嚴肅的問題：校準0-150mm卡尺的不確定度評定滿不滿足三比一

JJG30-2002中，0.02mm的0-150mm卡尺的允許誤差為正負0.02mm。不管用什么等級的量塊，評定不確定度的時候，總是無法繞開卡尺分辨力引人的不確定度，目前我所看到的不確定度評定示例中，0.02mm卡尺，分辨力引人的不確定度分量幾乎都是 0.006mm，那么不論其他分量，僅僅這個分量，算上K=2，則已經是0.012mm了，與卡尺的允許誤差正負0.02mm是不是太接近了?不知道哪位知道校準允許誤差為正負0.02mm的游標卡尺的不確定度到底能不能滿足三比一的要求？是不是意味著卡尺其實其允許誤差最小應該是正負0.04mm？

這個問題我也曾經思考過，但請仔細閱讀檢定規程，會發現要求都是標準器允許誤差為被檢器具的幾分之一。這就很有問題了，度量衡委員會要求的是“計量標準的總不確定度”不大于被檢器具的1/3，但是這種說法又違背了測量不確定度的定義（不確定度是值的分散性而不是某測量儀器的某個參數）。大概為了避免歧義，我國改為要求最大允許誤差的比值，其實是一樣的。
結論：在實際評定中，若要驗證1/3法則，應剔除被檢器具的不確定度分量。轉而以計量標準的“總不確定度”作為分母進行比較方才合理。

這個問題也曾經困擾我多年。最近與美國專家（ISO某測量儀器準確度評定標準工作組負責人）討論這個問題，他的觀點也是，對于實物標準器作為計量標準的校準，不確定度不考慮被校儀器的重復性或分辨力。

回復 3# davidow

對于被校準儀器的分辨力不計入不確定度，個人認為還是比較可行的，因為在實物量具作為標準的校準中，由于分辨力引起的誤差應該算作儀器本身計量性能的一部分，也就是說這個分辨力引人的誤差包括在我們想要知道的儀器誤差里面，就比如我們用量塊校準卡尺，不會考慮卡尺的阿貝誤差一樣，因為這個誤差就是卡尺本身不可避免的，也是我們想知道的。但是作為校準過程中，由于人為讀數等因素產生的重復性，個人感覺還是應該算入不確定度為好，如果重復性不好，比如一次得0，一次得+0.02，一次得-0.02，那么這個校準結果的可信程度肯定是不行的。

回復  davidow

如果重復性不好，比如一次得0，一次得+0.02，一次得-0.02，那么這個校準結果的可信程度肯定是不行的。

daojianxiu 發表于 2011-7-21 21:14

    重復性很難區分原因。好像有種說法“重復性是無法確定的系統誤差引起的”。
    對儀器的校準，卡尺也是儀器，指可以給出不同示值的測量儀器，目前是評價示值誤差，也許未來是儀器的不確定度，不是測量結果的不確定度。即使給出儀器某點的修正值，也是在該點示值誤差的平均值。所以，使用實物標準器進行的校準，重復性可以是一個計量特性，但不應該作為校準方法不確定度的分量。

規程沒明確要滿足的三比一要求的，可行。有的儀器檢規上明確1/3評定要求，則必須滿足

GB/T 21389-2008《游標、帶表和數顯卡尺》國家標準規定的示值最大允許誤差為正負0.03（測量上限150mm），這個規定是比較合理的。國家檢定規程今年也要修訂了，應該會根據標準做相應的調整。
另外，測量結果的不確定度不應該剔除被測對象重復性或分辨力引入的不確定度，那是一個不可忽略的分量。我認同李慎安老師的觀點，大家可以找李老的書看一下。《不確定度表達10講》還是《不確定度表達百問》記不清了。

回復 6# janexu

1/3要求作為合格判據，是必須要滿足的。

所謂的1/3，是量值傳遞中對上下級標準器的要求，跟對測量結果的不確定度的大小沒有直接的聯系。

回復 9# 風吹石


不是啊，檢定合格判據是測量結果的不確定度要小于等于被檢器具最大允差的1/3，即U≤1/3MPEV，滿足它才能判定合格與否。各檢定規程后面附錄里的測量不確定度評定實例都是要證明U≤1/3MPEV的，說明檢定方法科學、合理。

接近1/3也可。。。。。

　　在建標技術報告中，所謂的測量不確定度評定是評定用標準器檢定被檢計量器具時，這個檢定方法的不確定度，不是評定檢定某一件具體的計量器具所得測量結果的不確定度。不確定度評定的目的是為了判定這個檢定方法能否滿足擬開展檢定項目的計量要求。
　　用5等量塊檢定0.02mm的0-150mm卡尺，使用的測量設備是5等量塊，被檢對象是卡尺，被測參數的允差是±0.02mm，控制限T＝0.04mm＝40μm。檢定結果的數學模型是Δ＝L－L0，其中Δ是示值誤差，L為被檢卡尺讀數，L0為量塊尺寸。
　　因此，Δ的測量不確定度有兩個分量，一個來自被檢卡尺的示值L，另一個來自標準器的尺寸L0。
　　L0引入的不確定度主要是量塊的不確定度以及檢定時的人員、環境的綜合影響，但是這是很小的，一般來說標準不確定度不會超過1.5μm。
　　來自L的不確定度分量，由于被檢卡尺是成百上千甚至是成千上萬的，我們無法掌握具體信息，憑我們掌握的信息來評定其引入的不確定度大小，即很難用B類評定方法獲得L引入的不確定度分量，唯一的方法是重復性試驗，也就是用A類評定方法來獲得。因為我們評定的是測量方法的不確定度，被檢卡尺的好壞不應該是影響測量方法好壞的條件，因此應該選擇穩定性、重復性比較理想的卡尺作為實驗樣品，這樣就不會出現4樓所說“重復性不好”，“一次得0，一次得+0.02，一次得-0.02”的情況，得+0.02和-0.02的幾率會非常低，得到的實驗標準差S是不會很大的，即A類評定的標準不確定度也不會超過５μm。
　　那么，樓主提出的分辨力引人的不確定度分量問題，我們還是應該回到測量方法上去，我們的測量設備是量塊，不是卡尺，卡尺是被測對象。分辨力引人的不確定度分量應該指測量設備的分辨力引人的不確定度分量，怎么會把被檢對象的分辨力用來評價測量方法的分辨力引人的不確定度分量呢？對于測量設備量塊而言沒有分辨力，也就不存在分辨力引人的不確定度分量這個說法。如果有此說法，假設有分辨力10mm的一個量具，豈不是我們用量塊去檢定它更滿足不了要求了么！而低精度的標準器更不能滿足檢定要求，從而得到低分辨力的計量器具無法檢定的錯誤結論。
　　所以卡尺檢定的不確定度由L0引入的不確定度分量1.5μm和由L引入的不確定度分量5μm合成，不會超過5.2μm，評定最終結果擴展不確定度不會超過11μm。11μm＜(40μm)/3、完全滿足U≤T/3的原則要求。
　　由于卡尺檢定不確定度評定過于簡單，量塊檢定的不確定度（300mm以下量塊不超過2μm）遠遠小于被檢對象卡尺的示值誤差最大允許值20μm，無論怎樣評定不確定度都會滿足檢定要求，進行不確定度評定似乎完全是多余，所以國家質檢總局國質檢量函〔2008〕633號頒發的首批簡化考核計量標準項目第一項就是檢定卡尺的標準器組，可以簡化測量不確定度評定的考核。