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测量不确定度评定的应用分析

本文将对测量不确定度评定在实验室日常工作中的各种应用进行分析比较,总结梳理各种应用中测量不确定度评定和表示的相同及不同之处,从而为实验室测量不确定度评定工作理清思路,在评定不确定度工作中能够统筹兼顾,提高工作效率。

一、实验室认可中的校准和测量能力(CMC)评估与计量标准考核中的测量不确定度评定

两者既有相同点,又有不同之处。相同点主要表现为:分析不确定度的来源相同,评定方法基本相同。不同点将在这里进行详细对比:

1. 测量不确定度评定目的不同

计量标准技术报告中检定或校准结果的不确定度评定的目的,通过对检定或校准结果的不确定度评定,以及对检定或校准结果的验证,来确定计量标准是否能够满足开展相关项目检定、校准工作的需求。

实验室认可中的CMC评估的目的,是通过对所开展校准项目校准和测量能力的评估,向中国合格评定国家认可委员会(CNAS)申请校准能力,并给用户提供实验室的测量能力。

因为评定目的不同,所以对测量不确定度评定的结果也有不同的要求。对计量标准技术报告而言,测量不确定度评定结果是用来评价计量标准是否能够满足检定、校准工作的需求,满足量传关系即可开展相应等级的工作;对实验室认可中的CMC评估而言,测量不确定度的大小说明实验室的测量能力,直接关系到校准实验室对外宣称的校准能力,所以在评定测量不确定度时要考虑评出实验室的最小测量不确定度。

2. 对测量对象的要求不同

计量标准技术报告中的测量不确定度评定,要求所选的测量对象具有典型性和代表性,所计算的不确定度既不是最大值,又不是最小值,而是具有普遍性和代表性。实验室认可中的CMC评估要求所选的测量对象必须是现有的最佳设备,处于“近乎理想”的状态,所计算的是所有校准测量结果的不确定度中的最小值,反映的是实验室在其认可条件下所能达到的最高测量水平。由于选取测量对象的差别,导致由测量对象引入的不确定度分量对合成标准不确定度贡献不一样。

3. 对校准点的要求不同

计量标准技术报告中的测量不确定度评定要求选取典型点进行测量不确定度评定,而在实验室认可中的CMC评估中,因为要求对整个测量范围进行测量不确定度评定,所以要根据测量不确定度表示方式的不同,确定待评估的测量点:如果测量不确定度可以用单$一$值表示,则选取其测量范围内的最大、最小和中间值进行预评估,并对其是否为单一值进行验证;如果测量不确定度采用函数表示,寻找测量范围内最大允许误差对应的所有分段,对这些分段的最大、最小和中间值进行预评估,然后得到散点图、拟合曲线和拟合方程;如果测量不确定度采用范围表示,预评估可在最大允许误差测量范围各分段尽可能多地选择测量点进行预评估,并观察、分析能否进行线性拟合、曲线拟合或多段线性拟合,如果无法拟合,则需要对所有测量点进行预评估。

表1 测量不确定度评定在各种应用中的分析比较

表1 测量不确定度评定在各种应用中的分析比较

4. 对环境条件的要求不同

实验室认可中的CMC评估要求“常规条件”,强调实验室必须根据自己的实际情况,而不必刻意要求最好的人员、设备以及环境,应尽量与日常校准保持一致。计量标准技术报告中的测量不确定度评定要求“在满足计量检定规程或技术规范前提下至少应当达到的临界条件”,即符合标准方法规定的条件都可以。

二、测量不确定度评定在各种应用中的分析比较

测量不确定度评定在实验室认可中的CMC评估、测量不确定度预评估、计量标准技术报告中测量不确定度评定以及在出具证书、实验室间比对等各种应用中,测量不确定度评定目的、测量条件、测量对象的选取、校准点的选取等方面,也有所不同,比较分析如表1所示。

三、结束语

通过对测量不确定度评定在各种应用中的分析,可发现测量不确定度评定结果不能够在各种应用中进行简单替代,例如,计量标准技术报告中评定的计量标准的测量不确定度不应该直接引用到校准证书中作为校准值的不确定度;校准和测量能力不能代替校准证书中校准值的不确定度;校准和测量能力不能用计量标准的不确定度表示等。

测量不确定度评定工作任务繁重,工作量大,实际工作中又希望能够实现各种应用间的相互替代,这就要求很好地把握测量不确定度各种应用的不同之处,在测量不确定度评定过程中权衡考虑,统筹规划,顾及不同应用的特点,从而实现测量不确定度评定结果在各种应用间的相互替代。

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