第一章— 第 F 节测量不确定度

总则

测量不确定度是国际上用来描述一个测量值的质量的术语。该术语传统上为许多在度量衡或量具实验室所进行的高准确度测量使用，如 QS-9000 或 ISO/TS16949 之类的质量系统

标准要求：“要了解测量不确定度，并与其它任何检验、测量或试验设备所需的测量能力相一致”。26

本质上，不确定度是对一指定的测量结果范围的描述，在特定的置信度水准内，预期的包含了实际的测量结果的范围。不确定度是测量可靠性的一种量化的表达。这种概念可简单的表达为：

测量实际值=测量的观测值（结果）±U

U 是一个被测量物和测量结果的“扩展不确定度”。扩展的不确定度是组合的标准误差（Uc），或这组成误差（随机的和系统的）的标准差，在测量过程中

乘以一个涵盖常数（K），这是对一期望置信度水准的正态曲线面积的表示；记住，应用了对测量过程呈正态分布的原则性假设。ISO/IEC《测量中不确定度指南》定义这涵盖常数是在正态分布下的 95%面积来充分的呈现不确定度。通常认为 K=2：

U = KUc

这组合标准差（Uc）包括测量过程中所有重大变差的因素。在大多数情况下，按着本手册所实施的测量系统分析方法，可以被视为一种用来对测量不确定度的多种来源的定量工具。通常，可以将这最大误差要素定量为 σ2 性能。其它较大的误差来源可以根据测量用途来应用。

表达一不确定度时必须包括一个适当的范围，该范围能够识别所有的重要误差并且允许测量被重复进行。有些不确定度建立于长期测量系统误差，另一些是基于短期测量系统误差。然而，可以通过以下简单公式来计算：

U2c = σ2 性能  + σ2 其它

测量不确定度仅仅是用来估计在某测量时间下，测量可能的变化有多大，记住这一点很重要。应该考虑测量过程中所有重大的测量变差来源，加上校准、基准标准、方法、环境重大误差，以及其它在测量过程中没有预先考虑到的误差。在许多情况下，将使用 MSA 和 GRR 方法来计算那些重大的标准误差来估计不确定度。为了确保这不确定度估计值的持续准确性，对一测量过程相关的不确定度要适当周期性地进行再评价。

测量的不确定度和 MSA

不确定度和 MSA（测量系统分析）的主要区别是：MSA 专注于理解某测量过程，确定这过程中的误差大小，并评估这测量系统是否适用于产品和过程的控制。MSA 提升理解和改进（减少变差）。不确定度是测量值的范围，通过一个置信度区间的定义，与测量结果相关并预期包括测量的真值。

测量的可追溯性

可追溯性是通过一个不间断且描述了不确定度的比较链，对一测量特性或一标准数值与规定参考值的比较，这所指的通常是国家或国际标准；所以理解该链中每个环节的测量不确定度是很有必要的。正如在测量过程和追溯性链所介绍的，这包括短期的和长期的测量变差来源；因此测量系统的测量不确定度可被评价，以确保考虑了可追溯性的所有影响；接下来，这也能减少与测量相关的其它问题。

ISO 表述测量不确定度的指南

测量不确定度表达指南（GUM）是如何评价并表达一测量的不确定度的指南。由于它对如何对测量不确定度的来源进行分类和组合，为使用者提供了理论上的解释和整套的指南；这应该被认为是一个高水平的参考文件，而不只是一个“如何使用”的手册。它的确给使用者提供了一些更进一步议题的指南，例如：变差来源的统计独立性、敏感度分析、自由度等，当评价更复杂、多参数测量系统时，这些议题是很关键的。