黃海坤

　　自JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》、GB/T15481-2000《檢測和校準實(shí)驗室能力的通用要求》發(fā)布實(shí)施以來(lái)，以不確定度理論取代傳統的誤差理論對測量結果進(jìn)行分析評價(jià)，已成為認可實(shí)驗室的共識與必然要求。但事實(shí)上測量不確定度在兩類(lèi)實(shí)驗室中的應用程度和成效存在著(zhù)較大的反差:一方面經(jīng)CNAL認可的校準實(shí)驗室都在認可項目上，基本完成了不確定度評定的示范，運用水平有了很大提高；而另一方面，大量檢測實(shí)驗室，尤其是電器產(chǎn)品檢測實(shí)驗室，無(wú)論是能熟練運用不確定度理論的試驗人員數量，還是已應用項目都還不多，只能說(shuō)仍然處于起步階段。雖然IECEE-CTL極力推薦在檢測實(shí)驗室體系里，通常情況下用所謂的“測量?jì)x器的準確度法”來(lái)代替成本不菲的不確定度評定，但畢竟不確定度評定是現代實(shí)驗室的一項基礎性的工作，試驗中一旦遇到非做不確定度評定不可的情形，再著(zhù)手做就來(lái)不及了。    

　　一、兩類(lèi)實(shí)驗室的比較及原因探討

　　1.校準實(shí)驗室的工作對象是計量器具、測量?jì)x器，其中大多數在工作原理和結構組成上均已相當成熟規范，只要測量方法、測量條件相同，對某一器具(儀器)的不確定度評定結果往往可直接或間接地引用到同類(lèi)型、等級的其他器具上，如量塊、砝碼、熱電偶、各種長(cháng)度量?jì)x、各種基本電學(xué)參量測量?jì)x等。甚至不同的實(shí)驗室，只要軟硬件處于同一水平上，相互之間引用也無(wú)不可(以良好的測量再現性為基礎)。

　　檢測實(shí)驗室的工作對象即使用途一樣，但結構、工作原理和性能卻有很大差別的各色產(chǎn)品，尤其是涉及材料性能的測試，即使出自同一制造商、同一型號，但批次不同，則材料特性的測量值(包括不確定度)也可能會(huì )明顯不同。一般情況下，產(chǎn)品檢測的測量不確定度評定結果的推廣性遠不如儀器校準的推廣性(前者的局限性較大)，不可能像儀器校準那樣在很多項目下“畢其功于一役”。

　　2.校準過(guò)程都有詳盡的國家、地方、行業(yè)檢定規程或校準規范作限定指引，按章操作能夠削弱或消除大部分影響測量結果準確性的因素，并且絕大多數測量是在穩態(tài)或準穩態(tài)過(guò)程中進(jìn)行的，沒(méi)有對樣品造成破壞的測量，因此建立數學(xué)模型難度較小(已消除、削弱因素不會(huì )進(jìn)入模型或可被忽略)，分析過(guò)程可做到清晰明了，在認識上容易達成一致。

　　產(chǎn)品檢測中，試驗標準對測試方法的規定一般都不是很?chē)栏?、詳細，留有較多選擇余地；大量使用符合要求但規范性較差的各種專(zhuān)用設備；樣品在試驗過(guò)程中常要經(jīng)受溫度、壓力、電化學(xué)、時(shí)間歷程等動(dòng)態(tài)的綜合作用，不易找到自然科學(xué)學(xué)科、工程學(xué)科給出的描述各相關(guān)量對測量值作用的數學(xué)關(guān)系式，以上原因都增加了建立數學(xué)模型和評定過(guò)程的難度。此外對大量的破壞性試驗和動(dòng)態(tài)試驗，無(wú)法作A類(lèi)評定的重復性實(shí)驗，但客觀(guān)上必然存在各種隨機因素的影響，如何合理估算這些因素引入的不確定度分量也是一項困難的工作。

　　3.校準實(shí)驗室的測量活動(dòng)是被測儀器量值溯源鏈的一個(gè)環(huán)節，其證書(shū)必須給出合理的測量不確定度。大多數校準實(shí)驗室本身也是承擔法制計量任務(wù)的檢定機構，有相當系統、深厚的誤差分析基礎，轉換成不確定度分析相對容易得多。

　　應該承認，檢測實(shí)驗室的誤差分析基礎比較薄弱，建立不確定度評定分析的體系可以說(shuō)是從零開(kāi)始。大量產(chǎn)品檢測的試驗結果僅需提供合格性判斷，當測量數據與判斷限的差值大于(2～3)倍的主要測量?jì)x器的絕對誤差時(shí)，可以認為測量值的判斷是可靠、有足夠安全裕度而無(wú)需作不確定度評估的。即使按ISO/IEC17025指出的三種情況下有必要給出測量不確定度，加上實(shí)驗室之間的試驗比對，真正要作不確定度評估的試驗畢竟極少，這也是檢測實(shí)驗室測量不確定度工作開(kāi)展不盡如人意的一個(gè)主要外部原因。    

　　二、改變現狀的對策

　　隨著(zhù)實(shí)驗室認可評審對測量不確定度要求的力度的加強，與國際同行的業(yè)務(wù)接軌以及作為實(shí)驗室水平和能力的組成部分，全面開(kāi)展此項工作已是大勢所趨。盡管檢測實(shí)驗室有上述各種不利因素，工作艱巨，但還是應根據自身的實(shí)際情況和特點(diǎn)，找出改變現狀的有效對策。由易到難，先解決一些試驗量大而難度不大的項目，取得有效的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展以增強信心；盡量避免一開(kāi)始就糾纏在具體案例的某些處理方法的對錯上，對一時(shí)難以達成共識的做法不要反復議而不決，允許所謂的錯漏存在，隨著(zhù)參與者經(jīng)驗的積累和水平的提高，使分歧逐步得到解決；加強檢測實(shí)驗室之間的經(jīng)驗交流，共同發(fā)展提高，盡快在認可項目上形成一定的覆蓋面，進(jìn)而接近國際的先進(jìn)水平。    

　　三、測量不確定度評估目前存在的一些技術(shù)性問(wèn)題

　　由于檢測實(shí)驗室的測量不確定度工作目前仍處于初級階段，各種爭議和問(wèn)題是難免的，以下就此提出個(gè)人看法供探討。

　　1.一些產(chǎn)品檢測的測量不確定度分析文章，在沒(méi)有提出數學(xué)模型的情況下，僅按常識和經(jīng)驗判斷來(lái)源后，就將估計的各分量以相對不確定度的形式直接合成(因沒(méi)有量綱，不存在相容問(wèn)題)。但當輸出量(測量結果)與輸入量(各直接、間接測量值和影響量)不是線(xiàn)性關(guān)系時(shí)，相對不確定度分量在合成時(shí)的系數就不一定為1；即使是線(xiàn)性關(guān)系，所相對的量(即分母代表的量)不同，不確定度的值也會(huì )不同。若沒(méi)有數學(xué)模型就匆忙開(kāi)始評定，可能會(huì )導致錯誤的結果，且影響其可信度。無(wú)論簡(jiǎn)單如Y=kX(k=1)的模型，還是要通過(guò)復雜實(shí)驗后才能確立的模型，對于測量不確定度評估都不可缺少，盡管在很多情形下構造一個(gè)合理有效的數學(xué)模型不是能夠輕易做到的。

　　2.在某些不確定度分析示范實(shí)例中，常見(jiàn)到一些“來(lái)路不明”、沒(méi)有給出估算過(guò)程的不確定度分量值，又不說(shuō)明是憑經(jīng)驗估計得出還是引用其他文獻資料，讓參考者無(wú)法得知其來(lái)龍去脈而產(chǎn)生困惑?；蛘邔唧w的樣品、使用的儀器設備、測量方法、測量條件等不作出必要的交代，而這些都是不能缺少、對理解評定過(guò)程很有幫助的背景材料。以測量帶開(kāi)關(guān)電源的樣品的泄漏電流為例，即使樣品結構基本相同、試驗條件相同，而樣品的開(kāi)關(guān)頻率不同，由于電流測量網(wǎng)絡(luò )的頻響特性使測量不確定度也不同，假如在分析中沒(méi)指出樣品的電氣結構特性很可能產(chǎn)生誤導。有些范例甚至連測量結果都不給出(不確定度的定義是和測量結果相聯(lián)系的量)。以上做法無(wú)疑使評定過(guò)程的完整性和示范性打了折扣。

　　3.在電器產(chǎn)品檢測方面:由于包含因子已統一取2，無(wú)需再作自由度計算；把A類(lèi)評定的概率分布視作正態(tài)分布，在重復測量次數極其有限的情況下并不合適，宜看作t分布；對于多因素共同影響的測試過(guò)程，勿輕易作簡(jiǎn)化處理，曾有人為了簡(jiǎn)化，把剛配制好的試驗液的電阻率直接應用到漏電流的計算，但事實(shí)上新鮮的試驗液一旦滴到試件表面就被污染了，其電阻率也隨之改變。
　　作者單位【廣州電氣安全檢驗所】