浅析测量结果不确定度来源的分析

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【摘 要】测量不确定度是测量结果准确性、可靠性的重要因素，是测量质量的重要标志。一个完整的测量过程，引起测量不确定度的因素有很多，对测量结果不确定来源的分析，也决定测量不确定度的准确性重要因素。本文从测量结果不确定度来源的分类和识别方法等几个方面来简单介绍下测量结果不确定度来源。

【关键词】测量结果不确定度；来源；分析

0 引言

测量不确定度是测量结果可靠性的重要因素，是测量质量的重要标志。一个完整的测量过程，引起测量不确定度的因素有很多，对测量结果不确定来源的分析，也决定测量不确定度的准确性、可靠性重要因素。那什么是测量结果不确定度？它的来源有哪些？怎么分类呢？怎么识别？下面我们来简单介绍一下：

1 测量结果不确定度的概念

测量结果不确定度：表征合理地赋予被测量之值的分散性与测量结果相联系的参数，称为测量不确定度。

2 对测量结果不确定来源的分析是决定测量结果不确定度评定结果准确性的重要因素

测量结果不确定度评定结果的质量主要取决于：实验室对测量控制体系的控制和评定人员对测量原理、方法的理解。所以对测量结果不确定来源的准确分析和识别对正确地评定测量结果不确定度起到非常重要的作用。现简单介绍下测量结果不确定度来源和对不确定度来源的识别方法。

2.1 测量结果不确定度来源分类

在实践中，测量结果不确定度来源有很多，具体分为以下几类：

2.1.1 按不确定度的来源途径分类

批量物质物理特性的不确定度来源应包括至少三个部分。

1）批量样品的代表性导致的取样不确定度分量

因为大部分天然物质的属性是非均匀的或称具有分散性。有些特性的测量是破坏性的，不可能将全批货物用于测量实验。批样的取样程序往往在风险和效益之间寻求一个平衡点，根据允差范围由统计方法给出抽样数量。样品的代表性将导致测量结果的不确定度。

2）样品的均匀性导致的制样不确定度分量

试样样品是从批样中获得的，与批量样品的代表性导致测量结果不确定度的原理相同，试验样品的均匀性将导致测量结果不确定度。

3）测量导致的测量结果的不确定度分量

包括被测量定义不完整和测量、测量程序不理想两部分导致测量、测量结果不确定度。

被测量定义不完整将导致方法偏差，可通过标准物质的测量进行评定。

测量程序可能的不确定度来源包括：

―制备试样（部分程序不包括制样）

―标准物质（有证标准物质的溯源性、标准用标准物质与样品的匹配性，基准试剂的不确定度等）；

―试剂的纯度；

―测量、测量设备（仪器的示值重复性、示值最大允许误差（MPE）、引用校准误差等）；

―环境（电磁、震动、光强、温湿度等）；

―测量（分析）数据的采集（人员读数、操作重复性，自动分析仪进位、模量转换偏差、其他干扰等）；

―引用数据和其他参数的不确定度；

―数据的处理（测量过程数据修约，异常值判定、处理，正常值统计，模型拟合等）；

―测量结果按方法标准规定的精度进行修约导致的最终报告结果的不确定度。

应该注意的是：无论是单个实验室的测量还是有组织的能力验证，测量/测试是从实验室样品开始的。一般“测量不确定度”是指测量/测试程序导致的结果不确定度，该量并不能代表批量物质物理特性的不确定度。

2.1.2 按不确定度输入量与输出量的因果关系分类

导致系统效应不确定度的分量：

―被测量定义不完整；

―复现被测量的测量/测试方法不理想；

―标准物质的溯源，标准物质和参考标准物质必须溯源至国际单位或约定真值得完整结果；

―仪器校准值偏差，仪器示值MPE；

―引用数据或其他参量。

导致随机效应不确定度的分量：

―取样不确定度（包括取样代表性、试样均匀性、制样的重复性）；

―环境影响（包括环境体系控制和环境变化对被测量影响程度的认识）；

―被测量特性的重复性（包括仪器示值得重复性，人员操作的重复性，测量/测试程序的重复性等）。

2.2 不确定度来源的识别方法

2.2.1 逐步分析法

按方法标准的操作步骤逐步、逐步地分析。评估时应考虑所用仪器设备可能导致的测量结果不确定度，操作的重复性，环境条件的影响，标准（基准）物质的影响等每个细节可能产生的不确定度分量（可参照不确定度来源途径分类方法进行分析）。这种方法适用于经验检测方法，尤其适合输出量等于输入量的简单数学模型关系的检测方法。

2.2.2 数学模型因子分析法

根据建立的数学模型，其中每一个因子（在数学模型中用一个数学符号表的量，包括输出量）都是重要的必须考虑的测量结果不确定度的一个分量（可参照输入量与输出量的因果关系分类方法进行分析），每一个分量都可以按逐步分析法继续分解为若干小分量。这种方法适用于输出量与输入量有完整的数学模型关系的检测方法（一般称为理论方法）。

2.2.3 综合分析法

这种方法必须建立在大量的先验数据的基础上，亦称为先验分析法。譬如：引用方法精密度数据、方法整体偏差数据、能力验证数据、内部方法研究数据、质量核查数据及吻合的标准物质不确定度等等。

综上所述，测量不确定度的来源很多，正确的分析和识别测量不确定的来源在测量不确定度非常重要的作用，也为准确分析测量不确定度打下良好的基础。