檢測實驗室測量不確定評定方法的探

檢測實驗室測量不確定度評定方法的探討王承忠

(上海寶鋼研究院分析測試研究中心)(上海201900)摘要：

對于檢測實驗室，為提高測量不確定度評定的可靠性，就評定方法而言本文提出對材料不同的檢測參數(shù)應(yīng)采用不同的評定方法。本文對金屬材料力學(xué)性能檢測參數(shù)測量不確定度的評定進(jìn)行了探討，從而提出，可采用直接評定法對拉伸性能和維氏硬度試驗結(jié)果的測量不確定度進(jìn)行評定，而宜采用綜合評定法對沖擊性能、布氏硬度和洛氏硬度試驗結(jié)果的測量不確定度進(jìn)行評定。同時指出，綜合評定法能滿意解決金屬材料理化檢測結(jié)果測量不確定度評定中的某些難點。關(guān)鍵詞：測量不確定度評定；直接評定法；綜合評定法；金屬材料力學(xué)性能試驗；數(shù)學(xué)模型1.引言

根據(jù)ISO/IEC17025:2005《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力的通用要求》標(biāo)準(zhǔn)，不管是檢測實驗室還是校準(zhǔn)實驗室都必須具有評定測量不確定度的能力。1993年，國際不確定度工作組制定的《測量不確定度表示指南》（GuidetotheExpressionofUncertaintyinMeasurement）(簡稱GUM)，1995年經(jīng)修訂由ISO、IEC、BIPM、OIML、IFCC、IUPAC、IUPAP等七個國際組織批準(zhǔn)和發(fā)布，并由ISO出版，國際上公認(rèn)的“測量不確定度表示指南”

公布于世，相繼得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)行，受到世界范圍內(nèi)各個國家的采用。我國也于1999年批準(zhǔn)發(fā)布了JJF1059-1999《測量不確定評定與表示》的計量技術(shù)規(guī)范。

在我國，計量部門的校準(zhǔn)實驗室,對于許多計量設(shè)備和儀器已經(jīng)有了較為成熟的不確定評定與表示的論文或?qū)Ｖl(fā)表。然而，對于各行業(yè)的檢測實驗室，由于檢測項目繁多，檢測方法也很多，各種參數(shù)和方法都具有各自的特點，檢測條件和試樣情況都各不相同。因此如何具體應(yīng)用有廣泛適應(yīng)性和兼容性的不確定度評定指南GUM（或JJF1059）來正確評定檢測結(jié)果的不確定度，具有一定難度。為此，近年來從事檢測事業(yè)的技術(shù)人員一直在進(jìn)行探索和研究，并取得了許多進(jìn)展。研究表明，就評定方法而言，對于不同的檢測參數(shù)和不同的檢測方法應(yīng)該采用不同的評定方法。本文以金屬材料的力學(xué)性能參數(shù)檢測為例，闡明直接評定法和綜合評定法的應(yīng)用。結(jié)果表明綜合評定法能滿意地解決力學(xué)性能參數(shù)檢測結(jié)果測量不確定度評定中的許多難點。2.直接評定法對于檢測實驗室，按照國際不確定度評定指南GUM或我國JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》技術(shù)規(guī)范對材料理化檢驗檢測結(jié)果進(jìn)行測量不確定度評定時，一般采用直接評定法進(jìn)行。所謂直接評定法，就是在試驗條件（檢測方法、環(huán)境條件、測量儀器、被測對象、檢測過程等）明確的基礎(chǔ)上，建立由檢測參數(shù)試驗原理所給出的數(shù)學(xué)模型，3.綜合評定法實踐表明，在檢測實驗室的測量不確定度評定中，有的檢測項目采用直接評定法評定其檢測結(jié)果的測量不確定度，那么會存在以下問題：a）一方面所有輸入量的不確定度分量并不能包含影響檢測結(jié)果所有的主要不確定因素；b）另一方面所有或部分輸入量的不確定度分量量化困難；c)還有的檢測項目由數(shù)學(xué)模型求某些輸入量的靈敏系數(shù)十分困難或非常復(fù)雜。這時如果仍用直接評定法，那么不僅可靠性低，而且缺乏可操作性。對于這種情況必須采用綜合法進(jìn)行評定。

況且影響檢測結(jié)果的因素很多，諸如試樣狀態(tài)（尺寸、粗糙度，特別是缺口狀態(tài)）、沖擊試驗機(jī)狀態(tài)（剛度、擺錘、軸線擺錘長度、刀刃尺寸、回零差、底座的跨距、曲率半徑及斜度、能量損失等）、試驗條件（沖擊速度、試樣對中、溫度等）、試樣材質(zhì)的不均勻性、操作人員的差異等等。因此，根據(jù)GUM或JJF1059-1999對金屬材料試樣進(jìn)行夏比沖擊試驗檢測結(jié)果測量不確定度評定時，如果采用直接法，即根據(jù)沖擊試驗上述的數(shù)學(xué)模型，對各個影響因數(shù)（即輸入量F、L、α、β）引入的不確定度分量進(jìn)行評定，再按不確定度傳播規(guī)律進(jìn)行合成，最后擴(kuò)展而得到結(jié)果，那么，一方面輸入量F、L、α、β量化很難準(zhǔn)確，

而另一方面有許多重要因數(shù)無法考慮進(jìn)去，如材料的不均勻性、在滿足GB/T229－1994標(biāo)準(zhǔn)前提下試樣加工的差異、試驗條件（試樣對中、沖擊速度、溫度）的差異等，這些不確定因素對不確定度的貢獻(xiàn)無法在分量中計算進(jìn)去。顯然，這時所得到的結(jié)果其準(zhǔn)確性和可靠性都較差。因此，為了使沖擊試驗結(jié)果的測量不確定度評定具有可操作性和相當(dāng)?shù)目煽啃?，?yīng)該采用綜合法，此方法的思路是：在試驗方法（包括試樣的制備和一切試驗的操作）滿足國家標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T229－1994）、所用設(shè)備、儀器和標(biāo)樣也滿足國家標(biāo)準(zhǔn)或國家計量檢定規(guī)程（如對于沖擊試驗，

作者簡介王承忠教授級高級工程師國家自然科學(xué)基金委員會－上海寶鋼集團(tuán)公司鋼鐵聯(lián)合研究基金評議專家上海市科學(xué)技術(shù)專家?guī)欤ā吧虾？萍肌本W(wǎng)站，專家標(biāo)識號0013014598)專家中國合格評定國家認(rèn)可委員會（CNAS）國家實驗室注冊技術(shù)評審員CNAS技術(shù)委員會測量不確定度分委員會委員－－冶金、機(jī)械技術(shù)組組長中華人民共和國計量認(rèn)證/審查認(rèn)可國家級注冊評審員寶鋼研究院客座專家寶鋼特鋼公司質(zhì)量保證部高級顧問上海投資咨詢公司專家?guī)鞂＜襎el：021－26