严肃的问题：校准0-150mm卡尺的不确定度评定满不满足三比一

JJG30-2002中，0.02mm的0-150mm卡尺的允许误差为正负0.02mm。不管用什么等级的量块，评定不确定度的时候，总是无法绕开卡尺分辨力引人的不确定度，目前我所看到的不确定度评定示例中，0.02mm卡尺，分辨力引人的不确定度分量几乎都是 0.006mm，那么不论其他分量，仅仅这个分量，算上K=2，则已经是0.012mm了，与卡尺的允许误差正负0.02mm是不是太接近了?不知道哪位知道校准允许误差为正负0.02mm的游标卡尺的不确定度到底能不能满足三比一的要求？是不是意味着卡尺其实其允许误差最小应该是正负0.04mm？

这个问题我也曾经思考过，但请仔细阅读检定规程，会发现要求都是标准器允许误差为被检器具的几分之一。这就很有问题了，度量衡委员会要求的是“计量标准的总不确定度”不大于被检器具的1/3，但是这种说法又违背了测量不确定度的定义（不确定度是值的分散性而不是某测量仪器的某个参数）。大概为了避免歧义，我国改为要求最大允许误差的比值，其实是一样的。
结论：在实际评定中，若要验证1/3法则，应剔除被检器具的不确定度分量。转而以计量标准的“总不确定度”作为分母进行比较方才合理。

这个问题也曾经困扰我多年。最近与美国专家（ISO某测量仪器准确度评定标准工作组负责人）讨论这个问题，他的观点也是，对于实物标准器作为计量标准的校准，不确定度不考虑被校仪器的重复性或分辨力。

回复 3# davidow

对于被校准仪器的分辨力不计入不确定度，个人认为还是比较可行的，因为在实物量具作为标准的校准中，由于分辨力引起的误差应该算作仪器本身计量性能的一部分，也就是说这个分辨力引人的误差包括在我们想要知道的仪器误差里面，就比如我们用量块校准卡尺，不会考虑卡尺的阿贝误差一样，因为这个误差就是卡尺本身不可避免的，也是我们想知道的。但是作为校准过程中，由于人为读数等因素产生的重复性，个人感觉还是应该算入不确定度为好，如果重复性不好，比如一次得0，一次得+0.02，一次得-0.02，那么这个校准结果的可信程度肯定是不行的。

回复  davidow

如果重复性不好，比如一次得0，一次得+0.02，一次得-0.02，那么这个校准结果的可信程度肯定是不行的。

daojianxiu 发表于 2011-7-21 21:14

    重复性很难区分原因。好像有种说法“重复性是无法确定的系统误差引起的”。
    对仪器的校准，卡尺也是仪器，指可以给出不同示值的测量仪器，目前是评价示值误差，也许未来是仪器的不确定度，不是测量结果的不确定度。即使给出仪器某点的修正值，也是在该点示值误差的平均值。所以，使用实物标准器进行的校准，重复性可以是一个计量特性，但不应该作为校准方法不确定度的分量。

规程没明确要满足的三比一要求的，可行。有的仪器检规上明确1/3评定要求，则必须满足

GB/T 21389-2008《游标、带表和数显卡尺》国家标准规定的示值最大允许误差为正负0.03（测量上限150mm），这个规定是比较合理的。国家检定规程今年也要修订了，应该会根据标准做相应的调整。
另外，测量结果的不确定度不应该剔除被测对象重复性或分辨力引入的不确定度，那是一个不可忽略的分量。我认同李慎安老师的观点，大家可以找李老的书看一下。《不确定度表达10讲》还是《不确定度表达百问》记不清了。

回复 6# janexu

1/3要求作为合格判据，是必须要满足的。

所谓的1/3，是量值传递中对上下级标准器的要求，跟对测量结果的不确定度的大小没有直接的联系。

回复 9# 风吹石


不是啊，检定合格判据是测量结果的不确定度要小于等于被检器具最大允差的1/3，即U≤1/3MPEV，满足它才能判定合格与否。各检定规程后面附录里的测量不确定度评定实例都是要证明U≤1/3MPEV的，说明检定方法科学、合理。

接近1/3也可。。。。。

　　在建标技术报告中，所谓的测量不确定度评定是评定用标准器检定被检计量器具时，这个检定方法的不确定度，不是评定检定某一件具体的计量器具所得测量结果的不确定度。不确定度评定的目的是为了判定这个检定方法能否满足拟开展检定项目的计量要求。
　　用5等量块检定0.02mm的0-150mm卡尺，使用的测量设备是5等量块，被检对象是卡尺，被测参数的允差是±0.02mm，控制限T＝0.04mm＝40μm。检定结果的数学模型是Δ＝L－L0，其中Δ是示值误差，L为被检卡尺读数，L0为量块尺寸。
　　因此，Δ的测量不确定度有两个分量，一个来自被检卡尺的示值L，另一个来自标准器的尺寸L0。
　　L0引入的不确定度主要是量块的不确定度以及检定时的人员、环境的综合影响，但是这是很小的，一般来说标准不确定度不会超过1.5μm。
　　来自L的不确定度分量，由于被检卡尺是成百上千甚至是成千上万的，我们无法掌握具体信息，凭我们掌握的信息来评定其引入的不确定度大小，即很难用B类评定方法获得L引入的不确定度分量，唯一的方法是重复性试验，也就是用A类评定方法来获得。因为我们评定的是测量方法的不确定度，被检卡尺的好坏不应该是影响测量方法好坏的条件，因此应该选择稳定性、重复性比较理想的卡尺作为实验样品，这样就不会出现4楼所说“重复性不好”，“一次得0，一次得+0.02，一次得-0.02”的情况，得+0.02和-0.02的几率会非常低，得到的实验标准差S是不会很大的，即A类评定的标准不确定度也不会超过５μm。
　　那么，楼主提出的分辨力引人的不确定度分量问题，我们还是应该回到测量方法上去，我们的测量设备是量块，不是卡尺，卡尺是被测对象。分辨力引人的不确定度分量应该指测量设备的分辨力引人的不确定度分量，怎么会把被检对象的分辨力用来评价测量方法的分辨力引人的不确定度分量呢？对于测量设备量块而言没有分辨力，也就不存在分辨力引人的不确定度分量这个说法。如果有此说法，假设有分辨力10mm的一个量具，岂不是我们用量块去检定它更满足不了要求了么！而低精度的标准器更不能满足检定要求，从而得到低分辨力的计量器具无法检定的错误结论。
　　所以卡尺检定的不确定度由L0引入的不确定度分量1.5μm和由L引入的不确定度分量5μm合成，不会超过5.2μm，评定最终结果扩展不确定度不会超过11μm。11μm＜(40μm)/3、完全满足U≤T/3的原则要求。
　　由于卡尺检定不确定度评定过于简单，量块检定的不确定度（300mm以下量块不超过2μm）远远小于被检对象卡尺的示值误差最大允许值20μm，无论怎样评定不确定度都会满足检定要求，进行不确定度评定似乎完全是多余，所以国家质检总局国质检量函〔2008〕633号颁发的首批简化考核计量标准项目第一项就是检定卡尺的标准器组，可以简化测量不确定度评定的考核。