單次測量結果如何評定A類測量不確定

JJF1033—2008所評定出的肯定不是“標準裝置的不確定度”，在其《建標報告》的第九部分的標題就是“檢定或校準結果的測量不確定度的評定”，在附錄C的第C.4.3.1條也作了如下解釋：在計量標準技術報告的“檢定或校準結果的測量不確定度評定”一欄中應填寫在計量檢定規程或技術規范規定的條件下，用該計量標準對常規的被檢定或被校準對象進行檢定或校準時所得結果的測量不確定度評定詳細過程，......。我也知道現在市面上絕大多數的有關不確定度評定的出版物，基本上都是基于對校準或測量結果的不確定度的評定，而不是基于測量標準或測量器具復現量值的不確定度的評定。這兩種不確定度評定的主導思想和側重點是不同的。對于前者來說，結果的不確定度應該與被校器具的性能有關(體現在A類評定部分)。將測量標準或測量器具的最差值作為輸入，一是可以大大簡化評定的過程，二是可以降低評估的風險，要求也不如后者那么高；而對于后者來說，是要體現測量標準或測量器具復現量值的最佳能力，這個不確定度從理論上來說應該是和被校或被測對象的性能無關，所以不能用“常規”的被測對象來對它進行考核，而應該用一穩定的被測量或“接近理想”的被測對象來對它進行考核，以將被測對象性能的影響降至最低。

對于JJF1033—2008《計量標準考核規范》(簡稱《規范》)我已研讀過多次，也與同事們交流討論，最終大家對規范中有關不確定度的解釋仍然存在著較大的分歧。究其原因，我想可能是我們國防系統在計量標準的建立與考核過程中，一直都是依據GJB2749—1996《建立測量標準技術報告的編寫要求》來做的，現在仍然是按照這個標準實施考核與評審。這兩個標準在評定不確定度方面差異很大。在撰寫建標報告時，GJB2749是要求評定標準裝置復現量值的不確定度(簡稱“標準裝置的不確定度”)，而JJF1033則不需要評定標準裝置的不確定度，只需評定用該標準裝置對常規計量器具進行檢定或校準所得校準結果的不確定度。《規范》中計量標準的不確定度是套出來的，不是評出來的。為什么這么說呢？我們先來看看《規范》第3.4條有關計量標準的不確定度的說明：“在檢定或校準結果的測量不確定度中，由計量標準所引入的不確定度分量。它包括計量標準器及配套設備所引入的不確定度分量。”在該條文的注釋部分是這樣說的：“如果計量標準中的計量標準器或配套設備所提供的標準量值通過檢定方式進行溯源，則計量標準的不確定度可以由計量標準的最大允許誤差通過B類評定得到。如果計量標準中的計量標準器或配套設備所提供的標準量值通過校準方式進行溯源，則計量標準的不確定度由校準證書得到。”也就是說除了以校準方式進行溯源所得到的標準裝置的不確定度有所不同外，通過檢定方式進行溯源的標準裝置的不確定度全國都一樣(指同類同等級的計量標準)，不需要考慮標準裝置本身的性能差異(如：靈敏度、重復性、安裝狀態等)對校準結果的影響，只用它的最大允差區間的半寬度除以根號3。

另一個感到困惑的問題是重復性。《規范》第3.7條給出了“計量標準的重復性”定義：“在相同測量條件下，重復測量同一被測量，計量標準提供相近示值的能力。”第4.2.3條是這樣描述的：“計量標準的重復性通常用測量結果的分散性來定量表示，即用單次測量結果yi的實驗標準差s(yi)來表示。計量標準的重復性通常是檢定或校準結果的一個不確定度來源。”我個人認為，就本《規范》而言，這一定義有欠妥之處。就叫“測量結果的分散性”或許比“計量標準的重復性”更為合理。既然是測量結果的分散性，就不可避免地包含了計量標準的重復性和被校器具的重復性綜合作用的結果。眾所周知，對計量標準的重復性考核，是在重復性條件下，用標準裝置對一穩定的被測量進行多次重復測試。如果找不到穩定的被測量，則應該選用接近理想的被校對象代之，以將被校對象的重復性影響降至最低，這樣測得的重復性才能稱之為標準裝置的重復性。而《規范》所說的重復性試驗并不是對一穩定的被測量或接近理想的被校對象進行重復性試驗，而是對常規的被檢定或被校準對象進行n次獨立重復測量。關于這一點《計量標準考核規范實施指南》(簡稱《指南》)中有專門的解釋“被測對象的不穩定會影響到重復性測量結果。在計量標準考核中，要求對一常規的被測對象進行測量，而不是本身重復性和穩定性都是最佳的被檢定或被校準計量器具，這樣所得到的重復性測量結果可以用于大多數的檢定或校準結果。”這就不免使人納悶了，什么叫“常規的被測對象”，它的重復性多大才屬于常規？是不是在檢定規程規定的極限范圍內都算“常規”超出了就不算“常規”呢？還是選一個重復性中等的被校器具來作代表呢？也正是由于這一點，恰恰說明了所評出的不確定度不是計量標準的最佳測量能力。

另一種情況是，一臺標準裝置的被校對象有可能是很多種類，每一種類又分有很多種準確度級別。例如：力標準機的被校對象有測力環、數字測力儀、各種稱重儀、力傳感器、稱重傳感器、各種工作測力儀等，每一種器具的準確度級別又有0.1級、0.3級、0.5級、……等等；又比如扭矩扳子檢定裝置，它的被校對象是1級、2級、3級、4級、5級、6級、10級的扭矩扳子，檢定規程中對各等級扭矩扳子的重復性的要求也是從1%～10%。都是常規的被校器具，那么我究竟選哪一種來作為所謂的“常規”被校對象呢？得出的測量結果可有著天壤之別呀。按照《規范》的要求我豈不是要對所有的被校對象的每一個準確度級別都要評一個校準結果的不確定度。因為任何一個準確度級別的重復性都不能代表另一個準確度級別的重復性。我總不能用對1級的被校對象所得到的重復性用于10級的被校對象的不確定度評定吧(被校器具的重復性不可能有那么好)！也不可能用對10級的被校對象所得到的重復性用于1級的被校對象的不確定度評定吧(被校器具的重復性不可能有那么差)！是不是選擇5級的來做重復性試驗就能代表所有的重復性啦？顯然沒有道理，也缺乏科學性。況且每年還都要對標準裝置做這樣的重復性考核。不知道這種操作是否可行，也不知道有哪家機構遇到這種情況是這樣操作的。

《指南》中對計量標準的重復性要求是這樣描述的：“新建計量標準應當進行重復性試驗，并提供試驗的數據；已建計量標準至少每年進行一次重復性試驗，測得的重復性應滿足檢定或校準結果的測量不確定度的要求。也就是說,對于新建計量標準，只要按照要求進行重復性試驗，并提供試驗的重復性數據即可；對于已建計量標準，至少每年進行一次重復性試驗，如果重復性試驗結果不大于新建計量標準時的重復性則重復性符合要求；如果重復性試驗結果大于新建計量標準時的重復性時，應按照新的重復性結果重新進行檢定或校準結果的測量不確定度評定，并判斷檢定或校準結果的測量不確定度是否滿是被檢定或校準對象的需要。”對于這一段描述，我同樣有幾點疑惑。第一，對于新建標準只要求提供重復性試驗數據，不要求作符合性判斷。對于已建標準，則要跟上一次的重復性比較，如果大于它，則要重新評定“檢定或校準結果的測量不確定度”，如此反復下去，只能是越評越差，并且還要判斷是否滿足檢定或校準對象的需要。怎么判斷？以前面所舉的扭矩扳子檢定裝置為例，如果選擇10級的扭矩扳子作為常規的被校對象進行重復性試驗，得到的結果肯定是能滿足對10級扭矩扳子的檢定/校準需要，且以后用任一等級的扭矩扳子做重復性試驗基本上都不會大于它。但這個重復性結果不能滿足檢1級扭矩扳子的需要，于是又要以常規的1級扭矩扳子為對象進行重復性試驗，得到的重復性結果肯定是能滿足所有級別的扭矩扳子的檢定/校準需要，但是所有其它級別的扭矩扳子做出的重復性試驗結果都大于它。這就形成了一種怪圈，要保證重復性滿足所有等級被校對象的檢定/校準需要，就必須選擇最好的被校對象進行重復性試驗；而要保證重復性不會變大，就必須選擇最差的被校對象進行重復性試驗。也就是說選擇任何一個準確度級別的扭矩扳子作“常規”的被校器具都不具有代表性，它只能代表本類別、本準確度級別的被校對象。這正是因為《規范》考核的是檢定或校準結果的測量不確定度，重復性也就自然與選擇的被測對象的性能有關了。

總結一下這段時間與規矩兄的討論，真是受益匪淺。雖然各自都不能說服對方，但都亮明了自己的觀點與理解的程度，廣大量友也將從中受益，對幾個概念的理解也逐漸清晰。在“最佳測量能力”這一概念出現之前，我所聽到的是“標準裝置復現量值的不確定度”，只不過后者很少出現在出版物和資料中，知悉的人也不多。也許現在都統一稱作“最佳測量能力”了。張艷量友在68樓向我們提供了這一概念有向“校準和測量能力(CMC)”轉換的信息。對于“最佳測量能力”和“檢定/校準結果的不確定度”我個人認為是兩個不同的概念，首先兩者的著眼點不同，前者的著眼點是校準活動的“源”，后者的著眼點是校準活動的“結果”。也就是說，前者評定的是測量標準所提供(復現)的量值的質量，后者評定的是用測量標準對被校器具進行校準或用測量器具對被測對象進行測量所得結果的質量。對于后者來說，由于測量標準的準確度級別要優于被校對象的3倍以上，所以在評定校準結果的不確定度時，為簡化評定過程，往往取測量標準的極限誤差來作為標準引入的不確定度分量，這對結果不會產生多大的影響(因為標準引入的不確定度分量所占權重不應該很大)，同時也降低了評估的風險。但“最佳測量能力”可不一樣，因為它幾乎不考慮被校器具性能的影響，是對測量標準所提供的量值的可靠程度的定量表征。所以他不可能仍然用所謂的“最差值”來評定出所謂的“最佳測量能力”，于情于理都說不過去。用最差值作為輸入評出來的只能是規程/規范允許范圍內的“最大不確定度”，該指標對同類同等級的測量標準來說幾乎沒有區別，所以我說它是“套”出來的，不是“評”出來的。

回復 78# 路云


    　　一般情況下，有兩種情況需要評定不確定度。一種是對測量方案（某一個測量方法或者選用的某一種測量設備）的可靠性進行評判，例如計量標準考核和實驗室認證等。雖然評定中選擇了具有代表性的受檢點進行評定，但是評價的是測量方案整體能力，指使用該測量方案測量的所有類似測量結果而言，并不針對某一個具體測量結果。第二種是給出測量結果，并說明這個測量結果的可靠性，例如標準物質的標定，產品質量重要被測參數合格與否的仲裁。評定的不確定度只針對測量報告給出的這一個測量結果，對于其它使用該測量方案測量的結果，這個測量不確定度評定結果是無效的。
　　對第一種情況，并不針對哪一個被測對象，而是泛指用這個測量方案測量的所有能夠覆蓋的被測對象的測量結果。為了安全起見，應該選擇具有代表性的測量范圍的段和受檢點分析測量設備引入的不確定度分量，應該把該測量設備技術標準（如檢定規程）規定的示值誤差最大允許值作為輸入，沒有國家計量檢定規程或校準規范作依據時，也可以用測量設備說明書中給出的允許誤差作為輸入。JJF1033的目的是對計量標準可靠性進行考核，所以C.4.3.1條要求“應填寫在計量檢定規程或技術規范規定的條件下,用該計量標準……”進行檢定/校準的不確定度，是有道理的。5.11條進一步說明“……當測量儀器檢定證書上給出準確度級別時，可按檢定系統或檢定規程所規定的該級別的最大允許誤差與其他信息進行評定”。當然所謂“對常規的被檢定或被校準對象進行檢定或校準”應該是有條件的，那就是同一個被測量，同一個被測量就必然要求是穩定的被測對象，所謂穩定的是相對于示值誤差而言是小的。這就是“選擇接近理想的被測對象”的含義。
　　對第二種情況，評定具體一個測量結果的可靠性時，是針對一個具體的被測對象，被測對象沒有選擇余地，是唯一的。實驗室為了獲得可靠的測量結果勢必竭盡全力，此時的確就存在最佳能力的問題，用最佳環境控制手段，最佳測量人員，測量設備的最佳狀態。此時評定測量設備引入的不確定度分量時，若僅僅使用合格結論而不使用修正值，應該將該測量設備的檢定合格證或者校準證書給定的最大誤差值作為輸入（這個誤差值總是會小于技術標準規定的最大允許示值誤差）。如果測量中使用了修正值，測量設備示值誤差的影響將蕩然無存，則應該把測量設備的重復性和校準證書中給定的校準不確定度作為輸入。那個校準不確定度主要來源就是上級校準機構的校準方法的不確定度，遠遠小于被檢測量設備的示值誤差。

回復 79# 規矩灣錦苑

您可能沒有仔細閱讀我在77樓的帖子，您認為“‘對常規的被檢定或被校準對象進行檢定或校準’應該是有條件的，那就是同一個被測量，同一個被測量就必然要求是穩定的被測對象，所謂穩定的是相對于示值誤差而言是小的。這就是‘選擇接近理想的被測對象’的含義”。就JJF1033來說，至始至終都沒有提到要選擇接近理想的被測對象，而且在《JJF1033—2008計量標準考核規范實施指南》的第七章\第一節\第三部分“重復性試驗的幾點說明”的第(3)小點特意強調了被校對象不是重復性和穩定性具佳的。原文是這樣描述的：“被測對象的不穩定會影響到重復性測量結果。在計量標準考核中，要求對一常規的被測對象進行測量，而不是本身重復性和穩定性都是最佳的被檢定或被校準計量器具，這樣所得到的重復性測量結果可以用于大多數的檢定或校準結果。”只有在對計量標準進行穩定性考核時，JJF1033才在附錄C的C.2.2條中規定：“在穩定性的測量過程中還不可避免地會引入被測對象對穩定性測量的影響，為使這一影響盡可能地小，必須選擇一穩定的測量對象來作為穩定性測量的核查標準。”

謝謝路兄提示，在這一點上，我認為實施指南的解釋偏離了JJF1033的本意，也偏離了JJF1001關于重復性定義的精髓。
　　關于重復性的定義JJF1001說的非常明白，7.27條 [測量儀器的〕重復性說“在相同測量條件下，重復測量同一個被測量，測量儀器提供相近示值的能力。”在校準過程中，測量儀器的重復性說的是計量標準的重復性，被測量則是被檢計量器具的某一個參數。這個術語的注中還指出了相同測量條件包括“在短時間內重復”，我認為目的是確保測量的對象是“同一個被測量”，恒定的量，而不是一個“變量”。所以JJF1033說：“在穩定性的測量過程中還不可避免地會引入被測對象對穩定性測量的影響，為使這一影響盡可能地小，必須選擇一穩定的測量對象來作為穩定性測量的核查標準。”是完全正確的，這也和CNAS-CL07：2006要求的“被校或被測樣品接近理想狀態時評估”不確定度是一致的。而路兄引用的《JJF1033—2008計量標準考核規范實施指南》的第七章\第一節\第三部分這段話的確令人費解，我覺得的確是偏離了“〔測量儀器的〕重復性”定義的精髓。這里“指南”說的計量標準的重復性倒是有點接近于〔測量結果的〕重復性或者〔測量結果的〕復現性，有概念混淆的嫌疑。
　　在做測量儀器（計量標準）的重復性時，被測對象（被檢計量器具的某個參數）如果是相對穩定的，可以就用這個被檢計量器具作為被測對象，如果被檢計量器具的這個被測參數本身并不穩定，則可以放棄被檢計量器具，而另外找一個穩定的替代物——相對穩定的核查標準，作為計量標準重復性考核時的被測對象對計量標準的重復性進行考核。我認為這個做法尤其在化學計量中是值得采用的，因為被測化學物質往往是不穩定的，在考核化學分析儀器的重復性時，采用標準物質作為被測對象的替代物是可行的。

規矩兄言之有理，吾頗有同感，感覺《指南》實存誤導之嫌疑。《規范》名曰“計量標準的重復性”并說：“計量標準的重復性通常用測量結果的分散性來定量表示，計量標準的重復性通常是檢定或校準結果的一個不確定度來源。”這都沒錯，但在選擇被測對象這個最關鍵的問題上出現了嚴重的錯誤。所以我才會在77樓中有感而發，認為這樣評出的所謂“重復性”指標不應該稱之為“計量標準的重復性”，而應該叫做“測量結果的分散性”。正是因為被測對象不是最穩定的或接近理想的，造成了被測對象的性能(重復性)對其測量結果的影響所占權重太大，不能真實反映計量標準的重復性。所以JJF1033所評出來的不確定度即不是我所說的“計量標準的最佳測量能力”(重復性條件控制在最佳狀態，選擇穩定的被測量或接近理想的被測對象對其進行考核，即最佳輸入值)，也不是規矩兄所說的“開展檢定/校準時計量標準所引入的不確定度”(以規程/規范所規定的極限范圍作為輸入值，同時選擇穩定的被測量或接近理想的被測對象對其進行考核)，而是一個不知道叫什么名字才恰當的“不確定度”，能反映計量標準什么東西呢？不得而知。還望有識之士來此為我等釋疑解惑。

如果測量條件（人員、設備、環境、方法等）沒有變化，同一類的計量器具，對其測量結果的不確定度是完全可以一致的。這也是單次測量的必然導致的結果，所以實際工作中盡量不要單次測量。

下面摘錄《實驗室認可208問》中的兩問供量友們參考。（中國計量出版社，2006年1月第一版 第2次印刷，主編：施昌彥，副主編：虞惠霞  翟培軍）


194.什么是最佳測量能力？
答：歐洲實驗室認可合作組織（EA）于1999年2月發布了EA-4/2《校準中的測量不確定度》，該文第1.3條關于最佳測量能力表述如下：
“實驗室在其認可范圍內，當對近乎理想的測量標準（用于定義、實現、保存或復現某量的單位或其一個值或多少值）進行近乎黨規的校準時，或當對近乎理想的測量儀器（用于測量某量）進行近乎常規的校準時，可以達到的最小測量不確定度。最佳測量能力的評定應建立在本文件描述的方法的基礎之上，通常應得到實驗證據的支持或確認。”
“常規校準”意味著，實驗室在其認可條件下日常所執行的校準工作，應能達到規定的例行的能力。而“近乎理想”意味著，最佳測量能力不應取決于被校準測量儀器的特性，被校準儀器不理想程度對測量不確定度不產生顯著的影響。但同時 ，這種設備又是可獲得的。如果實驗室可獲得的最理想測量儀器對測量不確定度也是有貢獻的，此時，這種貢獻應包括在最佳測量能力中，并作出陳述：最佳測量能力適用于這一類型測量儀器的校準。
除了被校的物理量、校準方法以及被校準的測量儀器類型和測量范圍，最佳測量能力也是表明獲認可的校準實驗室能力的一個參數。對最佳測量能力的確認是認可機構的責任。在實驗室文件中，應包括對實驗室最佳測量能力的評估，一般這一評估應緊隨校準程序。為得到實驗數據的支持，認可機構通常還要組織（或由其代表組織）開展證實測量不確定度評定的實驗室間比對。

195.測量不確定度和最佳測量能力有什么不同？
答：測量不確定度和最佳測量能力的不同主要體現在：
（1）定義不同：
JJF1059-1999中有測量不確定度的定義。略；JJF1104-2003《國家計量檢定系統表編寫規則》對最佳測量能力的定義是：“通常提供給顧客的最高測量水平，它用包含因子k=2（或置信概率p=95%）的擴展不確定度表示”。
（2）測量不確定度和最佳測量能力的針對性不同
測量不確定度是針對測量結果的，每一個測量結果都有它的測量不確定度，即測量不確定度是衡量測量結果可靠性的參數，不適合于表征測量儀器。而最佳測量能力是對某一個校準項目而言的，是設備、人員、環境等條件都符合規程或規范的要求，而被校準對象又是比較理想的情況下所得測量結果的不確定度。因此，對大多數校準而言，所報告的不確定度應比最佳測量能力大。
（3）關于評定方法的不同
籠統地談測量不確定度，只用于一般概念。只有測量不確定度前面被冠以限定詞，比如合成不確定度、擴展不確定度時，表示某一特定的測量結果的不確定度，因此在評定時需要具體說明。最佳測量能力以擴展不確定度的形式表示。。。
根據計量法實施細則，計量基準器具和計量標準器具均需要運行在規定的條件下。計量基準器具和計量標準器具包括標準器和傳遞量值使用的測量儀器、測量方法。計量標準作為整體，準確度體現為最佳測量能力，作為標準器，體現為復現或保存量值的不確定度。由此可見表示最佳測量能力的不確定度是一種特定的不確定度，對它的分析評定同樣遵循JJF1059-1999規定的方法。
在實驗室認可工作中，實驗室出具的校準證書應包括測量結果的不確定度，在申報認可項目時，應給出校準項目的最佳測量能力。

回復 13# aux8180
只要把問題發到網上，肯定會有人回答你的問題。

讀了本話題的回帖，特別是規矩灣錦苑 和路云 的辯論帖，受益匪淺。忍不住發表一些觀點，摻和摻和........

42樓規矩灣錦苑討論了檢定證書和校準證書。提出“檢定的關鍵是判定是否合格，判定是否符合檢定規程要求，因此關鍵是出示合格證或者合格標識。校準的關鍵是賦值，是校準結果和校準結果的品質（用不確定度表示）”，我完全同意。但上述表述中有一個核心問題總是被忽略：檢定和校準之間是什么關系？
現在計量工作者總是將檢定和校準相提并論，實際上檢定和校準是不可比的兩個概念。
首先說什么是檢定。42樓規矩灣錦苑引用定義，“9.12 [計量器具的]檢定：查明和確認計量器具是否符合法定要求的程序，它包括檢查、加標記和(或)出具檢定證書。”這里檢查是什么概念？是不是將被檢儀器與計量標準比較的過程？如果是，那么這個過程是不是“在規定條件下，為確定測量儀器或測量系統所指示的量值，或實物量具或參考物質所代表的量值，與對應的由標準所復現的量值之間關系的一組操作”？是不是校準？我們實際的檢定過程中，就是先將被檢儀器與計量標準比較，確定其示值的偏差，然后判斷是否符合檢定規程的要求，作出合格與否的判斷。因此，檢定過程中包含了校準。
我國曾經將檢定“擴大化”，所有計量器具都要被檢定。所以現在大家分不清哪些儀器應該檢定，哪些儀器應該校準。如果將概念嚴格區分的話，檢定是針對政府進行依法管理領域內的工作計量器具，也就是《計量法》中指出的4大領域中使用的工作計量器具。為此，政府組織制定計量檢定規程，規定在這些領域使用的計量器具的不同準確度等級及其計量要求。
其他領域中使用的計量器具，政府不進行依法管理，使用者為了保證量值準確，減少質量風險，根據測量要求提出計量要求，并利用校準結果與計量要求比較，進行計量確認，作出是否適用的判斷。
總之，計量器具需要量值準確。政府為了社會的正常運行，對部分工作計量器具規定了必須滿足的計量要求，進行檢定。其余的計量器具，使用者自行規定計量要求，自行進行計量確認。而校準是說有這些活動中必不可少的技術活動。

如果檢定和校準的概念清楚了，就可以清晰的說明檢定證書確實只要給出合格與否的結論，不必給出測量數據；而校準證書必須給出校準數據和不確定度，以供用戶進行判斷。要求檢定證書給出測量數據，校準證書給出合格與否的判斷，往往是由于檢定和校準概念不清，以利用檢定證書中的信息進行計量確認（拋棄合格的結論），或者不知道自己的計量器具的計量要求是什么，服務機構隨便給個結論就行了。

當然，有些計量器具用于特定領域，已經有標準對該計量器具的計量要求進行了規定。校準證書引用該標準的數據進行符合性評定，是沒有問題的。

測量上的概念太多,比較難理解啊

回復 91# cheery


    其實只是一般性從事計量工作，到也可以不考慮這些概念。可是真想干好計量工作，還是有很多東西要考慮的。

樓上說的有道理

我認為測量重復性是為了測量人肉眼觀測回產生的分度誤差，和一起本身沒有什么太大的關系

看了一遍真的很長見識，希望多些這樣的討論的機會，謝謝

回復 10# 規矩灣錦苑


看了老師的這個解釋，真是豁然開朗啊。我以前也對這個n值存有疑問，現在算是明白了。

好深奧,看的好累,太難懂了,

主要還是貝塞爾公式

回復 1# dan237


    踩過，貝塞爾公式

不是平均值 就直接引用~~~~~~~