)此還研究出了幾個具體進行測量的評定模型，依照國際官方的定義，所謂的測量不確定度，指的是當我們需要確定一個測量結(jié)果存在的不確定程度時，采用的一個適當?shù)臉藴识攘俊?/p>

2　基本討論

2.1關(guān)于不確定度評定模型的選擇

目前來看，現(xiàn)有的眾多模型都有著其各自的優(yōu)勢劣勢，因此在進行具體的測評時需要選擇最為合適的模型進行評定?，F(xiàn)階段來說，雖然《GUM》還只是被作為指南性的文件，而并非作為統(tǒng)一適用的行業(yè)標準，但不得不承認，經(jīng)由多達七個國際組織聯(lián)合提出的《GUM》現(xiàn)在已經(jīng)開始被一部分國家承認了，這也說明了對不確定度進行統(tǒng)一測量已經(jīng)是整體趨勢了。我國的情況則比較特殊，因一直以來我們在相關(guān)領(lǐng)域都算自成一派，基本認定書中都有著很大的不一致。我國國家技術(shù)監(jiān)督局曾經(jīng)明確表示過，要以《GUM》作為測量的基本依據(jù)，將不確定度的相關(guān)概念、表示符號及評定方法進行統(tǒng)一，所以，在我國優(yōu)先采用《GUM》為模型已經(jīng)成為了基本共識。

2.2關(guān)于根據(jù)不同的應(yīng)用要求報告不確定度

如果我們想要依照《GUM》的要求來進行相關(guān)數(shù)據(jù)的測量工作時，這個測量理論上應(yīng)涵蓋眾多部分，當然一個優(yōu)質(zhì)的報告測量一定需要有關(guān)其不確定指數(shù)所采用基本方法的介紹，對于這一點，領(lǐng)域內(nèi)通常認定，一個報告的過程應(yīng)做到盡可能簡短，要盡可能地滿足整體應(yīng)用的需要，基于此，我們就必須按照各種需要來測量有關(guān)的不確定度。當然對于那種具體要求更高的科學性測試，它的報告過程就更要嚴絲合縫地依照《GUM》具體要求來進行。對于像一些特殊性質(zhì)的，有著中高等要求的特殊報告，這樣的論述就必須涵蓋被測量的最佳估計，還要包含有關(guān)有效自由度的計量。當然如果只是一些像車間測量這樣的較低要求的測試，只需要較合理地對其測量結(jié)果進行有效的數(shù)字位數(shù)控制。

2.3關(guān)于動態(tài)測量不確定度評定方法的研究

如果和靜態(tài)測量的方法比較，考慮到一個動態(tài)測量中存在的時變性、隨機性、相關(guān)性等特性，再加上測量系統(tǒng)自身就是一個動態(tài)的結(jié)構(gòu)，這就使得對動態(tài)測量不確定度的評定更為復雜，導致的直接結(jié)果就是動態(tài)測量出的不確定數(shù)字不可能僅僅是一個具體單一的數(shù)值，而一定會是一個隨著時間變化的變量。目前各種評定模型存在的問題就是，它們大都巧妙地規(guī)避了有關(guān)動態(tài)測量的不確定度的評定問題，而事實上這個評定的范圍在整個測量的權(quán)重中相當重要，因此到底如何對這種情況進行評定是一個值得深入研究的問題。

3　研究展望

有關(guān)上述問題的展望，可以由很多方面構(gòu)成?？墒怯捎诂F(xiàn)在各種不確定度的評定方法里已經(jīng)用了大量的近似公式，這些公式當然都有著屬于自己的適用條件。具體使用時，有關(guān)評定者只會依據(jù)自己的判斷來選擇該用哪個公式，這導致的直接后果就是所求出的度數(shù)值有產(chǎn)生偏離真正數(shù)值的可能。因此，如果想要保證所求得的數(shù)值和度數(shù)滿足一定精準的要求，就必須全力展開有關(guān)不確定度的檢驗的工作。另一方面，考慮到現(xiàn)階段存在的評定方法，是建立在常規(guī)統(tǒng)計方法的基礎(chǔ)之上，這種設(shè)定就已經(jīng)隱含其基本的適用條件，即會要求各次測量中間保存有基本的獨立性。特別是如果這種測量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)太少，或者直接因為測量數(shù)據(jù)分布得太隱晦，那么這樣的評定方法一定是不可靠的。這么說的原因在于在相當多的實際測量中，由于實驗成本方面的相關(guān)限制，就已經(jīng)在理論上不可能保證這類實驗條件的一致性了，更別說要獲得大量的實驗數(shù)據(jù)。通常這種時候，我們需要做的就是將不確定度評定的方法建立在非統(tǒng)計方法之上進行研究。在這個方面，已經(jīng)有很多學者開始了類似的報告性研究，甚至已經(jīng)能夠提出標準不確定度的灰色以及模糊評定模型。

4　結(jié)語

有關(guān)不確定度的研究，已經(jīng)在國內(nèi)外的取得了相當大的研究成果，我們可以發(fā)現(xiàn)，測量不確定度這一步驟，已然成功將誤差理論擴充，成為定量描述測量結(jié)果、質(zhì)量的一項基本指標。加之已經(jīng)由ISO等眾多國際組織共同提出的《測量不確定度表述導則》，事實上已經(jīng)成功為各國各地所接受，國內(nèi)外也陸續(xù)有大量的相關(guān)文獻出現(xiàn)，再加上我們正在研究之中的幾種有關(guān)不確定度的評定模型，整體來看，我國相關(guān)領(lǐng)域的看法正在穩(wěn)步與國際標準和精度同軌。

［1］ 張素玲.學習《測量不確定度評定與表示》的體會［J］.中國計量，2001，（09）：78-79.

［2］ 李慎安.測量不確定度問題討論之一［J］.中國計量，2001，（10）：136-137.

Research Progress and Prospect of Measurement Uncertainty Evaluation

PAN Li
（Heilongjiang province Reclamation Area Qualityand Technical Supervision Inspection Center，Harbin 150090，China）

It has become an important indextomeasure the uncertainty.Manycountries believe that the result ofthe measurement is that there is no real meaning of the measurement data if there is no uncertainty.Now most countries have their own uncertainty model for evaluation.In this paper，the current industry mainstreammodels are evaluated，discussed and studied.

Uncertainty；Evaluation model；Measurement accuracy

TB9

A

1674-8646（2015）08-0066-01

2015-05-11