测量不确定度的影响与规范的关系

关于测量的不确定性，在1927年由海森堡提出，常称测不准原理，20世纪50～60年代相继使用过不确定度的词，1980年国际标准组织建议该词，但是尚无统一的定义。较长时间使用的定义为：由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度（怀疑程度）。直到1993年公布了“指南”才有了统一的定义。

1.测量不确定度

测量不确定度的定义：与测量结果相关联的参数，表征合理地赋予被测量值的分散性。并注明：此参数可以是标准差（或其倍数），或是给定置信水平的区间半宽度。

在GB/Z24637.2—2009中规定：测量不确定度等于方法不确定度（一个实际规范操作集和实际检验操作集之间的差异产生的不确定度，它忽略了实际检验操作集的计量特性偏差）和测量仪器的测量不确定度（由实际检验操作集规定的测量仪器使用中的计量特性偏离理想检验操作集规定的理想计量特性而产生的不确定度）之和。

示例：当用千分尺测量轴的方法检验轴规范ϕ30±0.1的上极限时，由千分尺的测量值（千分尺测量头的不理想，例如，测量头的两个测量面的平面度和相互平行度误差会导致的测量仪器的测量不确定度分量）与用理想仪器通过最小外接圆柱获得的值的不同产生该检验的测量不确定度（方法不确定度分量）。

方法不确定度值的大小反映出所选择的实际检验操作集对理想检验操作集的偏离程度；即便是使用理想的检测仪器，也不可能将测量不确定度降低到方法不确定度之下。

示例中，如果轴的规范表示为ϕ30±0.1，并且采用理想的千分尺（没有刻度误差，两个测量面是理想的平面和相互平行）去检验规范的上极限（偏差），然而由于千分尺测得的值与用理想仪器用最小外接圆柱直径评定得到的值之间的不同也会导致方法不确定度。

测量仪器的测量不确定度：校准的目的通常是为获取由测量仪器引起的测量不确定度的分量（测量仪器的测量不确定度）；和测量仪器没有直接相关的其他因素（如环境）也可能导致测量仪器的不确定度。

示例中，假如轴的标注规范表示为ϕ30±0.1，规范的检验仪器为千分尺，那么无论其检验的是上偏差（即最小外接圆直径）还是下偏差（即两点最小直径），测量仪器的测量不确定度仅由非理想的千分尺的测量头，以及千分尺的两个测量面的平面度和平行度的误差造成。

2.方法不确定度和测量仪器的测量不确定度的影响

测量不确定度由方法不确定度和测量仪器的测量不确定度组成，是由产品几何量技术规范（GPS）检验方法规定的每一实际（非理想）测量仪器产生的。当所使用的测量仪器的程序和理论正确规定一致时，有一个小的测量不确定度。对于那种具有大的相关或规范不确定度或两者皆大的低测量不确定度的测量，测量不确定度值的影响很小。

表1-6归纳了方法不确定度和测量仪器的测量不确定度组合的结果。

表1-6 方法不确定度和测量仪器的测量不确定度组合的结果(www.xing528.com)

由此可见，在方法不确度和测量仪器的测量不确定度中，很难讲是前者大、后者小，还是前者小、后者大会造成较大的测量不确定度。方法不确度小而测量仪器的测量不确定度大通常被认为有较大的测量不确定度，因为测量仪器的测量不确度对测量不确定度的影响相对要明显得多。

3.测量不确定度的特点

未涉及真值；未涉及误差、对已修正测量结果且无失误值而言；含知识欠缺所致；可操作性强。

4.测量不确定度的用途

计量测试人员、量具检定人员、检验部门技术人员及质量工程师应掌握测量不确定度；检验机构负责人要了解测量不确定度；检验员不要求掌握测量不确定度，但要了解它。

5.测量不确定度和误差的来源

测量不确定度和误差的来源包括被测量、计量基准或标准件、测量设备、测量方法、测量环境条件、测量人员等，包括了人、机、料、法、环、测各个方面。为了对测量不确定度与测量误差的概念以及相互关系更加清楚，便于理解，将测量不确定度与测量误差的关系归纳如下，见表1-7。

表1-7 测量不确定度与测量误差的关系

（续）