黃海坤

　　自JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》、GB/T15481-2000《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力的通用要求》發(fā)布實施以來，以不確定度理論取代傳統(tǒng)的誤差理論對測量結(jié)果進(jìn)行分析評價，已成為認(rèn)可實驗室的共識與必然要求。但事實上測量不確定度在兩類實驗室中的應(yīng)用程度和成效存在著較大的反差:一方面經(jīng)CNAL認(rèn)可的校準(zhǔn)實驗室都在認(rèn)可項目上，基本完成了不確定度評定的示范，運(yùn)用水平有了很大提高；而另一方面，大量檢測實驗室，尤其是電器產(chǎn)品檢測實驗室，無論是能熟練運(yùn)用不確定度理論的試驗人員數(shù)量，還是已應(yīng)用項目都還不多，只能說仍然處于起步階段。雖然IECEE-CTL極力推薦在檢測實驗室體系里，通常情況下用所謂的“測量儀器的準(zhǔn)確度法”來代替成本不菲的不確定度評定，但畢竟不確定度評定是現(xiàn)代實驗室的一項基礎(chǔ)性的工作，試驗中一旦遇到非做不確定度評定不可的情形，再著手做就來不及了。    

　　一、兩類實驗室的比較及原因探討

　　1.校準(zhǔn)實驗室的工作對象是計量器具、測量儀器，其中大多數(shù)在工作原理和結(jié)構(gòu)組成上均已相當(dāng)成熟規(guī)范，只要測量方法、測量條件相同，對某一器具(儀器)的不確定度評定結(jié)果往往可直接或間接地引用到同類型、等級的其他器具上，如量塊、砝碼、熱電偶、各種長度量儀、各種基本電學(xué)參量測量儀等。甚至不同的實驗室，只要軟硬件處于同一水平上，相互之間引用也無不可(以良好的測量再現(xiàn)性為基礎(chǔ))。

　　檢測實驗室的工作對象即使用途一樣，但結(jié)構(gòu)、工作原理和性能卻有很大差別的各色產(chǎn)品，尤其是涉及材料性能的測試，即使出自同一制造商、同一型號，但批次不同，則材料特性的測量值(包括不確定度)也可能會明顯不同。一般情況下，產(chǎn)品檢測的測量不確定度評定結(jié)果的推廣性遠(yuǎn)不如儀器校準(zhǔn)的推廣性(前者的局限性較大)，不可能像儀器校準(zhǔn)那樣在很多項目下“畢其功于一役”。

　　2.校準(zhǔn)過程都有詳盡的國家、地方、行業(yè)檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范作限定指引，按章操作能夠削弱或消除大部分影響測量結(jié)果準(zhǔn)確性的因素，并且絕大多數(shù)測量是在穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程中進(jìn)行的，沒有對樣品造成破壞的測量，因此建立數(shù)學(xué)模型難度較小(已消除、削弱因素不會進(jìn)入模型或可被忽略)，分析過程可做到清晰明了，在認(rèn)識上容易達(dá)成一致。

　　產(chǎn)品檢測中，試驗標(biāo)準(zhǔn)對測試方法的規(guī)定一般都不是很嚴(yán)格、詳細(xì)，留有較多選擇余地；大量使用符合要求但規(guī)范性較差的各種專用設(shè)備；樣品在試驗過程中常要經(jīng)受溫度、壓力、電化學(xué)、時間歷程等動態(tài)的綜合作用，不易找到自然科學(xué)學(xué)科、工程學(xué)科給出的描述各相關(guān)量對測量值作用的數(shù)學(xué)關(guān)系式，以上原因都增加了建立數(shù)學(xué)模型和評定過程的難度。此外對大量的破壞性試驗和動態(tài)試驗，無法作A類評定的重復(fù)性實驗，但客觀上必然存在各種隨機(jī)因素的影響，如何合理估算這些因素引入的不確定度分量也是一項困難的工作。

　　3.校準(zhǔn)實驗室的測量活動是被測儀器量值溯源鏈的一個環(huán)節(jié)，其證書必須給出合理的測量不確定度。大多數(shù)校準(zhǔn)實驗室本身也是承擔(dān)法制計量任務(wù)的檢定機(jī)構(gòu)，有相當(dāng)系統(tǒng)、深厚的誤差分析基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)換成不確定度分析相對容易得多。

　　應(yīng)該承認(rèn)，檢測實驗室的誤差分析基礎(chǔ)比較薄弱，建立不確定度評定分析的體系可以說是從零開始。大量產(chǎn)品檢測的試驗結(jié)果僅需提供合格性判斷，當(dāng)測量數(shù)據(jù)與判斷限的差值大于(2～3)倍的主要測量儀器的絕對誤差時，可以認(rèn)為測量值的判斷是可靠、有足夠安全裕度而無需作不確定度評估的。即使按ISO/IEC17025指出的三種情況下有必要給出測量不確定度，加上實驗室之間的試驗比對，真正要作不確定度評估的試驗畢竟極少，這也是檢測實驗室測量不確定度工作開展不盡如人意的一個主要外部原因。    

　　二、改變現(xiàn)狀的對策

　　隨著實驗室認(rèn)可評審對測量不確定度要求的力度的加強(qiáng)，與國際同行的業(yè)務(wù)接軌以及作為實驗室水平和能力的組成部分，全面開展此項工作已是大勢所趨。盡管檢測實驗室有上述各種不利因素，工作艱巨，但還是應(yīng)根據(jù)自身的實際情況和特點(diǎn)，找出改變現(xiàn)狀的有效對策。由易到難，先解決一些試驗量大而難度不大的項目，取得有效的實質(zhì)性進(jìn)展以增強(qiáng)信心；盡量避免一開始就糾纏在具體案例的某些處理方法的對錯上，對一時難以達(dá)成共識的做法不要反復(fù)議而不決，允許所謂的錯漏存在，隨著參與者經(jīng)驗的積累和水平的提高，使分歧逐步得到解決；加強(qiáng)檢測實驗室之間的經(jīng)驗交流，共同發(fā)展提高，盡快在認(rèn)可項目上形成一定的覆蓋面，進(jìn)而接近國際的先進(jìn)水平。    

　　三、測量不確定度評估目前存在的一些技術(shù)性問題

　　由于檢測實驗室的測量不確定度工作目前仍處于初級階段，各種爭議和問題是難免的，以下就此提出個人看法供探討。

　　1.一些產(chǎn)品檢測的測量不確定度分析文章，在沒有提出數(shù)學(xué)模型的情況下，僅按常識和經(jīng)驗判斷來源后，就將估計的各分量以相對不確定度的形式直接合成(因沒有量綱，不存在相容問題)。但當(dāng)輸出量(測量結(jié)果)與輸入量(各直接、間接測量值和影響量)不是線性關(guān)系時，相對不確定度分量在合成時的系數(shù)就不一定為1；即使是線性關(guān)系，所相對的量(即分母代表的量)不同，不確定度的值也會不同。若沒有數(shù)學(xué)模型就匆忙開始評定，可能會導(dǎo)致錯誤的結(jié)果，且影響其可信度。無論簡單如Y=kX(k=1)的模型，還是要通過復(fù)雜實驗后才能確立的模型，對于測量不確定度評估都不可缺少，盡管在很多情形下構(gòu)造一個合理有效的數(shù)學(xué)模型不是能夠輕易做到的。

　　2.在某些不確定度分析示范實例中，常見到一些“來路不明”、沒有給出估算過程的不確定度分量值，又不說明是憑經(jīng)驗估計得出還是引用其他文獻(xiàn)資料，讓參考者無法得知其來龍去脈而產(chǎn)生困惑。或者對具體的樣品、使用的儀器設(shè)備、測量方法、測量條件等不作出必要的交代，而這些都是不能缺少、對理解評定過程很有幫助的背景材料。以測量帶開關(guān)電源的樣品的泄漏電流為例，即使樣品結(jié)構(gòu)基本相同、試驗條件相同，而樣品的開關(guān)頻率不同，由于電流測量網(wǎng)絡(luò)的頻響特性使測量不確定度也不同，假如在分析中沒指出樣品的電氣結(jié)構(gòu)特性很可能產(chǎn)生誤導(dǎo)。有些范例甚至連測量結(jié)果都不給出(不確定度的定義是和測量結(jié)果相聯(lián)系的量)。以上做法無疑使評定過程的完整性和示范性打了折扣。

　　3.在電器產(chǎn)品檢測方面:由于包含因子已統(tǒng)一取2，無需再作自由度計算；把A類評定的概率分布視作正態(tài)分布，在重復(fù)測量次數(shù)極其有限的情況下并不合適，宜看作t分布；對于多因素共同影響的測試過程，勿輕易作簡化處理，曾有人為了簡化，把剛配制好的試驗液的電阻率直接應(yīng)用到漏電流的計算，但事實上新鮮的試驗液一旦滴到試件表面就被污染了，其電阻率也隨之改變。
　　作者單位【廣州電氣安全檢驗所】