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(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》發(fā)布實(shí)施以來，以不確定度理論取代傳統(tǒng)的誤差理論對測量結(jié)果進(jìn)行分析評價(jià)，已成為認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室的共識與必然要求。但事實(shí)上測量不確定度在兩類實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用程度和成效存在著較大的反差:一方面經(jīng)CNAL認(rèn)可的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室都在認(rèn)可項(xiàng)目上，基本完成了不確定度評定的示范，運(yùn)用水平有了很大提高；而另一方面，大量檢測實(shí)驗(yàn)室，尤其是電器產(chǎn)品檢測實(shí)驗(yàn)室，無論是能熟練運(yùn)用不確定度理論的試驗(yàn)人員數(shù)量，還是已應(yīng)用項(xiàng)目都還不多，只能說仍然處于起步階段。雖然IECEE-CTL極力推薦在檢測實(shí)驗(yàn)室體系里，通常情況下用所謂的“測量儀器的準(zhǔn)確度法”來代替成本不菲的不確定度評定，但畢竟不確定度評定是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作，試驗(yàn)中一旦遇到非做不確定度評定不可的情形，再著手做就來不及了。    

　　一、兩類實(shí)驗(yàn)室的比較及原因探討

　　1.校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的工作對象是計(jì)量器具、測量儀器，其中大多數(shù)在工作原理和結(jié)構(gòu)組成上均已相當(dāng)成熟規(guī)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(jié)果往往可直接或間接地引用到同類型、等級的其他器具上，如量塊、砝碼、熱電偶、各種長度量儀、各種基本電學(xué)參量測量儀等。甚至不同的實(shí)驗(yàn)室，只要軟硬件處于同一水平上，相互之間引用也無不可(以良好的測量再現(xiàn)性為基礎(chǔ))。

　　檢測實(shí)驗(yàn)室的工作對象即使用途一樣，但結(jié)構(gòu)、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(jié)果的推廣性遠(yuǎn)不如儀器校準(zhǔn)的推廣性(前者的局限性較大)，不可能像儀器校準(zhǔn)那樣在很多項(xiàng)目下“畢其功于一役”。

　　2.校準(zhǔn)過程都有詳盡的國家、地方、行業(yè)檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)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(jié)果準(zhǔn)確性的因素，并且絕大多數(shù)測量是在穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程中進(jìn)行的，沒有對樣品造成破壞的測量，因此建立數(shù)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)，分析過程可做到清晰明了，在認(rèn)識上容易達(dá)成一致。

　　產(chǎn)品檢測中，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對測試方法的規(guī)定一般都不是很嚴(yán)格、詳細(xì)，留有較多選擇余地；大量使用符合要求但規(guī)范性較差的各種專用設(shè)備；樣品在試驗(yàn)過程中常要經(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(shù)學(xué)關(guān)系式，以上原因都增加了建立數(shù)學(xué)模型和評定過程的難度。此外對大量的破壞性試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，無法作A類評定的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，但客觀上必然存在各種隨機(jī)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(xiàng)困難的工作。

　　3.校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的測量活動(dòng)是被測儀器量值溯源鏈的一個(gè)環(huán)節(jié)，其證書必須給出合理的測量不確定度。大多數(shù)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室本身也是承擔(dān)法制計(jì)量任務(wù)的檢定機(jī)構(gòu)，有相當(dāng)系統(tǒng)、深厚的誤差分析基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)換成不確定度分析相對容易得多。

　　應(yīng)該承認(rèn)，檢測實(shí)驗(yàn)室的誤差分析基礎(chǔ)比較薄弱，建立不確定度評定分析的體系可以說是從零開始。大量產(chǎn)品檢測的試驗(yàn)結(jié)果僅需提供合格性判斷，當(dāng)測量數(shù)據(jù)與判斷限的差值大于(2～3)倍的主要測量儀器的絕對誤差時(shí)，可以認(rèn)為測量值的判斷是可靠、有足夠安全裕度而無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(yàn)室之間的試驗(yàn)比對，真正要作不確定度評估的試驗(yàn)畢竟極少，這也是檢測實(shí)驗(yàn)室測量不確定度工作開展不盡如人意的一個(gè)主要外部原因。    

　　二、改變現(xiàn)狀的對策

　　隨著實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可評審對測量不確定度要求的力度的加強(qiáng)，與國際同行的業(yè)務(wù)接軌以及作為實(shí)驗(yàn)室水平和能力的組成部分，全面開展此項(xiàng)工作已是大勢所趨。盡管檢測實(shí)驗(yàn)室有上述各種不利因素，工作艱巨，但還是應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況和特點(diǎn)，找出改變現(xiàn)狀的有效對策。由易到難，先解決一些試驗(yàn)量大而難度不大的項(xiàng)目，取得有效的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展以增強(qiáng)信心；盡量避免一開始就糾纏在具體案例的某些處理方法的對錯(cuò)上，對一時(shí)難以達(dá)成共識的做法不要反復(fù)議而不決，允許所謂的錯(cuò)漏存在，隨著參與者經(jīng)驗(yàn)的積累和水平的提高，使分歧逐步得到解決；加強(qiáng)檢測實(shí)驗(yàn)室之間的經(jīng)驗(yàn)交流，共同發(fā)展提高，盡快在認(rèn)可項(xiàng)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)性問題

　　由于檢測實(shí)驗(yàn)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，在沒有提出數(shù)學(xué)模型的情況下，僅按常識和經(jīng)驗(yàn)判斷來源后，就將估計(jì)的各分量以相對不確定度的形式直接合成(因沒有量綱，不存在相容問題)。但當(dāng)輸出量(測量結(jié)果)與輸入量(各直接、間接測量值和影響量)不是線性關(guān)系時(shí)，相對不確定度分量在合成時(shí)的系數(shù)就不一定為1；即使是線性關(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。若沒有數(shù)學(xué)模型就匆忙開始評定，可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果，且影響其可信度。無論簡單如Y=kX(k=1)的模型，還是要通過復(fù)雜實(shí)驗(yàn)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(gòu)造一個(gè)合理有效的數(shù)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，常見到一些“來路不明”、沒有給出估算過程的不確定度分量值，又不說明是憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)得出還是引用其他文獻(xiàn)資料，讓參考者無法得知其來龍去脈而產(chǎn)生困惑?；蛘邔唧w的樣品、使用的儀器設(shè)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、對理解評定過程很有幫助的背景材料。以測量帶開關(guān)電源的樣品的泄漏電流為例，即使樣品結(jié)構(gòu)基本相同、試驗(yàn)條件相同，而樣品的開關(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，假如在分析中沒指出樣品的電氣結(jié)構(gòu)特性很可能產(chǎn)生誤導(dǎo)。有些范例甚至連測量結(jié)果都不給出(不確定度的定義是和測量結(jié)果相聯(lián)系的量)。以上做法無疑使評定過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(tǒng)一取2，無需再作自由度計(jì)算；把A類評定的概率分布視作正態(tài)分布，在重復(fù)測量次數(shù)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程，勿輕易作簡化處理，曾有人為了簡化，把剛配制好的試驗(yàn)液的電阻率直接應(yīng)用到漏電流的計(jì)算，但事實(shí)上新鮮的試驗(yàn)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(yàn)所】