仪器校准中的几种误差(不确定度)分辨

发布时间：2016-11-21浏览次数：1145返回列表

仪器校准中的几种误差(不确定度)分辨
（一）系统误差的符号问题

   本网有人问：示值误差为正，可否省略正号？
   所问的问题，没有说明是什么地方的“示值”，这个“示值”是干什么用的，不好回答。
   这个问题的背后，可能隐藏着一些混淆。这不是某个人的问题，而是不确定度理论本身的通病。需要称说“不确定度”的地方很多，性质各异，量值差异也很大，而仅仅有一个不确定度，还规定必须叫“测量不确定度”，不再加前缀或后缀的测量不确定度，实在应付不了那么多差事。
   这种风气也传染到对误差的称说。
   按现行校准的规范，校准的主要任务是确定修正值。修正值必须是“系统误差”的负值。由于不确定度理论莫名其妙地否定两类测量的划分，于是把“修正值是系统误差的负值”，模糊地称为“修正值是示值误差的反号”，这是很错误的。因为示值误差包括两部分，一部分是系统误差，一部分是随机误差。系统误差是恒值，可以修正；而随机误差是随机变量，是不能修正的。
   校准中，经多次重复测量（例如20次），取示值的平均值。重复测量的目的，是减小乃至消除随机误差。系统误差值等于示值平均值减计量标准的标称值。修正值等于系统误差的负值。由于系统误差值是供修正用的，正负号其重要，因此要写出正负号。（上世纪六十年代，温度室的一个员，就是因为填错修正值的正负号而受通报处分。因送检单位的申述，追查并处理。）
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（二）现行校准证书上的U₉₅是什么
   现行校准业务给出的扩展不确定度U₉₅，就是测定系统误差时的误差范围。该项不确定度（下面简称的U95）由被检仪器的示值平均值的标准偏差、被检仪器的分辨力误差（二者中取大者），计量标准的误差合成。
   这是个揭示事物本质的重要判别，是个有重要应用意义的精辟论断。规矩湾先生不识货，反对这一观点。他的根据是本本上的定义。而笔者的根据是事实。哪个有道理，是不难鉴别的。背书，算什么本事？的着眼点是事实，高的原则是符合客观规律。
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（三）U₉₅不是计量的误差
   中要判别合格性；校准中，应用户要求，要声明符合性（就是合格性）。根据什么来判别合格性呢？
   误差量的特点是“性”和“上限性”。计量要判别被检仪器的合格性，就要找到示值误差值的大可能值|Δ|max并用它来判别合格性。合格的条件为：
            |Δ|_max≤ MPEV – R_标                                                          （1）
   式中，MPEV是被计量仪器的指标值，即大允许误差的值。R_标是计量标准的误差范围。
   公式（1）的左侧，是实际测量到的被检仪器示值误差的综合值。包括系统误差的测得值，示值平均值的随机误差（σ_平），示值的随机误差（σ）,仪器分辨力误差。
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   《JJF1094-2002 仪器特性评定》的合格性判别公式，相当于公式（1）中R标的项是U95；《cnas-GL27 声明检测或校准结果及与规范符合性的指南》中用的待定区的半宽，也是U₉₅。这个U₉₅，内容包括被检仪器的重复性、分辨力以及计量标准的误差范围。这个U₉₅，从它包含的内容可以判定，它是测定系统误差时的误差范围（修正值的不确定度），而不是计量的误差。U₉₅比计量误差（等于计量标准的误差R_标）大得多，用U₉₅代替（1）式中的R_标是错误的。
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   以上，对误差量的误解与不恰当的应用，推行不确定度论以来，在计量界是普遍存在的。
   本文强调指出：计量工作者要辨别清楚，校准中的各项不同的误差。名字怎么叫，只是形式问题，而必须弄清的问题是：各自包含的内容、各自的用途。
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（四）校准的操作
   一台仪器，由计量部门计量。在计量中，因为有计量标准（标称值代表真值，由此而引入的误差是计量误差）经重复测量，记录并经统计计算，得到下列值：
   1）系列示值Mi
   2）示值平均值M_平
   1）系统误差值
            β = M_平–B
   2）标准偏差σ
   3）平均值的标准偏差σ_平
   4）随机误差范围3σ
   5）当分辨力误差起主要作用时，要调节标准的输出值，使示值误差大。
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（五）校准中的各种误差值
   1）计量误差范围，等于计量标准（包括标准的附属设备）
            R_计= R_标                                                                            （2）
   2）仪器的误差范围（准确度，与MPEV相应，即|Δ|max），又称仪器不确定度
            R_仪 = √[β²+(3σ_平)²+(3σ)² ]                                              （3）
   3）仪器的系统误差值β（其负值是修正值）
            β = M_平– B                                                                      （4）
   4）测定系统误差时的误差范围
            R_系 =√[(3σ_平)²  + R_标²+ 分辨力误差² ]                            （5）
   5）修正后，测量仪器的误差范围
            R_修 =√[(3σ_平)²  + R_标²  + 分辨力误差² + (3σ)²]                （6）
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（六）校准中，不确定度理论的错误认识
   校准中的U₉₅，是有特定内容的。即由仪器示值重复性、分辨力误差与计量标准的误差范围构成。这个特定内容说明，此特定U₉₅是测定系统误差的误差范围值。而现行不确定度理论，误当成一般的测量结果的可信性，称作“校准不确定度”，产生了严重的错误与误解。

   A）合格性判别中，把有特定内容的U₉₅当成计量误差，当成待定区的半宽，是错误的。
   B）校准中给出这个有特定内容的不确定度，没有说明它是测定系统误差时的误差。用户可能误解成是被检仪器的误差范围。
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（七）校准证书应给出的误差值（不确定度）
     1 不修正的合格性判别
   1.1 按公式（3），给出测量仪器的误差范围实测值。
   1.2 按公式（1），判别合格性。
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     2 修正
   2.1 按公式（4）给出修正值（-β）
   2.2 按公式（5）给出修正值的误差范围值（修正值的扩展不确定度）
   2.3 按公式（6）给出修正后仪器的误差范围值（仪器修正后的扩展不确定度）
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   不确定度理论的扩展不确定度，本质就是误差理论的误差范围。只称为测量不确定度或扩展不确定度，没法表明其适用的场所，没法区分其表达的内容。

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