测量不确定度讲义

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1、测量不确定度讲义（内部材料，不许外传）全国标准样品技术委员会陈柏年测量不确定度讲义（内部材料，不许外传）全国标准样品技术委员会陈柏年作者说明在现代测量实践中，由于测量结果是所有输入量综合作用的结果，而所有输入量是通过规定的方法加以确定的，所以在每一次特定的测量中，所有的输入量都是随机的、不确定的！例如：当把温度作为一个测量结果的输入量时，则必须在获得测量结果的测量方法（或程序）中提出对温度进行控制的范围要求，如（25±0.1）℃。这样每次测量时的实际温度值，既必须在这个规定的范围内，但又不要求完全相同。换言之，输入量温度在每次测量的特定时刻，温度值是规定范围内的一个随机的、不确定的值

2、（对于其它输入量情况相同）。这样我们就可以发现：由于每个测量结果的输入量是随机的、不确定的，所以每个测量结果必然也是随机的、不确定的。那么为什么在传统的最大允许误差理论中没有发现这个“真理”呢？原因就在于：在传统测量理论中，一个合格测量的前提使：要建立所有具有显著影响的输入量与输出量之间的函数关系式（或称数学物理方程）；而对影响不显著的输入量，则予以忽略。例如：测量一根钢棒的长度，当测量结果以mm级表示时，温度影响可以忽略；当测量结果以μm级表示时，则找出输入量温度和输出量长度之间的函数关系式，对温度影响加以修正。但是，当输入量对输出量的影响既不能忽略，又找不出两者之间的合适的函数关

3、系式（或能够找到，但是非常复杂而难以修正）时，传统的理论就无法解决了。这时候就需要采用测量不确定度理论来加以解决。当然，测量不确定度理论并不这么简单，作者在这里要证明的仅仅是：由于“在测量实践中，测量的输入量是随机的、不确定的，所以测量的输出量也必然是随机的、不确定的”这么一个简单的真理！从哲学上讲：被测量的值（现象的本质）是客观存在的，但是如何表示它是主观（人类对客观现象的解释）决定的，所以确定它的检测值受到科学（按解释确定的测量原理的符合性）技术（按测量原理确定的检测条件的合理性）水平的限制。目次第1章测量不确定度发展沿革（第4页）第2章测量不确定度预备知识（第8页）第3章三个数

4、学模型（第10页）第4章测量不确定度评定（A类）（第15页）第5章测量不确定度评定（B类）（第16页）第6章合成测量不确定度评定（第18页）第7章扩展测量不确定度的确定（第21页）第8章测量不确定度的报告和表示第22页）第9章实例（23页）第10章现代测量理论体系（第33页）附录：ASTM国际组织制定的标准检测方法中的测量不确定度（第42--47页）第1章测量不确定度的发展沿革1.1前言上个世纪七十年代，随着经济全球化和高新技术的迅猛发展（经济全球化更加强度测量结果的一致性，高新技术更加强调测量结果的再现性），传统的最大允许误差理论已经不能适应要求！因为，这些测量更依赖于测量方法（检

5、测方法）的标准化、规范化。在依据一个标准测量方法进行测量时，由于标准测量方法规定控制的测量条件不可能无限完善，所以每次测量的结果也不可能完全相同，相反，应该是离散的！正像传统测量理论将最大允许误差作为评定测量仪器好坏的依据一样，新的理论把这种离散程度的好坏作为评定标准测量方法水平高低的依据。众所周知，要评定这种离散性就必须确定这种离散性的数学模型，而成熟的数学理论证明：当标准测量方法处于统计控制条件下（例如：重复性条件或复现性条件）时，这种离散性是服从一定的分布的（例如：正态分布、均匀分布、三角分布等）。这时，根据最小二乘法，就可以采用标准偏差来表征它的离散程度。新的理论把这种标准偏

6、差称为测量不确定度。由于缺乏对测量不确定度表示的国际一致性地认可，所以1977年世界上计量学的权威机构国际计量委员会（CIPM）要求国际计量局（BIPM）同有关国家标准实验室联合研究这个问题。BIPM制订了一份详细的调查表，分发给32个国家对这个问题感兴趣的国家计量学实验室，并与5个国际组织沟通了该信息。1979年初，收到了21个实验室的回应，几乎所有实验室都相信：制定一个国际认可的表示测量不确定度的程序和将各个不确定度分量合成为单个总不确定度是重要的，但是对采用什么方法来达到此目的则观点有分歧。BIPM招集了一次会议，目的是统一制定一个规定不确定度的总的可接受的程序，有11个国家标

7、准实验室的代表参加了会议。这个研究不确定度表述的工作组制订了一个国际建议INC-1（1980）《实验不确定度的表示》，1981年CIPM批准了这个国际建议，1983年重新加以确认。CIPM将依据该工作组建议（仅仅是一个简明的摘要而不是一个详细的规定）来制定一个更详细指南的任务提交给了ISO，因为ISO能比较好地反映工业、商业领域中广泛的兴趣和需要。由于ISO有关计量学方面的技术咨询组ISO/TAG4的任务是负责协调、指导ISO标准中测量问题，并且有参加IS