計量論壇

             評國外校準證書上的不確定度

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                                                                                                                                史錦順

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網(wǎng)上查NIST(美國國家標準與計量研究院)溯源性，查到幾份可溯源到NIST的校準證書。有美國的安捷倫公司、福祿克公司與日本的Imada公司的校準證書。

下面是一份日本Imada公司開具的英制單位測力儀校準證書。其中所用計量單位是lbf(磅力)，與國際單位的換算關(guān)系為：
                    lbf(磅力)=4.44822 N(牛頓)=0.453592kgf(千克力)

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（一）簡要翻譯

      CALIBRATION CERTIFICATE（校準證書）

                    QMF-11-ISO-F-M        Certificate #010808-195013

Client name（客戶名）:                                         Temperature（溫度）:   74°F

Client Address（客戶地址）:                                Humidity（濕度）:         45% RH

Calibration Date（校準日期）: January 8.2008

Model Number（型號）:   MF-50

Capacity(量程):                   50 lbf

Accuracy(準確度):              0.3% F.S.±1LSD（滿度值的0.3%±一個字）

Resolution(分辨力):            0.01 lbf

Serial number(序號):           1950013E

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NIST Traceability（溯源性）

Weights/Hangers （懸掛砝碼）      #935700，#118289 #1259740 #901384

                             #a1188285  #1078843 #916977L

Temp/ Humidity（溫度/濕度計） #15676-123519

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The expanded measurement uncertainty (K=2,95%confidence level ): 0.5%F.S.

      擴展測量不確定度(k=2,置信水平95%)：0.5%滿度值

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(二) 核心內(nèi)容

1 性能指標給法

Accuracy:    0.3% F.S.±1LSD（滿度值的0.3%±一個字）

    準確度： （滿度絕對誤差）0.16磅力

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2 實測結(jié)果：各點誤差元最大值0.06磅力

        IMADA數(shù)據(jù)

    標準點           測力計示值            示值誤差

          50.00                 49.98                     -0.02

          40.00                 39.98                     -0.02

          35.00                 35.00                      0.00

          30.00                 30.02                    +0.02

          25.00                 25.06                    +0.06

          20.00                 20.05                    +0.05

          15.00                 15.05                    +0.05

          10.00                 10.00                      0.00

            5.00                   5.00                      0.00

            0.00                   0.00                      0.00

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3 擴展不確定度： 0.5% FS=0.25磅力

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（三）幾點分析

1 從整個情況看，國外的所謂“校準”，等同于我國的“檢定”。合格品，美國的安捷倫、福祿克、日本的IMADA都開具校準合格證書；安捷倫還分項給出“passed”（合格）“Failed”（不合格）結(jié)論。

2 核心技術(shù)指標仍然是誤差理論的“準確度”。GUM與VIM都說準確度是定性的，不能給出數(shù)值。如上三個公司生產(chǎn)的測量儀器，都給出準確度的具體數(shù)值。定量的準確度是測量計量的基礎(chǔ)與常規(guī)，“準確度定性說”沒道理。

3 從實測數(shù)據(jù)看，誤差范圍（準確度）指標有充分余地。一般量值講究“準確”，既不能大，也不能小。“誤差”這個量與一般量不同。誤差量的重點是它的界限性，誤差元絕對值的一定概率意義下的最大可能值是誤差范圍，誤差范圍是誤差量的表征量。實測值比指標值小得越多，儀器信譽越高。

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（四）不確定度是擺設(shè)

日本Imada公司的校準證書中，關(guān)于不確定度的內(nèi)容如下：

The expanded measurement uncertainty (K=2,95%confidence level ): 0.5%F.S.

擴展測量不確定度(k=2,置信水平95%)：0.5%滿度值

校準證書中，包括了不確定度的內(nèi)容。這體現(xiàn)了推行不確定度15年（1993-2008）后的效果。不確定度，評了，寫了；但是，有用嗎？

校準證書標明了測力計的三大指標：量程、準確度、分辨力。校準要按量程選點；分辨力體現(xiàn)在實測數(shù)據(jù)的尾數(shù)上。都是直觀有效的指標。核心指標是準確度，要用計量標準來檢查，進行實際測量，求誤差元。測得值與標準值比較，最大誤差元是0.06磅力，小于指標值0.16磅力，測力計合格。

到此為止，這就是誤差理論意義下的計量，中國稱檢定，美、日稱校準。這是計量行業(yè)的常規(guī)。1993年前是這樣，從這個證書看，到2008年，也還是這樣，本質(zhì)未變。形式上的變化也有，那就是給出了擴展不確定度的值。細一考究，不過是添個擺設(shè)。

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不確定度論提出來后，規(guī)定要評定不確定度。本證書給出的測力計的擴展不確定度為：

               50磅力×0.5%=0.25磅力

“不確定度0.25磅力”是個沒有物理意義、沒有用處的量。

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這個0.25磅力的量，是什么？我們按不確定度論的基本文件，對對號。

1 平均值的西格瑪。GUM在引出不確定度概念時說：σ/√N 稱不確定度。測力計讀數(shù)穩(wěn)定，σ為零，與0.25磅力對不上號。

2 分散性。不確定度的主定義是分散性。是被測量的分散性嗎？被測量是砝碼，量值確定唯一，沒有分散性。是示值的分散性嗎？示值不變，也沒有分散性。分散性對不上號。

3 可信性。取2σ，可信性是95.54%， 0.25磅力不是可信性。

4 包含真值區(qū)間的半寬。這是VIM2008版以后的說法。以真值（砝碼值）為中心的、以0.25磅力為半寬的測得值區(qū)間，一定包含各可能的測得值；以測得值為中心的、以0.25磅力為半寬的被測量真值的區(qū)間，一定包含所測的砝碼值。注意，半寬是0.25磅力，而實測得的最大差值（測得值與砝碼值之差）是0.06磅力。

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【史評】

以上所舉前三個不確定度含義，與0.25磅力都對不上號。而第四個含義是可以對上號的，不確定度的意義是區(qū)間的半寬。只是這個半寬太大了，成了沒用的廢話。儀器的準確度指標已表明：測得值區(qū)間與真值區(qū)間的半寬是0.16磅力。且可信性是99.73%；不確定度區(qū)間半寬是0.25磅力，可信性卻只有95%。因此不確定度區(qū)間是廢話。這正如，“真值派”說：老史在鄭州，且已證明；“不確定度派”又說：老史在河南省。“不派”說的是沒用的廢話。

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測力計準確度指標是0.16磅力，就是說，誤差最大值不會超過0.16磅力，校準中又實測證明：的確誤差的絕對值不大于0.16磅力。“不派”插嘴說：擴展不確定度是0.25磅力，它的區(qū)間有95%的包含概率。這是一句廢話，因為必然如此。說不說都一樣，因此它僅僅是擺設(shè)，沒有實際用途。

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從不確定度的評定方法與不確定度評定的過程，不難理解0.25磅力這個無用值是怎樣誕生的。B類評定有“看說明書指標”的條款；加上分辨力、重復(fù)性、溫度影響、機械不良估計等等，把這些一合成，大概相當于兩個誤差范圍（準確度指標）的方均根值，因此把儀器本來保證的準確度指標0.16磅力，算成擴展不確定度0.25磅力，是不難理解的。這個錯誤不是評定者的錯，是不確定度論基本概念與基本評定方法的錯誤。

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廠家給出的0.16磅力這個誤差范圍值，是必須保證的。計量中，實測誤差有一點大于0.16磅力就是不合格。要你0.25磅力有什么用？不是擺設(shè)是什么？那些認為不確定度論有用的人們，誰來說說這個0.25磅力有什么用？

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（一）核實

  本想傳個圖片，本人用機水平太差，效果不好，就不傳了。反正網(wǎng)上易于查證。   

核實結(jié)果：原件如此。老史沒弄錯。F.S.是50磅力，乘以0.5%，故有擴展測量不確定度為0.25磅力。計算無誤。

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（二）不確定度的種類

第一種  表明校準能力的不確定度

例如，歐洲合格性組織的評定樣板，我在本網(wǎng)評論過它的游標卡尺校準的評定、數(shù)字電壓表的評定。那里評定的不確定度是校準裝置的能力。JJF1094《測量儀器的特性評定》要求的不確定度是這種不確定度。不確定度要小于被檢測量儀器的指標值的1/3.

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第二種 表明測量儀器或標準的性能指標的不確定度

VIM3明確規(guī)定的“儀器的不確定度”。如福祿克公司，原來儀器指標都是“準確度”，有網(wǎng)友已指出，現(xiàn)有兩種型號，標為“不確定度”。美國的銫原子標準用不確定度（2011年例外）；中國銫原子標準，2007年前，指標用“準確度”，2007年后指標用“不確定度”。

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第三種 測量中的測量不確定度

不確定度是什么，不確定度怎樣評，都應(yīng)當根據(jù)國際基本文件GUM與VIM。怎樣評定不確定度？正宗的評定是A類評定與B類評定。

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（三）分歧

1 先生出書，都是上述之第一種不確定度，是表明檢定（校準）能力的。先生認為不確定度一定比儀器指標小很多，就是眼光只局限于對檢定能力的評定。

先生認為這種評定是必要的，是對的，所以出書推廣宣傳。

老史認為，這種檢定能力的評定，混淆對象與手段，把被檢儀器的性能賴在檢定能力上，不適當?shù)夭鸱譁y得值函數(shù)（泰勒展開），這些，構(gòu)成方法錯誤、評定結(jié)果不對。。

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2 正宗的不確定度評定是A類評定與B類評定。不確定度論的觀點、主張與理論都要落實到A類評定與B類評定上。而B類評定要引用測量儀器的誤差范圍指標。因此，我認為，Imada校準證書給出的不確定度數(shù)值，是符合不確定度評定的基本框架的。因為它的一個分量是儀器指標即0.16磅力，因此給出擴展不確定度0.25磅力，不奇怪。

我這里只是說，其評定有根據(jù)。但我認為其評定不對，沒必要。有儀器的準確度指標就夠了，瞎評什么，畫蛇添足。

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3 至于測量儀器指標，必須按誤差理論，給出測量依賴的物理公式。分析誤差因素，給出誤差范圍指標（準確度）。VIM3 說性能指標由計量賦予，是脫離實際的空想。計量只是抽樣證實。

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4 現(xiàn)在有一種可能，就是廠家躡于國際規(guī)范，把原來的準確度就稱做不確定度。

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如此混亂的不確定度，實在沒必要維護它。

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