黃海坤

　　自JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》、GB/T15481-2000《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》發(fā)布實(shí)施以來(lái)，以不確定度理論取代傳統(tǒng)的誤差理論對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，已成為認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室的共識(shí)與必然要求。但事實(shí)上測(cè)量不確定度在兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室都在認(rèn)可項(xiàng)目上，基本完成了不確定度評(píng)定的示范，運(yùn)用水平有了很大提高；而另一方面，大量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，尤其是電器產(chǎn)品檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，無(wú)論是能熟練運(yùn)用不確定度理論的試驗(yàn)人員數(shù)量，還是已應(yīng)用項(xiàng)目都還不多，只能說(shuō)仍然處于起步階段。雖然IECEE-CTL極力推薦在檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室體系里，通常情況下用所謂的“測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度法”來(lái)代替成本不菲的不確定度評(píng)定，但畢竟不確定度評(píng)定是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作，試驗(yàn)中一旦遇到非做不確定度評(píng)定不可的情形，再著手做就來(lái)不及了。    

　　一、兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)室的比較及原因探討

　　1.校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的工作對(duì)象是計(jì)量器具、測(cè)量?jī)x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(cè)量方法、測(cè)量條件相同，對(duì)某一器具(儀器)的不確定度評(píng)定結(jié)果往往可直接或間接地引用到同類(lèi)型、等級(jí)的其他器具上，如量塊、砝碼、熱電偶、各種長(zhǎng)度量?jī)x、各種基本電學(xué)參量測(cè)量?jī)x等。甚至不同的實(shí)驗(yàn)室，只要軟硬件處于同一水平上，相互之間引用也無(wú)不可(以良好的測(cè)量再現(xiàn)性為基礎(chǔ))。

　　檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的工作對(duì)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(cè)試，即使出自同一制造商、同一型號(hào)，但批次不同，則材料特性的測(cè)量值(包括不確定度)也可能會(huì)明顯不同。一般情況下，產(chǎn)品檢測(cè)的測(cè)量不確定度評(píng)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(xiàng)目下“畢其功于一役”。

　　2.校準(zhǔn)過(guò)程都有詳盡的國(guó)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(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的因素，并且絕大多數(shù)測(cè)量是在穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過(guò)程中進(jìn)行的，沒(méi)有對(duì)樣品造成破壞的測(cè)量，因此建立數(shù)學(xué)模型難度較小(已消除、削弱因素不會(huì)進(jìn)入模型或可被忽略)，分析過(guò)程可做到清晰明了，在認(rèn)識(shí)上容易達(dá)成一致。

　　產(chǎn)品檢測(cè)中，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試方法的規(guī)定一般都不是很?chē)?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(zhuān)用設(shè)備；樣品在試驗(yàn)過(guò)程中常要經(jīng)受溫度、壓力、電化學(xué)、時(shí)間歷程等動(dòng)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(duì)測(cè)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(píng)定過(guò)程的難度。此外對(duì)大量的破壞性試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，無(wú)法作A類(lèi)評(píng)定的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，但客觀(guān)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(xiàng)困難的工作。

　　3.校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量活動(dòng)是被測(cè)儀器量值溯源鏈的一個(gè)環(huán)節(jié)，其證書(shū)必須給出合理的測(cè)量不確定度。大多數(shù)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室本身也是承擔(dān)法制計(jì)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(duì)容易得多。

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

　　二、改變現(xiàn)狀的對(duì)策

　　隨著實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可評(píng)審對(duì)測(cè)量不確定度要求的力度的加強(qiáng)，與國(guó)際同行的業(yè)務(wù)接軌以及作為實(shí)驗(yàn)室水平和能力的組成部分，全面開(kāi)展此項(xiàng)工作已是大勢(shì)所趨。盡管檢測(cè)實(shí)驗(yàn)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(shí)際情況和特點(diǎn)，找出改變現(xiàn)狀的有效對(duì)策。由易到難，先解決一些試驗(yàn)量大而難度不大的項(xiàng)目，取得有效的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展以增強(qiáng)信心；盡量避免一開(kāi)始就糾纏在具體案例的某些處理方法的對(duì)錯(cuò)上，對(duì)一時(shí)難以達(dá)成共識(shí)的做法不要反復(fù)議而不決，允許所謂的錯(cuò)漏存在，隨著參與者經(jīng)驗(yàn)的積累和水平的提高，使分歧逐步得到解決；加強(qiáng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室之間的經(jīng)驗(yàn)交流，共同發(fā)展提高，盡快在認(rèn)可項(xiàng)目上形成一定的覆蓋面，進(jìn)而接近國(guó)際的先進(jìn)水平。    

　　三、測(cè)量不確定度評(píng)估目前存在的一些技術(shù)性問(wèn)題

　　由于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量不確定度工作目前仍處于初級(jí)階段，各種爭(zhēng)議和問(wèn)題是難免的，以下就此提出個(gè)人看法供探討。

　　1.一些產(chǎn)品檢測(cè)的測(cè)量不確定度分析文章，在沒(méi)有提出數(shù)學(xué)模型的情況下，僅按常識(shí)和經(jīng)驗(yàn)判斷來(lái)源后，就將估計(jì)的各分量以相對(duì)不確定度的形式直接合成(因沒(méi)有量綱，不存在相容問(wèn)題)。但當(dāng)輸出量(測(cè)量結(jié)果)與輸入量(各直接、間接測(cè)量值和影響量)不是線(xiàn)性關(guān)系時(shí)，相對(duì)不確定度分量在合成時(shí)的系數(shù)就不一定為1；即使是線(xiàn)性關(guān)系，所相對(duì)的量(即分母代表的量)不同，不確定度的值也會(huì)不同。若沒(méi)有數(shù)學(xué)模型就匆忙開(kāi)始評(píng)定，可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果，且影響其可信度。無(wú)論簡(jiǎn)單如Y=kX(k=1)的模型，還是要通過(guò)復(fù)雜實(shí)驗(yàn)后才能確立的模型，對(duì)于測(cè)量不確定度評(píng)估都不可缺少，盡管在很多情形下構(gòu)造一個(gè)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(shí)例中，常見(jiàn)到一些“來(lái)路不明”、沒(méi)有給出估算過(guò)程的不確定度分量值，又不說(shuō)明是憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)得出還是引用其他文獻(xiàn)資料，讓參考者無(wú)法得知其來(lái)龍去脈而產(chǎn)生困惑?；蛘邔?duì)具體的樣品、使用的儀器設(shè)備、測(cè)量方法、測(cè)量條件等不作出必要的交代，而這些都是不能缺少、對(duì)理解評(píng)定過(guò)程很有幫助的背景材料。以測(cè)量帶開(kāi)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(yàn)條件相同，而樣品的開(kāi)關(guān)頻率不同，由于電流測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的頻響特性使測(cè)量不確定度也不同，假如在分析中沒(méi)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(cè)量結(jié)果都不給出(不確定度的定義是和測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的量)。以上做法無(wú)疑使評(píng)定過(guò)程的完整性和示范性打了折扣。

　　3.在電器產(chǎn)品檢測(cè)方面:由于包含因子已統(tǒng)一取2，無(wú)需再作自由度計(jì)算；把A類(lèi)評(píng)定的概率分布視作正態(tài)分布，在重復(fù)測(cè)量次數(shù)極其有限的情況下并不合適，宜看作t分布；對(duì)于多因素共同影響的測(cè)試過(guò)程，勿輕易作簡(jiǎn)化處理，曾有人為了簡(jiǎn)化，把剛配制好的試驗(yàn)液的電阻率直接應(yīng)用到漏電流的計(jì)算，但事實(shí)上新鮮的試驗(yàn)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(yàn)所】