關于具有單側誤差限測量儀器的符合性評定問題

　　在測量設備（對史老師所說的儀器的擴展）的設計過程中，因為測量設備只有誤差的特性沒有不確定度的特性，誤差理論的誤差分析和誤差分配是其銳利的武器，不確定度是無能為力的，因此我完全贊成史老師50樓關于測量設備設計的論述。
　　在測量過程（或測量方案、測量方法）的質量評價中，誤差和不確定度是其兩個不同的質量參數。另外，測量設備是實施測量過程的工具，測量設備與測量過程不是同一個東西，因此測量設備設計中使用的模型與使用該測量設備實施測量過程的測量模型也不是同一個模型，兩個模型沒有可比性。
　　首先應該根據構成測量過程的諸要素信息評判其不確定度，往往所用測量設備的“誤差限”引入的不確定度分量是測量過程不確定度的主體，因此日常測量活動中“利用廠家承諾”的“誤差限”粗略判定測量過程的可信性也是可行的。根據不確定度大小與被測參數允差的比值可以判定測量過程的可信性（可靠性）好壞，可信性不滿足要求的測量方案必須更換其它符合要求的測量方案。當可信性達到測量要求后，才可以實施該測量方案，然后再根據誤差大小評判準確性，根據測得的被檢測量設備示值誤差大小與示值誤差最大允許值相比較判定被檢測量設備是否合格，示值誤差在允差范圍內的判為合格，超出允差范圍的判為不合格。

回復 50# 史錦順


   從現有的誤差理論書籍可以看出，不確定度已經是誤差理論的一部分，是基礎部分的延伸，并不是獨立的新理論，所以沒有什么沖突。您說的那些問題如果存在，那在誤差合成中也是同樣存在的，在書中的案例中，誤差合成也不是一定在儀器研制階段使用的，計量人員也可以使用。可能是您一向把不確定度看做一個獨立的新理論來看待了，所以覺得似乎沒什么根據，我從來把它當什么新概念，我在理解中一直和把它和誤差理論的其它內同結合在一起的。

回復 52# 285166790

　　我認為，史老師把不確定度看做一個獨立的新理論來看待是正確的，但到了具體解讀時并沒有把不確定度看做一個獨立的新理論來看待，而是一直把它和誤差理論的誤差概念混淆一起。因為不確定度就是誤差，或者就是誤差限，或者就是誤差的一部分，不確定度評定的理論就是誤差理論的一部分，因此才會得出不確定度及其理論純屬添亂，沒事找事，理應扼殺在搖籃中的結論。對于誤差理論的正確性，誤差理論的理解和使用，我覺得我和史老師，和您，以及絕大多數量友的意見并沒有什么分歧。

回復 53# 規矩灣錦苑


   不確定度是不是一個獨立的新理論，也不是咱們自己說了算的，目前誤差理論的書中都把不確定度包含了進去。我認為它既不應該是獨立概念，又不應該和誤差的定義混為一談，但和誤差理論的其它部分有關聯。史老師是把它和誤差混為一談，您認為它是新概念，所以我們在這方面看法還是有不同的。但是最終，我們還以要以權威的書本或規范的內容為準。

回復 49# 規矩灣錦苑


   很多不確定度評定的案例只是給出了一個簡化的測量模型，這樣是可以的，JJF1059.1也提到了，簡單測量可以建立簡單的測量模型，但是無論模型如何簡化，該算進去的輸入量還是得算進去，不受模型簡化的影響。否則例如簡化為Y=X這樣的模型，評定還有什么意義呢？每一級一級傳下去都是上級標準器的不確定度一樣一樣的，最終都和基準的不確定度一樣了。

回復 46# 285166790


自行編寫的東西還真是比較麻煩。書歸正傳，你認為“比如某工件尺寸20mm，尺寸公差限為下偏差為0，上偏差+0.10mm，能不能選擇游標/數顯卡尺測量。”

回復 56# 長度室


   卡尺也分不同規格的，最大允許誤差也不一樣，你叫我怎么回答呢？我只能說，只要你用準確度足夠高的，測也能測，但像這種情況，無論你用什么規格的去測，在測量結果的符合性評定時，測量結果的不確定度都不能被忽略，因為下偏差最大允許為0 的那一側對測量結果有極高的要求，測量結果一點點也不允許超出這個區間，你也永遠也不可能在這一側滿足U/MPEV≤1/3 ，所以評定時不能忽略。

回復 55# 285166790

　　測量模型的簡化并不是隨意的，毫無原則的。測量模型的書寫有極強的要求并有規律可循，除了明確被測量的定義、測量方法、及輸出量與輸入量的函數關系以外，一個重要考慮因素就是被測量的準確性要求。準確性要求越高，測量模型考慮的輸入量就越多，測量模型就越要復雜。總之，測量模型寫得正確與否直接影響著不確定度評定的質量，測量模型的輸入量寫得多寡決定了不確定度評定時分量的多少。下面用同是幾何量計量的直徑檢測為例說明這個問題：
　　當檢測某不銹鋼茶杯直徑時，準確性要求并不高，直徑允差毫米級并不過分，此時用卡尺直接測量，卡尺讀數即為被測茶杯直徑，測量模型可寫為：d＝Ls，其輸入量只有一個也就足矣，因此不確定度分量也只有一個。
　　當檢測某機床主軸直徑d，因為有配合要求，直徑允差至少都在0.0Xmm以下，為此可選用千分尺測量，檢測讀數為Ls，并用修正值Δ 對測量結果加以修正，那么測量模型就比茶杯直徑檢測復雜一點，可寫為：d＝Ls＋Δ ，其輸入量就是兩個，不確定度分量也就有兩個。
　　檢測類似于汽車發動機活塞直徑d時，其準確性要求很高，允差要求可達微米級，就必須使用高精度儀器檢測，檢測讀數為Ls，但此時的被測直徑允差很小，儀器對零工具的線脹系數αs，儀器和被測件的線脹系數之差δa 和溫差δt，實驗室溫度與標準溫度20℃的差Δt都將直接影響測量結果，此時的測量模型就必須考慮這些影響因素，測量模型就必須寫得復雜：d= Ls–Ls(Δt?δα+αs?δt)，其輸入量多達5個，不確定度分量也必須分析5個。

回復 54# 285166790

　　不確定度是不是一個獨立的新理論，的確不是咱們自己說了算，但我贊同史錦順老師關于不確定度是個新理論的評價。其實理論就是實踐的總結和提升，不管人們承認還是不承認，不確定度評定的術語、方法、依據、規定等一系列說法已經構成了一個獨立的新“理論”，只不過因為它太年輕，不夠成熟，還沒有得到官方書面認可而已。
　　不確定度不應該和誤差的定義混為一談，但和誤差理論的其它部分有關聯，這個觀點我認為非常客觀。不確定度與誤差終歸定義不同，不確定度評定的理論和誤差理論雖然有關聯，但仍然不是講相同的一件事，在這點上也許我們已經取得了一致意見，它們是不是兩個不同的理論，我們可以隨著時間的流逝等待官方的正式書面表態結果。

回復 58# 規矩灣錦苑


   我認為問題的本質在于，實際案例作者想評定的比較全面，但是測量模型寫的簡單了，所以您認為對不上，他要像量塊那樣寫的細一些您就沒意見了，量塊的測量模型讀了一個差值d，溫度計實際當然也存在這個值，這個值是引入被測儀器重復性的依據，雖然量塊案例的讀數來自于測長儀這個標準器，但是由于標準器自身的重復性較小，所以主要反映的仍然是被測量塊的重復性。至于您說溫場的波動性、均勻性能算在標準器讀數那一項中，那顯然是不現實的，您能從標準器讀數中看出這些值？這些值來應當自于恒溫槽的校準證書，同樣在模型中沒有直接的體現。

回復 60# 285166790

　　根據JJF1059.1規定的評定步驟和要求，必須按照被測量的實際測量要求正確書寫測量模型，然后嚴格按照測量模型的輸入量逐個評定不確定度分量然后合成再擴展，并不是評定者想全面評定還是想簡單評定的問題。如果被測量的準確性要求必須全面和嚴格評定，評估者就必須寫出較為復雜的測量模型，如果被測量的要求并不十分嚴格，評估者寫出簡單的測量模型就足夠了，而對簡單的測量模型做復雜的不確定度評定其實就是畫蛇添足，費力辦壞事。
　　您說的溫度計檢定案例，根據JJG130給出的溫度計修正值測量模型為：x=(ts+Δts)－t，共有三個輸入量，ts、t和Δts分別是計量標準示值、被檢溫度計示值和修正值，就應該逐個分析這３個不確定度分量。在分析ts引入的分量時，計量標準裝置由標準溫度計和恒溫槽組成，那么ts引入的“分量”就有標準溫度計和恒溫槽的計量特性引入的兩個不確定度“子項”，其中恒溫槽的計量特性引入的“子項”又有溫場的波動性、均勻性引入的不確定度兩個“子項的子項”（暫且稱為“孫項”吧，呵呵）。同樣的道理，分析標準溫度計計量特性引入的“子項”時又有其“分辨力”和“視線不垂直”引入的兩個“孫項”。所以JJG130的C.4.1分析ts引入的“分量”時，共分析了四個子項。理論上應“孫項”合成后再將“子項”合成得“分量”，但數學計算中與四個“孫項”一起合成的結果并無差別，所以檢定規程就沒有像我說的這樣按“分量——子項——孫項——……”一一細分了。但作為不確定度評估者一定要清楚檢定規程案例之所以這么做的道理。

回復 61# 規矩灣錦苑


   它的測量模型已經給每個輸入量作出了明確的定義，ts-標準溫度計的示值，也就是說只是標準溫度計本身，沒有體現出和其它設備的關系。所以按您的說法，不應混入恒溫槽指標。如果都可以混進去，那我當然也可以把被測溫度計和標準溫度計的差值d，因為量塊的測量模型就是L=Ls+d，說明這個差值d是客觀存在的，也應該算進去，那樣的話，不就包括重復性了。

回復 57# 285166790


可能是我沒有說全。我選用（0～150）mm、分度值0.02mm的游標卡尺，它在20mm處的最大允差為±0.02mm。被測工件20mm，允許偏差下限為0，上限為0.10mm。選這個卡尺是否可行？JJF1094-2002中說符合性判據對于單側誤差限也是適用的。那么這種情況U要小于等于0.10mm的幾分之一，可用測量結果直接與允差限進行比較來判定合格與否呢？

回復 62# 285166790

　　NO，雖然溫度計檢定的測量模型中是“ts-標準溫度計的示值”，但本質上是計量標準體現的值，只不過整個計量標準的標準溫度顯示在標準溫度計上罷了，計量標準裝置如果沒有恒溫槽，這個ts在標準溫度計上的顯示將毫無價值。無論是什么計量專業，在示值誤差的測量模型中，輸入量如果是某個主標準器上的顯示值，在評定其分量時必須將主標準器和主要輔助設備的計量特性引入的不確定度作為子項，不可遺漏。
　　對于量塊的檢定，被檢量塊的值L不是由標準量塊單獨體現，也不是由指示器單獨體現，而是對兩者都要“讀數”，是“兩個讀數的和”。在標準量塊上讀得一個量值Ls，在顯示器上讀得另一個量值（被檢量塊與標準量塊的差）d，所以量塊的測量模型就是L=Ls+d。溫度計檢定則不然，恒溫槽并不能讀數，但標準溫度由恒溫槽體現，只不過是通過標準溫度計讀出，因此標準溫度計的讀數代表了整個溫度計檢定裝置的讀數，包括了標準溫度計，也包括恒溫槽，這是一個不可分離的測量系統整體。

回復 63# 長度室

我不是搞幾何量的，但是知道所有的合格評定都是相通的。問題非常簡單，可以不要管什么多少分之一原則，有時讓人很煩，滔滔不絕地說來說去，無論所用儀器的允差或不確定度多大，硬道理只有一個，就是測量結果處在合格區里，如果沒有合格區那就不要測了。本方案只要測量結果在20.02mm---20.08mm之間就OK了！如果選最大允差為±0.05mm的卡尺就不行，因為剛好沒有合格區了，如果選用更高的測量設備經濟上可能又承受不了，或者沒有必要。假設有最大允差為±0.03mm的卡尺，可能不能滿足什么1/3原則，但是只要測量結果在20.03mm---20.07mm之間就合格。也就是說由于條件的限制，可能不能滿足1/3原則，只要測量結果處在合格區里就可以，沒有合格區是不行的。

回復 63# 長度室


   不能，要滿足    0+U≥ △≥上偏差誤差限-U  ,這樣才能確保落在要求的區間內。如果兩側誤差限都不為零，那么當U小于等于允許誤差小的一側的1/3時，判定可以忽略U，不該用允許誤差大的那一側來衡量。像你這個卡尺做標準器還是低了，但是應該選多高準確度的標準器，由于這種情況國家系統表里可能也沒有提到，所以也很難說那么具體，只能說，還應該高一些，不然不利于結果的判定。總的來說，沒有現成的規范，用非標準的方法進行測量，本身就難以保證其可靠性。

回復 65# 都成

　　呵呵，都成兄這樣說是不行的。測量范圍（0～150）mm、分度值0.02mm的游標卡尺在市場上是有的，檢定規程規定其示值允差為±0.03mm（老規程為±0.02mm）。被測工件20mm，下偏差0，上偏差0.10mm，控制限就是T＝0.10mm。其它影響因素的不確定度分量忽略不計的話，卡尺特性引入的不確定度U的大小與其示值允差大約相等，即U≈0.03mm。那么U/T＝0.03/0.10＝0.3＜1/3，因此，選擇測量測量上限150mm、分度值0.02mm的卡尺檢驗公稱尺寸20mm，下偏差0，上偏差0.10mm的工件基本符合1/3原則（與1/3很接近），此測量方案是基本可行的。
　　但對于這種不確定度與被測參數允差之比非常接近1/3的測量過程，風險性比其它遠小于1/3的測量過程來得大，稍有不慎就會有誤判。因此對測量過程管理者來說，也可通過1/3原則判定此測量過程應列入需“高度控制的測量過程”管理臺賬加強控制，縮短測量過程核查和監視的時間間隔，以防不測。對質量管理者來說下達產品加工合格率考核指標時，也應考慮1/3原則。假設這種非常接近1/3的測量過程下達合格率考核指標為99%，而以準確度要求高加工難度大為由，其它遠小于1/3的測量過程合格率考核反而下達為95%，那就是一個車間罰定了，另一個車間獎定了，不僅起不到考核作用反而獎懶罰勤，鞭打快牛。所以計量學中的1/3原則是個基本原則，除了應用于測量方案的有效性確認外，應用范圍很廣，我們不能小視它。