单次测量结果如何评定A类测量不确定

JJF1033—2008所评定出的肯定不是“标准装置的不确定度”，在其《建标报告》的第九部分的标题就是“检定或校准结果的测量不确定度的评定”，在附录C的第C.4.3.1条也作了如下解释：在计量标准技术报告的“检定或校准结果的测量不确定度评定”一栏中应填写在计量检定规程或技术规范规定的条件下，用该计量标准对常规的被检定或被校准对象进行检定或校准时所得结果的测量不确定度评定详细过程，......。我也知道现在市面上绝大多数的有关不确定度评定的出版物，基本上都是基于对校准或测量结果的不确定度的评定，而不是基于测量标准或测量器具复现量值的不确定度的评定。这两种不确定度评定的主导思想和侧重点是不同的。对于前者来说，结果的不确定度应该与被校器具的性能有关(体现在A类评定部分)。将测量标准或测量器具的最差值作为输入，一是可以大大简化评定的过程，二是可以降低评估的风险，要求也不如后者那么高；而对于后者来说，是要体现测量标准或测量器具复现量值的最佳能力，这个不确定度从理论上来说应该是和被校或被测对象的性能无关，所以不能用“常规”的被测对象来对它进行考核，而应该用一稳定的被测量或“接近理想”的被测对象来对它进行考核，以将被测对象性能的影响降至最低。

对于JJF1033—2008《计量标准考核规范》(简称《规范》)我已研读过多次，也与同事们交流讨论，最终大家对规范中有关不确定度的解释仍然存在着较大的分歧。究其原因，我想可能是我们国防系统在计量标准的建立与考核过程中，一直都是依据GJB2749—1996《建立测量标准技术报告的编写要求》来做的，现在仍然是按照这个标准实施考核与评审。这两个标准在评定不确定度方面差异很大。在撰写建标报告时，GJB2749是要求评定标准装置复现量值的不确定度(简称“标准装置的不确定度”)，而JJF1033则不需要评定标准装置的不确定度，只需评定用该标准装置对常规计量器具进行检定或校准所得校准结果的不确定度。《规范》中计量标准的不确定度是套出来的，不是评出来的。为什么这么说呢？我们先来看看《规范》第3.4条有关计量标准的不确定度的说明：“在检定或校准结果的测量不确定度中，由计量标准所引入的不确定度分量。它包括计量标准器及配套设备所引入的不确定度分量。”在该条文的注释部分是这样说的：“如果计量标准中的计量标准器或配套设备所提供的标准量值通过检定方式进行溯源，则计量标准的不确定度可以由计量标准的最大允许误差通过B类评定得到。如果计量标准中的计量标准器或配套设备所提供的标准量值通过校准方式进行溯源，则计量标准的不确定度由校准证书得到。”也就是说除了以校准方式进行溯源所得到的标准装置的不确定度有所不同外，通过检定方式进行溯源的标准装置的不确定度全国都一样(指同类同等级的计量标准)，不需要考虑标准装置本身的性能差异(如：灵敏度、重复性、安装状态等)对校准结果的影响，只用它的最大允差区间的半宽度除以根号3。

另一个感到困惑的问题是重复性。《规范》第3.7条给出了“计量标准的重复性”定义：“在相同测量条件下，重复测量同一被测量，计量标准提供相近示值的能力。”第4.2.3条是这样描述的：“计量标准的重复性通常用测量结果的分散性来定量表示，即用单次测量结果yi的实验标准差s(yi)来表示。计量标准的重复性通常是检定或校准结果的一个不确定度来源。”我个人认为，就本《规范》而言，这一定义有欠妥之处。就叫“测量结果的分散性”或许比“计量标准的重复性”更为合理。既然是测量结果的分散性，就不可避免地包含了计量标准的重复性和被校器具的重复性综合作用的结果。众所周知，对计量标准的重复性考核，是在重复性条件下，用标准装置对一稳定的被测量进行多次重复测试。如果找不到稳定的被测量，则应该选用接近理想的被校对象代之，以将被校对象的重复性影响降至最低，这样测得的重复性才能称之为标准装置的重复性。而《规范》所说的重复性试验并不是对一稳定的被测量或接近理想的被校对象进行重复性试验，而是对常规的被检定或被校准对象进行n次独立重复测量。关于这一点《计量标准考核规范实施指南》(简称《指南》)中有专门的解释“被测对象的不稳定会影响到重复性测量结果。在计量标准考核中，要求对一常规的被测对象进行测量，而不是本身重复性和稳定性都是最佳的被检定或被校准计量器具，这样所得到的重复性测量结果可以用于大多数的检定或校准结果。”这就不免使人纳闷了，什么叫“常规的被测对象”，它的重复性多大才属于常规？是不是在检定规程规定的极限范围内都算“常规”超出了就不算“常规”呢？还是选一个重复性中等的被校器具来作代表呢？也正是由于这一点，恰恰说明了所评出的不确定度不是计量标准的最佳测量能力。

另一种情况是，一台标准装置的被校对象有可能是很多种类，每一种类又分有很多种准确度级别。例如：力标准机的被校对象有测力环、数字测力仪、各种称重仪、力传感器、称重传感器、各种工作测力仪等，每一种器具的准确度级别又有0.1级、0.3级、0.5级、……等等；又比如扭矩扳子检定装置，它的被校对象是1级、2级、3级、4级、5级、6级、10级的扭矩扳子，检定规程中对各等级扭矩扳子的重复性的要求也是从1%～10%。都是常规的被校器具，那么我究竟选哪一种来作为所谓的“常规”被校对象呢？得出的测量结果可有着天壤之别呀。按照《规范》的要求我岂不是要对所有的被校对象的每一个准确度级别都要评一个校准结果的不确定度。因为任何一个准确度级别的重复性都不能代表另一个准确度级别的重复性。我总不能用对1级的被校对象所得到的重复性用于10级的被校对象的不确定度评定吧(被校器具的重复性不可能有那么好)！也不可能用对10级的被校对象所得到的重复性用于1级的被校对象的不确定度评定吧(被校器具的重复性不可能有那么差)！是不是选择5级的来做重复性试验就能代表所有的重复性啦？显然没有道理，也缺乏科学性。况且每年还都要对标准装置做这样的重复性考核。不知道这种操作是否可行，也不知道有哪家机构遇到这种情况是这样操作的。

《指南》中对计量标准的重复性要求是这样描述的：“新建计量标准应当进行重复性试验，并提供试验的数据；已建计量标准至少每年进行一次重复性试验，测得的重复性应满足检定或校准结果的测量不确定度的要求。也就是说,对于新建计量标准，只要按照要求进行重复性试验，并提供试验的重复性数据即可；对于已建计量标准，至少每年进行一次重复性试验，如果重复性试验结果不大于新建计量标准时的重复性则重复性符合要求；如果重复性试验结果大于新建计量标准时的重复性时，应按照新的重复性结果重新进行检定或校准结果的测量不确定度评定，并判断检定或校准结果的测量不确定度是否满是被检定或校准对象的需要。”对于这一段描述，我同样有几点疑惑。第一，对于新建标准只要求提供重复性试验数据，不要求作符合性判断。对于已建标准，则要跟上一次的重复性比较，如果大于它，则要重新评定“检定或校准结果的测量不确定度”，如此反复下去，只能是越评越差，并且还要判断是否满足检定或校准对象的需要。怎么判断？以前面所举的扭矩扳子检定装置为例，如果选择10级的扭矩扳子作为常规的被校对象进行重复性试验，得到的结果肯定是能满足对10级扭矩扳子的检定/校准需要，且以后用任一等级的扭矩扳子做重复性试验基本上都不会大于它。但这个重复性结果不能满足检1级扭矩扳子的需要，于是又要以常规的1级扭矩扳子为对象进行重复性试验，得到的重复性结果肯定是能满足所有级别的扭矩扳子的检定/校准需要，但是所有其它级别的扭矩扳子做出的重复性试验结果都大于它。这就形成了一种怪圈，要保证重复性满足所有等级被校对象的检定/校准需要，就必须选择最好的被校对象进行重复性试验；而要保证重复性不会变大，就必须选择最差的被校对象进行重复性试验。也就是说选择任何一个准确度级别的扭矩扳子作“常规”的被校器具都不具有代表性，它只能代表本类别、本准确度级别的被校对象。这正是因为《规范》考核的是检定或校准结果的测量不确定度，重复性也就自然与选择的被测对象的性能有关了。

总结一下这段时间与规矩兄的讨论，真是受益匪浅。虽然各自都不能说服对方，但都亮明了自己的观点与理解的程度，广大量友也将从中受益，对几个概念的理解也逐渐清晰。在“最佳测量能力”这一概念出现之前，我所听到的是“标准装置复现量值的不确定度”，只不过后者很少出现在出版物和资料中，知悉的人也不多。也许现在都统一称作“最佳测量能力”了。张艳量友在68楼向我们提供了这一概念有向“校准和测量能力(CMC)”转换的信息。对于“最佳测量能力”和“检定/校准结果的不确定度”我个人认为是两个不同的概念，首先两者的着眼点不同，前者的着眼点是校准活动的“源”，后者的着眼点是校准活动的“结果”。也就是说，前者评定的是测量标准所提供(复现)的量值的质量，后者评定的是用测量标准对被校器具进行校准或用测量器具对被测对象进行测量所得结果的质量。对于后者来说，由于测量标准的准确度级别要优于被校对象的3倍以上，所以在评定校准结果的不确定度时，为简化评定过程，往往取测量标准的极限误差来作为标准引入的不确定度分量，这对结果不会产生多大的影响(因为标准引入的不确定度分量所占权重不应该很大)，同时也降低了评估的风险。但“最佳测量能力”可不一样，因为它几乎不考虑被校器具性能的影响，是对测量标准所提供的量值的可靠程度的定量表征。所以他不可能仍然用所谓的“最差值”来评定出所谓的“最佳测量能力”，于情于理都说不过去。用最差值作为输入评出来的只能是规程/规范允许范围内的“最大不确定度”，该指标对同类同等级的测量标准来说几乎没有区别，所以我说它是“套”出来的，不是“评”出来的。

回复 78# 路云


    　　一般情况下，有两种情况需要评定不确定度。一种是对测量方案（某一个测量方法或者选用的某一种测量设备）的可靠性进行评判，例如计量标准考核和实验室认证等。虽然评定中选择了具有代表性的受检点进行评定，但是评价的是测量方案整体能力，指使用该测量方案测量的所有类似测量结果而言，并不针对某一个具体测量结果。第二种是给出测量结果，并说明这个测量结果的可靠性，例如标准物质的标定，产品质量重要被测参数合格与否的仲裁。评定的不确定度只针对测量报告给出的这一个测量结果，对于其它使用该测量方案测量的结果，这个测量不确定度评定结果是无效的。
　　对第一种情况，并不针对哪一个被测对象，而是泛指用这个测量方案测量的所有能够覆盖的被测对象的测量结果。为了安全起见，应该选择具有代表性的测量范围的段和受检点分析测量设备引入的不确定度分量，应该把该测量设备技术标准（如检定规程）规定的示值误差最大允许值作为输入，没有国家计量检定规程或校准规范作依据时，也可以用测量设备说明书中给出的允许误差作为输入。JJF1033的目的是对计量标准可靠性进行考核，所以C.4.3.1条要求“应填写在计量检定规程或技术规范规定的条件下,用该计量标准……”进行检定/校准的不确定度，是有道理的。5.11条进一步说明“……当测量仪器检定证书上给出准确度级别时，可按检定系统或检定规程所规定的该级别的最大允许误差与其他信息进行评定”。当然所谓“对常规的被检定或被校准对象进行检定或校准”应该是有条件的，那就是同一个被测量，同一个被测量就必然要求是稳定的被测对象，所谓稳定的是相对于示值误差而言是小的。这就是“选择接近理想的被测对象”的含义。
　　对第二种情况，评定具体一个测量结果的可靠性时，是针对一个具体的被测对象，被测对象没有选择余地，是唯一的。实验室为了获得可靠的测量结果势必竭尽全力，此时的确就存在最佳能力的问题，用最佳环境控制手段，最佳测量人员，测量设备的最佳状态。此时评定测量设备引入的不确定度分量时，若仅仅使用合格结论而不使用修正值，应该将该测量设备的检定合格证或者校准证书给定的最大误差值作为输入（这个误差值总是会小于技术标准规定的最大允许示值误差）。如果测量中使用了修正值，测量设备示值误差的影响将荡然无存，则应该把测量设备的重复性和校准证书中给定的校准不确定度作为输入。那个校准不确定度主要来源就是上级校准机构的校准方法的不确定度，远远小于被检测量设备的示值误差。

回复 79# 规矩湾锦苑

您可能没有仔细阅读我在77楼的帖子，您认为“‘对常规的被检定或被校准对象进行检定或校准’应该是有条件的，那就是同一个被测量，同一个被测量就必然要求是稳定的被测对象，所谓稳定的是相对于示值误差而言是小的。这就是‘选择接近理想的被测对象’的含义”。就JJF1033来说，至始至终都没有提到要选择接近理想的被测对象，而且在《JJF1033—2008计量标准考核规范实施指南》的第七章\第一节\第三部分“重复性试验的几点说明”的第(3)小点特意强调了被校对象不是重复性和稳定性具佳的。原文是这样描述的：“被测对象的不稳定会影响到重复性测量结果。在计量标准考核中，要求对一常规的被测对象进行测量，而不是本身重复性和稳定性都是最佳的被检定或被校准计量器具，这样所得到的重复性测量结果可以用于大多数的检定或校准结果。”只有在对计量标准进行稳定性考核时，JJF1033才在附录C的C.2.2条中规定：“在稳定性的测量过程中还不可避免地会引入被测对象对稳定性测量的影响，为使这一影响尽可能地小，必须选择一稳定的测量对象来作为稳定性测量的核查标准。”

谢谢路兄提示，在这一点上，我认为实施指南的解释偏离了JJF1033的本意，也偏离了JJF1001关于重复性定义的精髓。
　　关于重复性的定义JJF1001说的非常明白，7.27条 [测量仪器的〕重复性说“在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，测量仪器提供相近示值的能力。”在校准过程中，测量仪器的重复性说的是计量标准的重复性，被测量则是被检计量器具的某一个参数。这个术语的注中还指出了相同测量条件包括“在短时间内重复”，我认为目的是确保测量的对象是“同一个被测量”，恒定的量，而不是一个“变量”。所以JJF1033说：“在稳定性的测量过程中还不可避免地会引入被测对象对稳定性测量的影响，为使这一影响尽可能地小，必须选择一稳定的测量对象来作为稳定性测量的核查标准。”是完全正确的，这也和CNAS-CL07：2006要求的“被校或被测样品接近理想状态时评估”不确定度是一致的。而路兄引用的《JJF1033—2008计量标准考核规范实施指南》的第七章\第一节\第三部分这段话的确令人费解，我觉得的确是偏离了“〔测量仪器的〕重复性”定义的精髓。这里“指南”说的计量标准的重复性倒是有点接近于〔测量结果的〕重复性或者〔测量结果的〕复现性，有概念混淆的嫌疑。
　　在做测量仪器（计量标准）的重复性时，被测对象（被检计量器具的某个参数）如果是相对稳定的，可以就用这个被检计量器具作为被测对象，如果被检计量器具的这个被测参数本身并不稳定，则可以放弃被检计量器具，而另外找一个稳定的替代物——相对稳定的核查标准，作为计量标准重复性考核时的被测对象对计量标准的重复性进行考核。我认为这个做法尤其在化学计量中是值得采用的，因为被测化学物质往往是不稳定的，在考核化学分析仪器的重复性时，采用标准物质作为被测对象的替代物是可行的。

规矩兄言之有理，吾颇有同感，感觉《指南》实存误导之嫌疑。《规范》名曰“计量标准的重复性”并说：“计量标准的重复性通常用测量结果的分散性来定量表示，计量标准的重复性通常是检定或校准结果的一个不确定度来源。”这都没错，但在选择被测对象这个最关键的问题上出现了严重的错误。所以我才会在77楼中有感而发，认为这样评出的所谓“重复性”指标不应该称之为“计量标准的重复性”，而应该叫做“测量结果的分散性”。正是因为被测对象不是最稳定的或接近理想的，造成了被测对象的性能(重复性)对其测量结果的影响所占权重太大，不能真实反映计量标准的重复性。所以JJF1033所评出来的不确定度即不是我所说的“计量标准的最佳测量能力”(重复性条件控制在最佳状态，选择稳定的被测量或接近理想的被测对象对其进行考核，即最佳输入值)，也不是规矩兄所说的“开展检定/校准时计量标准所引入的不确定度”(以规程/规范所规定的极限范围作为输入值，同时选择稳定的被测量或接近理想的被测对象对其进行考核)，而是一个不知道叫什么名字才恰当的“不确定度”，能反映计量标准什么东西呢？不得而知。还望有识之士来此为我等释疑解惑。

如果测量条件（人员、设备、环境、方法等）没有变化，同一类的计量器具，对其测量结果的不确定度是完全可以一致的。这也是单次测量的必然导致的结果，所以实际工作中尽量不要单次测量。

下面摘录《实验室认可208问》中的两问供量友们参考。（中国计量出版社，2006年1月第一版 第2次印刷，主编：施昌彦，副主编：虞惠霞  翟培军）


194.什么是最佳测量能力？
答：欧洲实验室认可合作组织（EA）于1999年2月发布了EA-4/2《校准中的测量不确定度》，该文第1.3条关于最佳测量能力表述如下：
“实验室在其认可范围内，当对近乎理想的测量标准（用于定义、实现、保存或复现某量的单位或其一个值或多少值）进行近乎党规的校准时，或当对近乎理想的测量仪器（用于测量某量）进行近乎常规的校准时，可以达到的最小测量不确定度。最佳测量能力的评定应建立在本文件描述的方法的基础之上，通常应得到实验证据的支持或确认。”
“常规校准”意味着，实验室在其认可条件下日常所执行的校准工作，应能达到规定的例行的能力。而“近乎理想”意味着，最佳测量能力不应取决于被校准测量仪器的特性，被校准仪器不理想程度对测量不确定度不产生显著的影响。但同时 ，这种设备又是可获得的。如果实验室可获得的最理想测量仪器对测量不确定度也是有贡献的，此时，这种贡献应包括在最佳测量能力中，并作出陈述：最佳测量能力适用于这一类型测量仪器的校准。
除了被校的物理量、校准方法以及被校准的测量仪器类型和测量范围，最佳测量能力也是表明获认可的校准实验室能力的一个参数。对最佳测量能力的确认是认可机构的责任。在实验室文件中，应包括对实验室最佳测量能力的评估，一般这一评估应紧随校准程序。为得到实验数据的支持，认可机构通常还要组织（或由其代表组织）开展证实测量不确定度评定的实验室间比对。

195.测量不确定度和最佳测量能力有什么不同？
答：测量不确定度和最佳测量能力的不同主要体现在：
（1）定义不同：
JJF1059-1999中有测量不确定度的定义。略；JJF1104-2003《国家计量检定系统表编写规则》对最佳测量能力的定义是：“通常提供给顾客的最高测量水平，它用包含因子k=2（或置信概率p=95%）的扩展不确定度表示”。
（2）测量不确定度和最佳测量能力的针对性不同
测量不确定度是针对测量结果的，每一个测量结果都有它的测量不确定度，即测量不确定度是衡量测量结果可靠性的参数，不适合于表征测量仪器。而最佳测量能力是对某一个校准项目而言的，是设备、人员、环境等条件都符合规程或规范的要求，而被校准对象又是比较理想的情况下所得测量结果的不确定度。因此，对大多数校准而言，所报告的不确定度应比最佳测量能力大。
（3）关于评定方法的不同
笼统地谈测量不确定度，只用于一般概念。只有测量不确定度前面被冠以限定词，比如合成不确定度、扩展不确定度时，表示某一特定的测量结果的不确定度，因此在评定时需要具体说明。最佳测量能力以扩展不确定度的形式表示。。。
根据计量法实施细则，计量基准器具和计量标准器具均需要运行在规定的条件下。计量基准器具和计量标准器具包括标准器和传递量值使用的测量仪器、测量方法。计量标准作为整体，准确度体现为最佳测量能力，作为标准器，体现为复现或保存量值的不确定度。由此可见表示最佳测量能力的不确定度是一种特定的不确定度，对它的分析评定同样遵循JJF1059-1999规定的方法。
在实验室认可工作中，实验室出具的校准证书应包括测量结果的不确定度，在申报认可项目时，应给出校准项目的最佳测量能力。

回复 13# aux8180
只要把问题发到网上，肯定会有人回答你的问题。

读了本话题的回帖，特别是规矩湾锦苑 和路云 的辩论帖，受益匪浅。忍不住发表一些观点，掺和掺和........

42楼规矩湾锦苑讨论了检定证书和校准证书。提出“检定的关键是判定是否合格，判定是否符合检定规程要求，因此关键是出示合格证或者合格标识。校准的关键是赋值，是校准结果和校准结果的品质（用不确定度表示）”，我完全同意。但上述表述中有一个核心问题总是被忽略：检定和校准之间是什么关系？
现在计量工作者总是将检定和校准相提并论，实际上检定和校准是不可比的两个概念。
首先说什么是检定。42楼规矩湾锦苑引用定义，“9.12 [计量器具的]检定：查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查、加标记和(或)出具检定证书。”这里检查是什么概念？是不是将被检仪器与计量标准比较的过程？如果是，那么这个过程是不是“在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作”？是不是校准？我们实际的检定过程中，就是先将被检仪器与计量标准比较，确定其示值的偏差，然后判断是否符合检定规程的要求，作出合格与否的判断。因此，检定过程中包含了校准。
我国曾经将检定“扩大化”，所有计量器具都要被检定。所以现在大家分不清哪些仪器应该检定，哪些仪器应该校准。如果将概念严格区分的话，检定是针对政府进行依法管理领域内的工作计量器具，也就是《计量法》中指出的4大领域中使用的工作计量器具。为此，政府组织制定计量检定规程，规定在这些领域使用的计量器具的不同准确度等级及其计量要求。
其他领域中使用的计量器具，政府不进行依法管理，使用者为了保证量值准确，减少质量风险，根据测量要求提出计量要求，并利用校准结果与计量要求比较，进行计量确认，作出是否适用的判断。
总之，计量器具需要量值准确。政府为了社会的正常运行，对部分工作计量器具规定了必须满足的计量要求，进行检定。其余的计量器具，使用者自行规定计量要求，自行进行计量确认。而校准是说有这些活动中必不可少的技术活动。

如果检定和校准的概念清楚了，就可以清晰的说明检定证书确实只要给出合格与否的结论，不必给出测量数据；而校准证书必须给出校准数据和不确定度，以供用户进行判断。要求检定证书给出测量数据，校准证书给出合格与否的判断，往往是由于检定和校准概念不清，以利用检定证书中的信息进行计量确认（抛弃合格的结论），或者不知道自己的计量器具的计量要求是什么，服务机构随便给个结论就行了。

当然，有些计量器具用于特定领域，已经有标准对该计量器具的计量要求进行了规定。校准证书引用该标准的数据进行符合性评定，是没有问题的。

测量上的概念太多,比较难理解啊

回复 91# cheery


    其实只是一般性从事计量工作，到也可以不考虑这些概念。可是真想干好计量工作，还是有很多东西要考虑的。

楼上说的有道理

我认为测量重复性是为了测量人肉眼观测回产生的分度误差，和一起本身没有什么太大的关系

看了一遍真的很长见识，希望多些这样的讨论的机会，谢谢

回复 10# 规矩湾锦苑


看了老师的这个解释，真是豁然开朗啊。我以前也对这个n值存有疑问，现在算是明白了。

好深奧,看的好累,太難懂了,

主要还是贝塞尔公式

回复 1# dan237


    踩过，贝塞尔公式

不是平均值 就直接引用~~~~~~~