測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度,最大允許誤差和不確定度辨析

1、測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度、最大允許誤差和不確定度辨析xx 國家計(jì)量測(cè)試中心 xx國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范 JJF1033-2001 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范對(duì)所采用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 器具、配套設(shè)備，以及所開展的檢定 / 校準(zhǔn)項(xiàng)目的準(zhǔn)確度指標(biāo)，要求填寫 “不確定 度或準(zhǔn)確度等級(jí)或最大允許誤差 ”； JJF1069-2000 法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)考核規(guī) 范要求填寫檢定 /校準(zhǔn) “準(zhǔn)確度等級(jí)或測(cè)量擴(kuò)展不確定度 ”；實(shí)驗(yàn)室國家認(rèn)可的 校準(zhǔn)項(xiàng)目則是填寫 “不確定度 / 準(zhǔn)確度等級(jí) ”。這幾種表述方式，表面看來僅僅在 文字上有所區(qū)別，而實(shí)際上在對(duì)不確定度如何表達(dá)的問題上，存在不同的理解 和誤區(qū)。例如，JJF1033-200對(duì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具、配

2、套設(shè)備不確定度的解釋是已知測(cè)量?jī)x器或量具的示值誤差，并且需要對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正時(shí)，填寫示值誤 差的測(cè)量不確定度”；另JJF1033-200對(duì)所開展的檢定及校準(zhǔn)項(xiàng)目不確定度的解 釋是“指用該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)檢定或校準(zhǔn)被測(cè)對(duì)象所給出的測(cè)量結(jié)果不確定度，其中不 應(yīng)包括由被測(cè)對(duì)象所引入的不確定度分量 ”（見JJF1033-2001國家統(tǒng)一宣貫教材 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范實(shí)施指南，中國計(jì)量出版社）。對(duì)儀器的不確定度，在 同一規(guī)范中，已有不同的理解，在其它規(guī)范中的含義也各有區(qū)別。還有不少專 家提出用不確定度表示測(cè)量?jī)x器的特性，根本就是不合適。為了對(duì)表述測(cè)量?jī)x 器的準(zhǔn)確度指標(biāo)有統(tǒng)一和清晰的理解，對(duì)儀器準(zhǔn)確度等級(jí)、最大允許

3、誤差和不 確定度的意義和內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行分析和探討，是十分必要的。1.準(zhǔn)確度等級(jí)是用符號(hào)表示的準(zhǔn)確度檔次測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度是定性概念。這個(gè)問題在 JJF1001-1998通用計(jì)量術(shù)語及定 義，JJF1059-199測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示， BIPM、IS0等七個(gè)國際計(jì) 量組織1993年頒布的國際基本和通用計(jì)量名詞術(shù)語（ VIM）、ISO等7個(gè) 國際組織于1993年正式頒布測(cè)量不確定度表示指南（GUM）已有明確的解 釋。JJF1033-2001計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范也已將 JJF1033-1992中對(duì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確度賦予一個(gè)定量計(jì)算公式的規(guī)定作出修訂，以測(cè)量結(jié)果不確定度取代。明確測(cè) 量?jī)x器準(zhǔn)確度是定性概念，以

4、和國際接軌以及和上面規(guī)范保持一致是十分必要 的。由于VIM和GUM是以多個(gè)國際組織的名義聯(lián)合頒布，國際上各個(gè)組織也在逐漸消除這種不規(guī)范的表述。對(duì)于一些不合適的表達(dá)，如 “二等活塞壓力計(jì)的準(zhǔn) 確度為±0.05%”，只能是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等文件的修訂逐步改正。測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度等級(jí)的表達(dá)必須依據(jù)計(jì)量檢定規(guī)程、檢定系統(tǒng)表、 OIML 國際建議、標(biāo)準(zhǔn)或其它技術(shù)文件。通常按絕對(duì)最大允許誤差表示的測(cè)量?jī)x器， 其級(jí)別用大寫拉丁數(shù)字、羅馬數(shù)字或阿拉伯?dāng)?shù)字表示，必要時(shí)還可以用字母附 以阿拉伯?dāng)?shù)字。例如：砝碼分為 E1，E2，F(xiàn)1，F(xiàn)2，M1，M2，M11，M22 級(jí)。按引用最大允許誤 差或相對(duì)最大允許誤差表

5、示的測(cè)量?jī)x器，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，而且常用百分?jǐn)?shù) 表示而略去百分符號(hào)。例如：彈簧式精密壓力表，分為0.05 級(jí)，0.1 級(jí)，0.16 級(jí)，0.25 級(jí)，0.4 級(jí)，0.6 級(jí)。按等劃分的測(cè)量?jī)x器，用中文數(shù)字或阿拉伯?dāng)?shù)字表示，例如，二等 活塞壓力計(jì)， 3等量塊。但遺憾的是，受習(xí)慣的影響，目前還是有一些人認(rèn)為準(zhǔn)確度等級(jí)既然包含 數(shù)量，作為定量表示未曾不可。誠然，對(duì)于某些以引用最大允許誤差或相對(duì)最大允許誤差表示的測(cè)量?jī)x 器，準(zhǔn)確度等級(jí)與儀器的最大允許誤差有比較直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如0.25 級(jí)、0.4 級(jí)彈簧管式精密壓力表的最大允許誤差分別為測(cè)量上限的 ±0.25%和±0.4%, 1級(jí)

6、材料試驗(yàn)機(jī)在測(cè)量范圍內(nèi)（量程 20%100%）的最大允許誤差 為±1.0%。所以有人以偏概全,以為都是這種情況,以此出現(xiàn)了諸如“上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度為被檢儀器準(zhǔn)確度”的錯(cuò)誤表達(dá)。這種觀點(diǎn)顯然不具有普遍的意義,比 如對(duì)于F1級(jí)砝碼，說其準(zhǔn)確度的，會(huì)令人不知所云。以數(shù)字表達(dá)的準(zhǔn)確度等級(jí) 和儀器的最大允許誤差也不一定直接對(duì)應(yīng),如一級(jí)照度計(jì)的最大允許誤差±4%,二級(jí)照度計(jì)的最大允許誤差為 士8%等同國際標(biāo)準(zhǔn)ISO376:1999的國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T0試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)用測(cè)力儀的校準(zhǔn)，把適合于檢定1級(jí)材料試驗(yàn)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀定義為 1 級(jí)測(cè)力儀,這種測(cè)力儀的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)略高于現(xiàn)行的 JJG144-

7、1992 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀檢定規(guī)程中0.3級(jí)測(cè)力儀。由此看出,準(zhǔn)確度等級(jí)只是一個(gè)檔次的的符號(hào),不能作為一 個(gè)量。順便說明,不能用精度或精密度代替準(zhǔn)確度,精度只表示隨機(jī)效應(yīng)的影 響,與之對(duì)應(yīng)的另一個(gè)名詞是正確度,表示系統(tǒng)效應(yīng)的影響,只有準(zhǔn)確度才包 含了隨機(jī)效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)。2.不確定度或最大允許誤差是準(zhǔn)確度的量化我們回頭再看看準(zhǔn)確度等別和級(jí)別的概念。等是指計(jì)量器具、特別是標(biāo)準(zhǔn) 計(jì)量器具的實(shí)際值的擴(kuò)展不確定度檔次,以等劃分的儀器使用實(shí)際值或依據(jù)檢 定/校準(zhǔn)結(jié)果對(duì)示值修正使用；級(jí)則計(jì)量器具示值允許誤差大小的檔次,以級(jí)劃 分的儀器直接使用示值,不需要修正。當(dāng)測(cè)量?jī)x器沒有劃分準(zhǔn)確度等別,或者考慮給準(zhǔn)確度等別予以

8、量化時(shí),直 接給出實(shí)際值的擴(kuò)展不確定度,即上級(jí)對(duì)其檢定 /校準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果不確定度；當(dāng) 測(cè)量?jī)x器沒有劃分準(zhǔn)確度級(jí)別,或者考慮給準(zhǔn)確度級(jí)別予以量化時(shí),直接給出 其示值最大允許誤差。這才是所謂的 “準(zhǔn)確度等級(jí)或不確定度或最大允許誤 差”。有些測(cè)量?jī)x器只能按等劃分，例如活塞式壓力計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)硬度塊；有些測(cè)量 儀器只能按級(jí)劃分，例如經(jīng)緯儀、百分表；有些計(jì)量器具既按等劃分，又按級(jí) 劃分，例如量塊、標(biāo)準(zhǔn)電池。對(duì)應(yīng)到不確定度或最大允許誤差意義為，以等使 用的測(cè)量?jī)x器可以用準(zhǔn)確度等別表示，也可以用實(shí)際值或修正值的不確定度表 示；以級(jí)使用的測(cè)量?jī)x器可以用準(zhǔn)確度級(jí)別表示，也可以用最大允許誤差表 示，還可以給出評(píng)定示值誤

9、差的測(cè)量不確定度，這時(shí)，測(cè)量不確定度對(duì)儀器的 使用者并沒有直接的意義，只是用于表示對(duì)檢定的能力和對(duì)被檢定 / 校準(zhǔn)儀器符合最大允許誤差要求進(jìn)行判定的合理性。所以填寫測(cè)量?jī)x器 “準(zhǔn)確度等級(jí)或不確定度或最大允許誤差 ”兩項(xiàng)或三項(xiàng)。a）在存在準(zhǔn)確度等級(jí)的前提下，只填寫準(zhǔn)確度等級(jí)是最簡(jiǎn)單明了。對(duì)于多參數(shù)和分部檢定的測(cè)量?jī)x器，如經(jīng)緯儀、聲級(jí)計(jì)，填寫準(zhǔn)確度等級(jí)是最合適的。 這類儀器使用時(shí)，必須從計(jì)量檢定規(guī)程等技術(shù)文件中找出該準(zhǔn)確度等級(jí)所對(duì)應(yīng) 的不確定度或最大允許誤差。b）用最大允許誤差表示時(shí)，對(duì)于用相對(duì)誤差或引用誤差表示的儀器，同的；而對(duì)于用絕對(duì)誤差表示的儀器，其整個(gè)量程最大允許誤差是不同的，這樣，只能給

10、出儀器測(cè)量上下限對(duì)應(yīng)的允許誤差。這類儀器使用時(shí)，由于 不進(jìn)行修正，儀器帶來的不確定度主要是儀器的示值誤差引起的。所以最大允 許誤差對(duì)應(yīng)于儀器的使用的準(zhǔn)確度，通?？梢约僭O(shè)儀器的示值誤差在最大允許 誤差范圍內(nèi)均勻分布對(duì)儀器帶來的不確定度進(jìn)行計(jì)算。c）對(duì)于使用實(shí)際值或者依據(jù)示值誤差對(duì)指示值進(jìn)行修正的儀器，于修正使用，儀器帶來的不確定度主要是對(duì)該儀器進(jìn)行檢定對(duì)儀器使用的準(zhǔn)確度影響是最直接的。對(duì)于校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室所開展的項(xiàng)目，因?yàn)樾?zhǔn)不一定作出符合性判斷，這時(shí)測(cè) 量不確定度成為衡量和比較實(shí)驗(yàn)室能力的唯一指標(biāo)。填寫測(cè)量不確定度表示的 校準(zhǔn)測(cè)量能力，是有必要的，但校準(zhǔn)測(cè)量能力并不是簡(jiǎn)單的不包括由被測(cè)對(duì)象所引入的不

11、確定度分量的測(cè)量不確定度。測(cè)量不確定度是針對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行評(píng) 定，對(duì)其簡(jiǎn)單粗暴的肢解，無論在理論還是實(shí)際都是行不通的。如其中一個(gè)分量是以量塊長(zhǎng)度乘以被校量塊與參考溫度偏差為靈敏系數(shù)，再 乘以被校量塊與標(biāo)準(zhǔn)量塊間熱膨脹系數(shù)差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；另一個(gè)分量是以量 塊長(zhǎng)度乘以標(biāo)準(zhǔn)量塊的熱膨脹系數(shù)為靈敏系數(shù)，乘以被校量塊與標(biāo)準(zhǔn)量塊間溫 度差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。被檢定檢定 / 校準(zhǔn)對(duì)象對(duì)于不確定度的計(jì)算是不能排除在外，態(tài)，這時(shí)就是校準(zhǔn)測(cè)量能力（也稱最佳測(cè)量能力）對(duì)于檢定工作，由于依據(jù)檢定規(guī)程開展工作時(shí)，測(cè)量不確定必然不超出一 個(gè)合理的控制范圍，測(cè)量不確定度是表示可以符合檢定系統(tǒng)的要求。另外，對(duì)于比較簡(jiǎn)單的檢定系統(tǒng)，除了基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)器具可能只有一個(gè)等 級(jí)，工作器具也可能只存在一個(gè)等級(jí)，如金屬布氏硬度計(jì)，是用國家基準(zhǔn)（包 括國家基準(zhǔn)、副基準(zhǔn)、工作基準(zhǔn)）檢定標(biāo)準(zhǔn)硬度塊，再用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊檢定工作 硬度計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)塊和工作硬度計(jì)分別只有一個(gè)等別和級(jí)別，由于標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的測(cè) 量不確定度和工作硬度計(jì)最大允許誤差和壓頭、試驗(yàn)力等有關(guān)，只能給出一個(gè) 范圍，表述起來相當(dāng)復(fù)雜和不便，對(duì)這種情況，只要在不會(huì)引起混淆，硬度塊 的準(zhǔn)確度等級(jí)可用標(biāo)準(zhǔn)級(jí)表示，硬度計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)用可工作級(jí)表示，而不需 要填寫硬度塊的不確定度以及硬度計(jì)的最大允許誤差。由此，可以看出測(cè)量?jī)x器不確定度指標(biāo)在法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 考核、機(jī)構(gòu)考