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1、对 ISO：GUM 的认识1.研究背景“不确定度”一词起源于 1927 年德国物理学家 Heisenberg 的量子力学领域提出的测不准关系。1963 年原美国国家标准局首先在计量校准中提出了定量表示不确定度的建议,并在 1970 年的计量保证方案中明确采用了不确定度的表示方法。此后，经多方讨论与研究,由 ISO、 IEC、BIPM、IFCC 、 IUPAC、IUPAP、OIML 七个国际组织共同组成国际 测量不确定度工作组，在 1NC-1（1980 ）建议书的基础上，起草制定了测量不确定度表示指南（GUM ） 。并在 1993 年，GUM 以 7 个国际组织的名义正式由 ISO 颁布实施，且
2、在 1995 年作了修订与重印。GUM 在术语、概念、评定方法和报告的表达方法上都已作了明确和统一的规定,它代表了当前国际上的约定做法,使各国和不同地区、不同领域在表示测量结果和测量不确定度时有了相互交流、取得一致的根据.我国在 1999 年颁布了有关测量不确定度的 GJB3756-1999 和 JJG1059-1999 技术标准文件。2.基本理论2.1 定义测量不确定度(Uncertainty of Measurement)是表征合理地赋予被测量值分散性的参数。它与测量结果相联系。具体操作中需要考虑各种因素,对测量结果的影响进行修正。测量不确定度一般包含的含义有：该参数是一个分散性参数,是一
3、个可以定量表示测量结果的质量指标,它可以是标准差或其倍数,或说明了置信水平的区间半宽度；该参数由若干分量组成,统称它们为不确定度分量；该参数是用于完整表征测量结果的,应包括对被测量结果的最佳估计及其分散性参数。2.2 来源测量结果是测量的要素之一,其他测量要素,如测量对象等均会在测量过程中对测量结果产生不同程度的影响.把这些影响统归于测量的不确定度中。测量不确定度一般来源于随机性和模糊性,前者归因于条件不充分,后者归因于事物本身概念不明确。在实践中,测量不确定度可能来源于以下 10 个方面:(1)对被测量的定义不完善或不完整;(2)实现被测量的定义的方法不理想;(3) 取样的代表性不够;(4)
4、对测量过程受环境影响的认识不周全,或对环境条件的测量与控制不完善;(5)对模拟仪器的读数存在人为偏移;(6)测量仪器的分辨力或鉴别力不够;(7)赋与计量标准的值和参考物质(标准物质) 的值不准;(8) 引用于数据计算的常量和其它参量不准;(9)测量方法和测量程序的近似性和假定性;(10)在表面上看来完全相同的条件下,被测量重复观测值的变化。2.3 分类与特点测量不确定度的简单分类如图 1 所示：图 1 测量不确定度的分类图其中，标准不确定度是指用标准偏差表示的测量结果的不确定度。扩展不确定度是指确定测量结果区间的量,合理地赋予被测量值分布的大部分可期望包含于此区间之内。为了提高置信水平,满足一
5、些实践应用或者安全领域需要,用包含因子乘以合成不确定度得到的一个区间来表示测量不确定度。不确定度主要有五个特点，分别是：（1）可操作性。不确定度是着眼于测量值(测量结果),不涉及真值,因此操作方便 ,可行性高。 （2）现实性。不确定度评定不是一种保险的评定,因为误差评定过于保守和慎重,从而导致估计偏大。 （3）标准不确定度的 A 类分量和 B类分量均用标准差表示,这时候 A 类分量和 B 类分量的合成提供了合理的方便条件。 （4）标准不确定度的 A 类分量和 B 类分量均服从某一概率分布。 （5）不确定度的可靠程度由标准差的标准衡量,而标准差的标准差与自由度存在一近似关系,所以不确定度的可靠程
6、度可以用自由度的大小来衡量,自由度大则可靠程度高,反之亦然。2.4 评定与评定的误区不确定度可以根据实验、资料、经验等信息进行评定,是可以定量操作的。对于不同的不确定度有不同的评定方法，不是所有的不确定度都用同一种方法。标准不确定度的评定方法分为 A 类和 B 类,而扩展不确定度及合成标准不确定度的计算都是建立在标准不确定度的基础上。评定的主要方法是：首先，先从不确定度的分类中确定测量产生变得不确定度属于哪一类，然后根据那类不确定度的评定方法评定即可。这里简单举一例。如标准 A 类不确定度的评定，主要利用下面两个公式，分别是：（1）niixs12)(（2）ndR式中：n 次测量实验标准偏差;
7、：测量次数; ：第 i 次测量值; 测量结果平均值; s ixxR：n 次测量结果最大差值; 极差系数。nd一般情况下,当 时,用公式(1);当 时,则应用公式(2)计算实验标准差.当估652n计样本均值的标准差时,则用公式下面的公式。 （3）nsx)(式中: 样本均值的标准差; ：n 次测量实验标准偏差; ：测量次数。xs评定的误区主要有：对一些非输入量的不当评定；测量条件设定不当,不符合分析测试的实际情况；分量的重复评定；评定中的漏项。2.5 应用领域测量不确定度的主要应用领域大致有:(1)建立、保存和比较国际和国家的计量标准和标准物质;(2)计量认证、计量确认、质量认证及实验室认可的活动
8、;(3)测量仪器的校准和检定2;(4)生产过程中的质量保证与控制以及产品的检验和测试;(5)科学研究与工程领域内的测量、贸易结算、医疗卫生、安全防护、环境监测以及资源测量等;(6)以上评定测量结果的场合,可以广义理解为对实验、测量方法、复杂部件和系统的概念设计和理论分析。3.总结在测量过程中，难免会出现一些问题，以前将其统称为误差，后来人们用了更精确的词测量的不确定度。由于 ISO 等的努力，有了 GUM，使得对于这方面的规定更加的清晰明了。之所以会产生不确定度是因为测量过程中会产生各项误差，这使得测量结果会出现偏差，用测量的不确定度就是来规定一个误差的范围，也是一个测量的可信度区间，使得测量的结果更加的量化，更加的可信真实。
