華南國家計量測試中心  潘嘉聲  陳明華

　　近年來(lái)，我國計量技術(shù)法規的制、修訂正在逐漸向國際上的有關(guān)技術(shù)文件靠攏，這是計量技術(shù)工作為我國加入WTO所做的準備，也是計量工作為全球化的經(jīng)濟服務(wù)的需要。在這一過(guò)程中出現了一些新的術(shù)語(yǔ)和概念，如何正確理解這些概念是制、修訂法規性文件和宣貫法規性文件時(shí)必須解決的重要問(wèn)題。本文就目前在校準實(shí)驗室認可和法定計量檢定機構考核中遇到的“最佳測量能力”，和剛剛頒布并實(shí)施的《計量標準考核規范》(JJF1033—2001)中計量標準技術(shù)報告有關(guān)測量不確定度評定進(jìn)行討論。

　　在剛剛頒布的國家計量技術(shù)規范《法定計量檢定機構考核規范》(JJFI069-2000)中規定，從事校準工作的機構應具有計算其最佳測量能力的程序，這種計算應適用于機構所開(kāi)展的所有參數和量程。最佳測量能力是一個(gè)比較陌生的概念?！锻ㄓ糜嬃啃g(shù)語(yǔ)及定義》(JJF1001-1998)給出的定義是:最佳測量能力(best measurement capability)也稱(chēng)為校準測量能力(calibration measurement capability)，通常指提供給用戶(hù)的最高校準測量水平，它用包含因子k=2的擴展不確定度表示。除此之外，在目前國內的技術(shù)規范和文獻中還沒(méi)有做出進(jìn)一步的解釋和規定。

　　 (1)最佳測量能力是校準實(shí)驗室認可的重要內容之一
　　最佳測量能力是用于表示認可校準實(shí)驗室的重要技術(shù)參數之一(其它參數包括被校準量、校準方法、被校準儀器類(lèi)型、測量范圍)。最佳測量能力一般在認可文件中給出，這些文件在許多場(chǎng)合作為認可的證據。最佳測量能力在認可機構出版的認可實(shí)驗室名錄中列出，作為重要信息之一提供給客戶(hù)判斷是否有合適在實(shí)驗室或現場(chǎng)進(jìn)行某一項的校準工作。例如華南國家計量測試中心在1997年通過(guò)香港實(shí)驗室認可計劃(HOKLAS)認可，近年又進(jìn)行了兩次復審和擴項。在其所有認可項目中，HOK-LAS要求實(shí)驗室提交最佳測量能力分析計算及結果。HOKLAS還在其公布的認可實(shí)驗室名冊中，列明了各個(gè)校準實(shí)驗室所開(kāi)展項目的被測量參數“以不確定度表示的最佳測量能力(best calibration capability expression as uncertainty)”。

　　(2)最佳測量能力是針對實(shí)驗室所申請認可的校準的項目
　　最佳測量能力的計算，是針對實(shí)驗室所申請認可的校準項目的所有參數和量程，而不是針對實(shí)驗室使用的標準裝置。最佳測量能力強調的是對應于某一個(gè)特定的量，即測量結果。所以最佳測量能力對測量結果計算不確定度，在理論上站得住腳。實(shí)踐證明，撇開(kāi)被校準對象，撇開(kāi)測量結果來(lái)考慮不確定度，是難以實(shí)現的。所以，最佳測量能力必須是針對實(shí)際存在的被校準儀器的被校準參數和量程進(jìn)行計算，并且最佳測量能力對應于這種類(lèi)型的儀器的參數和量程。

　　(3)最佳測量能力的計算，關(guān)鍵是如何考慮被校準對象引起的不確定度
　　我們知道，尋找不確定度來(lái)源時(shí)，可從測量?jì)x器、測量人員、測量方法、環(huán)境條件和被測量等方面全面考慮。最佳測量能力的計算也不例外，其中，測量?jì)x器、測量人員、測量方法、環(huán)境條件是實(shí)驗室在其認可條件下所達到的要求，而被校準對象必須處于“接近理想”的狀態(tài)。這項要求指在計算最佳測量能力時(shí)不能依賴(lài)于被校準儀器的特殊性，即被校準儀器的缺陷而產(chǎn)生的物理效應，不應對不確定度有明顯的貢獻。必須強調的是，這并不是說(shuō)不考慮被校準儀器對不確定度的影響，而是說(shuō)這種影響處于理想的最小狀態(tài)。因此，最佳測量能力反映的是實(shí)驗室自身的最高綜合能力。

　　(4)最佳測量能力是校準結果不確定度的最小可能值
　　最佳測量能力既然反映的是實(shí)驗室在其認可條件正常情況下所達到的最高校準測量水平，表明了認可實(shí)驗室不能出具小于最佳測量能力的測量不確定度。即實(shí)驗室在校準證書(shū)或報告中給出的測量結果不確定度，必須大于或等于被認可的最佳測量能力。存在這樣的情況，實(shí)驗室由于研究發(fā)展新的測量方法、使用準確度更高的測量?jì)x器、環(huán)境條件的改善，使測量結果不確定度小于最佳測量能力。由于這種情況已超出了實(shí)驗室原有的最佳測量能力范圍，因此，實(shí)驗室必須重新分析測量不確定度并與新的最佳測量能力資料一起上報認可機構審批并發(fā)布。由此可見(jiàn)，最佳測量能力是實(shí)驗室在其認可條件下對某一類(lèi)型儀器進(jìn)行校準不確定度的最小可能值。

　　(5)不確定度最大可能值
　　那么，測量不確定度存不存在最大可能值呢？答案是肯定的。對于校準，如果只給出校準結果的數據而不對合格與否進(jìn)行判斷，由于被校準儀器引起的不確定度可能非常大，所以測量結果不確定度沒(méi)有上限。但對于檢定，由于要給出合格與否的結論，如果被檢儀器是合格的，則測量結果不確定度必然有一個(gè)上限。因為儀器的檢定分為等和級，等是指計量器具，特別是標準計量器具的實(shí)際值的擴展不確定度檔次，所以每個(gè)等別的儀器檢定結果的不確定度都有一個(gè)上限值，實(shí)驗室檢定結果的不確定度只能小于或等于這個(gè)值；級則是計量器具示值誤差大小的檔次，當被檢儀器的示值誤差符合某個(gè)級別的要求，其它技術(shù)指標，如分辨力、重復性、外界環(huán)境影響等必然相應地不超過(guò)一定的要求，被檢儀器引起的不確定度存在上限值，因此檢定的測量不確定度存在一個(gè)上限值。在國家檢定系統表和國家計量檢定規程的起草過(guò)程中，為判斷是否符合量值傳遞的要求，需要分析的就是檢定結果不確定度的最大可能值是否符合要求。
    從以上討論可以看出，對測量不確定度、最佳測量能力、計量標準不確定度等概念的正確理解十分重要，在各類(lèi)技術(shù)法規性文件中使用這些術(shù)語(yǔ)概念時(shí)也應意義明確，定義統一。

　　在中國實(shí)驗室國家認可委員會(huì )(CNACL)的認可名錄中，列出了校準實(shí)驗室的各個(gè)被校準計量器具或參數的測量不確定度，但并沒(méi)有說(shuō)明是最佳測量能力，還是典型不確定度值，或是不確定度最大可能值(因為首批認可的項目都是依據計量檢定規程，從上面分析可知，這個(gè)不確定度的最大可能值不僅存在，而且有很大的意義)，CNACL應予以明確的規定。同時(shí)，為了實(shí)現不同實(shí)驗室的最佳測量能力的可比性，尤其是不同認可機構認可的不同實(shí)驗室的最佳測量能力的可比性，最佳測量能力的定義和計算方法必須統一。

　　在剛剛頒布并實(shí)施的JJF1033—2001《計量標準考核規范》有關(guān)計量標準技術(shù)報告中，并沒(méi)有引入最佳測量能力的概念，而是要求計算計量標準對典型的被檢定/校準對象，在計量檢定規程或計量標準技術(shù)規范規定的條件下進(jìn)行檢定/校準時(shí)所得的測量不確定度。從下面幾個(gè)問(wèn)題，可以看出，在目前條件下，這樣的規定是審慎明智的。

　　(1)廢除了原來(lái)的計量標準準確度或不確定度
　　在JJF1033—1992中，尋求一個(gè)撇開(kāi)被測對象的所謂“計量標準準確度或不確定度”，事實(shí)已證明是難以實(shí)現的。從不確定度的定義“表征合理的賦予被測量值的分散性，與測量結果相關(guān)聯(lián)的參數”，可以看出，只有針對某一被測量對象的某一個(gè)測量結果，才能計算不確定度。一個(gè)計量標準建立以后，可以覆蓋多個(gè)被檢對象，比如，檢定游標量具標準器組(3級5、6等量塊)，可以用于不同量程和分度值(分辨力)的游標卡尺、帶表卡尺和數顯卡尺的檢定，而檢定結果——示值誤差的不確定度主要分別來(lái)源于游標卡尺對線(xiàn)誤差、帶表卡尺的估讀誤差和數顯卡尺的量化誤差，受被檢儀器的分度值或分辨力影響。如果撇開(kāi)被檢儀器只考慮量塊和環(huán)境溫度引起的不確定度，并不是主要影響因素，而且撇開(kāi)被檢儀器，建標報告后面需要填寫(xiě)的“計量標準的不確定度驗證”等內容，也令人無(wú)所適從。

　　(2)符合ISO/IEC17025的要求
　　ISO/IEC17025《校準和檢測實(shí)驗能力的通用要求》中規定，從事檢定、校準和檢測的機構通常應具有并使用對所有各種類(lèi)型的檢定、校準和檢測進(jìn)行測量不確定度評定的程序，并要求依據ISO/IEC等七個(gè)國際組織頒布的《測量不確定度表示指南》(GUM)進(jìn)行計算，由于JJF1059—1999《測量不確定度評定與表示》與GUM等同，所有JJF1033—2001要求同時(shí)符合ISO/IEC17025，從而使法定計量組織的不確定度計算和實(shí)驗室認可的不確定度計算接軌，而且和校準證書(shū)需要給出的不確定度聯(lián)系起來(lái)，對實(shí)際工作具有十分重大的意義。

　　(3)回避了最佳測量能力問(wèn)題
　　JJF1033—2001對不確定度的計算，回避了最佳測量能力問(wèn)題，要求計算的不確定度既不是最小可能值，也不是計算的最大可能值，而是計算計量標準檢定被檢計量器具時(shí)所得典型的測量結果不確定度，對于各測量點(diǎn)或不同量程的測量不確定度不同時(shí)，如果各測量點(diǎn)的不確定度評定方法差別不大時(shí)，允許僅給出典型測量點(diǎn)的不確定度評定，這給具體工作帶來(lái)很大的靈活性。表面看來(lái)，一步到位，和國際上接軌，引入最佳測量能力的概念是一個(gè)不錯的選擇，但實(shí)際上也存在不少困難。首先，計量標準考核是針對標準器而不是被檢定/校準項目，即使計算最佳測量能力，也可能不只一個(gè)；第二，最佳測量能力的計算有待探討，目前國際和國內還沒(méi)有相應的規范，各種文獻也還沒(méi)有看到計算實(shí)例。值得注意的是，在ISO/IEC17025的制定過(guò)程中，其初稿曾經(jīng)要求校準實(shí)驗室必須計算校準項目的最佳測量能力，但在最后頒布時(shí)并沒(méi)有出現這些條款，相信最佳測量能力這個(gè)問(wèn)題還需要研究發(fā)展。而有關(guān)測量不確定度的計算，國際和國內已有明確的規范和大量的實(shí)例，比較成熟。

　　從以上討論可以看出對最佳測量能力、計量標準考核中測量不確定度的評定等問(wèn)題的正確理解十分重要，在各類(lèi)技術(shù)法規性文件中使用這些術(shù)語(yǔ)概念時(shí)也應意義明確，定義統一。