測(cè) 量 不 確 定 度 丨 科普篇①

測(cè)量不確定度是“表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)"。

這個(gè)定義中的“合理"，意指應(yīng)考慮到各種因素對(duì)測(cè)量的影響所做的修正，特別是測(cè)量應(yīng)處于統(tǒng)計(jì)控制的狀態(tài)下，即處于隨機(jī)控制過程中。也就是說，測(cè)量是在重復(fù)性條件（見JJF1001－2011《通用計(jì)量術(shù)語及定義》第5.14條，本文×.×條均指該規(guī)范的條款號(hào)）或復(fù)現(xiàn)性條件（見5.15條）下進(jìn)行的，此時(shí)對(duì)同一被測(cè)量做多次測(cè)量，所得測(cè)量結(jié)果的分散性可按5.17條的貝塞爾公式算出，并用重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)〔偏〕差sr或復(fù)現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)〔偏〕差sR表示。

定義中的“相聯(lián)系"，意指測(cè)量不確定度是一個(gè)與測(cè)量結(jié)果“在一起"的參數(shù)，在測(cè)量結(jié)果的完整表示中應(yīng)包括測(cè)量不確定度。

通常測(cè)量結(jié)果的好壞用測(cè)量誤差來衡量，但是測(cè)量誤差只能表現(xiàn)測(cè)量的短期質(zhì)量。測(cè)量過程是否持續(xù)受控，測(cè)量結(jié)果是否能保持穩(wěn)定一致，測(cè)量能力是否符合生產(chǎn)盈利的要求，就需要用測(cè)量不確定度來衡量。測(cè)量不確定度越大，表示測(cè)量能力越差；反之，表示測(cè)量能力越強(qiáng)。不過，不管測(cè)量不確定度多小，測(cè)量不確定度范圍必須包括真值（一般用約定真值代替），否則表示測(cè)量過程已經(jīng)失效。

測(cè)量不確定度從詞義上理解，意味著對(duì)測(cè)量結(jié)果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度，是定量說明測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量的一個(gè)參數(shù)。實(shí)際上由于測(cè)量不完善和人們的認(rèn)識(shí)不足，所得的被測(cè)量值具有分散性，即每次測(cè)得的結(jié)果不是同一值，而是以一定的概率分散在某個(gè)區(qū)域內(nèi)的許多個(gè)值。雖然客觀存在的系統(tǒng)誤差是一個(gè)不變值，但由于我們不能*認(rèn)知或掌握，只能認(rèn)為它是以某種概率分布存在于某個(gè)區(qū)域內(nèi)，而這種概率分布本身也具有分散性。測(cè)量不確定度就是說明被測(cè)量之值分散性的參數(shù)，它不說明測(cè)量結(jié)果是否接近真值。

為了表征這種分散性，測(cè)量不確定度用標(biāo)準(zhǔn)〔偏〕差表示。在實(shí)際使用中，往往希望知道測(cè)量結(jié)果的置信區(qū)間，因此，在本定義注1中規(guī)定：測(cè)量不確定度也可用標(biāo)準(zhǔn)〔偏〕差的倍數(shù)或說明了置信水準(zhǔn)的區(qū)間的半寬度表示。為了區(qū)分這兩種不同的表示方法，分別稱它們?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度。 [1]

在實(shí)踐中，測(cè)量不確定度可能來源于以下10個(gè)方面：

⑴對(duì)被測(cè)量的定義不完整或不完善；

⑵實(shí)現(xiàn)被測(cè)量的定義的方法不理想；

⑶取樣的代表性不夠，即被測(cè)量的樣本不能代表所定義的被測(cè)量；

⑷對(duì)測(cè)量過程受環(huán)境影響的認(rèn)識(shí)不周全，或?qū)Νh(huán)境條件的測(cè)量與控制不完善；

⑸對(duì)模擬儀器的讀數(shù)存在人為偏移；

⑹測(cè)量儀器的計(jì)量性能的局限性。測(cè)量儀器的不準(zhǔn)或測(cè)量儀器的分辨力、鑒別力不夠；

⑺賦與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的值和參考物質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）的值不準(zhǔn)；

⑻引用于數(shù)據(jù)計(jì)算的常量和其它參量不準(zhǔn)；

⑼測(cè)量方法和測(cè)量程序的近似性和假定性；

⑽在表面上看來*相同的條件下，被測(cè)量重復(fù)觀測(cè)值的變化。

由此可見，測(cè)量不確定度一般來源于隨機(jī)性和模糊性，前者歸因于條件不充分，后者歸因于事物本身概念不明確。這就使得測(cè)量不確定度一般由許多分量組成，其中一些分量可以用測(cè)量列結(jié)果（觀測(cè)值）的統(tǒng)計(jì)分布來進(jìn)行估算，并且以實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)〔偏〕差（見5.17條）表征；而另一些分量可以用其它方法（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或其它信息的假定概率分布）來進(jìn)行估算，并且也以標(biāo)準(zhǔn)〔偏〕差表征。所有這些分量，應(yīng)理解為都貢獻(xiàn)給了分散性。若需要表示某分量是由某原因?qū)е聲r(shí)，可以用隨機(jī)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度和系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度，而不要用“隨機(jī)不確定度"和“系統(tǒng)不確定度"這兩個(gè)業(yè)已過時(shí)或淘汰的術(shù)語。例如：由修正值和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)帶來的不確定度分量，可以稱之為系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度。