关于具有单侧误差限测量仪器的符合性评定问题

　　在测量设备（对史老师所说的仪器的扩展）的设计过程中，因为测量设备只有误差的特性没有不确定度的特性，误差理论的误差分析和误差分配是其锐利的武器，不确定度是无能为力的，因此我完全赞成史老师50楼关于测量设备设计的论述。
　　在测量过程（或测量方案、测量方法）的质量评价中，误差和不确定度是其两个不同的质量参数。另外，测量设备是实施测量过程的工具，测量设备与测量过程不是同一个东西，因此测量设备设计中使用的模型与使用该测量设备实施测量过程的测量模型也不是同一个模型，两个模型没有可比性。
　　首先应该根据构成测量过程的诸要素信息评判其不确定度，往往所用测量设备的“误差限”引入的不确定度分量是测量过程不确定度的主体，因此日常测量活动中“利用厂家承诺”的“误差限”粗略判定测量过程的可信性也是可行的。根据不确定度大小与被测参数允差的比值可以判定测量过程的可信性（可靠性）好坏，可信性不满足要求的测量方案必须更换其它符合要求的测量方案。当可信性达到测量要求后，才可以实施该测量方案，然后再根据误差大小评判准确性，根据测得的被检测量设备示值误差大小与示值误差最大允许值相比较判定被检测量设备是否合格，示值误差在允差范围内的判为合格，超出允差范围的判为不合格。

回复 50# 史锦顺


   从现有的误差理论书籍可以看出，不确定度已经是误差理论的一部分，是基础部分的延伸，并不是独立的新理论，所以没有什么冲突。您说的那些问题如果存在，那在误差合成中也是同样存在的，在书中的案例中，误差合成也不是一定在仪器研制阶段使用的，计量人员也可以使用。可能是您一向把不确定度看做一个独立的新理论来看待了，所以觉得似乎没什么根据，我从来把它当什么新概念，我在理解中一直和把它和误差理论的其它内同结合在一起的。

回复 52# 285166790

　　我认为，史老师把不确定度看做一个独立的新理论来看待是正确的，但到了具体解读时并没有把不确定度看做一个独立的新理论来看待，而是一直把它和误差理论的误差概念混淆一起。因为不确定度就是误差，或者就是误差限，或者就是误差的一部分，不确定度评定的理论就是误差理论的一部分，因此才会得出不确定度及其理论纯属添乱，没事找事，理应扼杀在摇篮中的结论。对于误差理论的正确性，误差理论的理解和使用，我觉得我和史老师，和您，以及绝大多数量友的意见并没有什么分歧。

回复 53# 规矩湾锦苑


   不确定度是不是一个独立的新理论，也不是咱们自己说了算的，目前误差理论的书中都把不确定度包含了进去。我认为它既不应该是独立概念，又不应该和误差的定义混为一谈，但和误差理论的其它部分有关联。史老师是把它和误差混为一谈，您认为它是新概念，所以我们在这方面看法还是有不同的。但是最终，我们还以要以权威的书本或规范的内容为准。

回复 49# 规矩湾锦苑


   很多不确定度评定的案例只是给出了一个简化的测量模型，这样是可以的，JJF1059.1也提到了，简单测量可以建立简单的测量模型，但是无论模型如何简化，该算进去的输入量还是得算进去，不受模型简化的影响。否则例如简化为Y=X这样的模型，评定还有什么意义呢？每一级一级传下去都是上级标准器的不确定度一样一样的，最终都和基准的不确定度一样了。

回复 46# 285166790


自行编写的东西还真是比较麻烦。书归正传，你认为“比如某工件尺寸20mm，尺寸公差限为下偏差为0，上偏差+0.10mm，能不能选择游标/数显卡尺测量。”

回复 56# 长度室


   卡尺也分不同规格的，最大允许误差也不一样，你叫我怎么回答呢？我只能说，只要你用准确度足够高的，测也能测，但像这种情况，无论你用什么规格的去测，在测量结果的符合性评定时，测量结果的不确定度都不能被忽略，因为下偏差最大允许为0 的那一侧对测量结果有极高的要求，测量结果一点点也不允许超出这个区间，你也永远也不可能在这一侧满足U/MPEV≤1/3 ，所以评定时不能忽略。

回复 55# 285166790

　　测量模型的简化并不是随意的，毫无原则的。测量模型的书写有极强的要求并有规律可循，除了明确被测量的定义、测量方法、及输出量与输入量的函数关系以外，一个重要考虑因素就是被测量的准确性要求。准确性要求越高，测量模型考虑的输入量就越多，测量模型就越要复杂。总之，测量模型写得正确与否直接影响着不确定度评定的质量，测量模型的输入量写得多寡决定了不确定度评定时分量的多少。下面用同是几何量计量的直径检测为例说明这个问题：
　　当检测某不锈钢茶杯直径时，准确性要求并不高，直径允差毫米级并不过分，此时用卡尺直接测量，卡尺读数即为被测茶杯直径，测量模型可写为：d＝Ls，其输入量只有一个也就足矣，因此不确定度分量也只有一个。
　　当检测某机床主轴直径d，因为有配合要求，直径允差至少都在0.0Xmm以下，为此可选用千分尺测量，检测读数为Ls，并用修正值Δ 对测量结果加以修正，那么测量模型就比茶杯直径检测复杂一点，可写为：d＝Ls＋Δ ，其输入量就是两个，不确定度分量也就有两个。
　　检测类似于汽车发动机活塞直径d时，其准确性要求很高，允差要求可达微米级，就必须使用高精度仪器检测，检测读数为Ls，但此时的被测直径允差很小，仪器对零工具的线胀系数αs，仪器和被测件的线胀系数之差δa 和温差δt，实验室温度与标准温度20℃的差Δt都将直接影响测量结果，此时的测量模型就必须考虑这些影响因素，测量模型就必须写得复杂：d= Ls–Ls(Δt•δα+αs•δt)，其输入量多达5个，不确定度分量也必须分析5个。

回复 54# 285166790

　　不确定度是不是一个独立的新理论，的确不是咱们自己说了算，但我赞同史锦顺老师关于不确定度是个新理论的评价。其实理论就是实践的总结和提升，不管人们承认还是不承认，不确定度评定的术语、方法、依据、规定等一系列说法已经构成了一个独立的新“理论”，只不过因为它太年轻，不够成熟，还没有得到官方书面认可而已。
　　不确定度不应该和误差的定义混为一谈，但和误差理论的其它部分有关联，这个观点我认为非常客观。不确定度与误差终归定义不同，不确定度评定的理论和误差理论虽然有关联，但仍然不是讲相同的一件事，在这点上也许我们已经取得了一致意见，它们是不是两个不同的理论，我们可以随着时间的流逝等待官方的正式书面表态结果。

回复 58# 规矩湾锦苑


   我认为问题的本质在于，实际案例作者想评定的比较全面，但是测量模型写的简单了，所以您认为对不上，他要像量块那样写的细一些您就没意见了，量块的测量模型读了一个差值d，温度计实际当然也存在这个值，这个值是引入被测仪器重复性的依据，虽然量块案例的读数来自于测长仪这个标准器，但是由于标准器自身的重复性较小，所以主要反映的仍然是被测量块的重复性。至于您说温场的波动性、均匀性能算在标准器读数那一项中，那显然是不现实的，您能从标准器读数中看出这些值？这些值来应当自于恒温槽的校准证书，同样在模型中没有直接的体现。

回复 60# 285166790

　　根据JJF1059.1规定的评定步骤和要求，必须按照被测量的实际测量要求正确书写测量模型，然后严格按照测量模型的输入量逐个评定不确定度分量然后合成再扩展，并不是评定者想全面评定还是想简单评定的问题。如果被测量的准确性要求必须全面和严格评定，评估者就必须写出较为复杂的测量模型，如果被测量的要求并不十分严格，评估者写出简单的测量模型就足够了，而对简单的测量模型做复杂的不确定度评定其实就是画蛇添足，费力办坏事。
　　您说的温度计检定案例，根据JJG130给出的温度计修正值测量模型为：x=(ts+Δts)－t，共有三个输入量，ts、t和Δts分别是计量标准示值、被检温度计示值和修正值，就应该逐个分析这３个不确定度分量。在分析ts引入的分量时，计量标准装置由标准温度计和恒温槽组成，那么ts引入的“分量”就有标准温度计和恒温槽的计量特性引入的两个不确定度“子项”，其中恒温槽的计量特性引入的“子项”又有温场的波动性、均匀性引入的不确定度两个“子项的子项”（暂且称为“孙项”吧，呵呵）。同样的道理，分析标准温度计计量特性引入的“子项”时又有其“分辨力”和“视线不垂直”引入的两个“孙项”。所以JJG130的C.4.1分析ts引入的“分量”时，共分析了四个子项。理论上应“孙项”合成后再将“子项”合成得“分量”，但数学计算中与四个“孙项”一起合成的结果并无差别，所以检定规程就没有像我说的这样按“分量——子项——孙项——……”一一细分了。但作为不确定度评估者一定要清楚检定规程案例之所以这么做的道理。

回复 61# 规矩湾锦苑


   它的测量模型已经给每个输入量作出了明确的定义，ts-标准温度计的示值，也就是说只是标准温度计本身，没有体现出和其它设备的关系。所以按您的说法，不应混入恒温槽指标。如果都可以混进去，那我当然也可以把被测温度计和标准温度计的差值d，因为量块的测量模型就是L=Ls+d，说明这个差值d是客观存在的，也应该算进去，那样的话，不就包括重复性了。

回复 57# 285166790


可能是我没有说全。我选用（0～150）mm、分度值0.02mm的游标卡尺，它在20mm处的最大允差为±0.02mm。被测工件20mm，允许偏差下限为0，上限为0.10mm。选这个卡尺是否可行？JJF1094-2002中说符合性判据对于单侧误差限也是适用的。那么这种情况U要小于等于0.10mm的几分之一，可用测量结果直接与允差限进行比较来判定合格与否呢？

回复 62# 285166790

　　NO，虽然温度计检定的测量模型中是“ts-标准温度计的示值”，但本质上是计量标准体现的值，只不过整个计量标准的标准温度显示在标准温度计上罢了，计量标准装置如果没有恒温槽，这个ts在标准温度计上的显示将毫无价值。无论是什么计量专业，在示值误差的测量模型中，输入量如果是某个主标准器上的显示值，在评定其分量时必须将主标准器和主要辅助设备的计量特性引入的不确定度作为子项，不可遗漏。
　　对于量块的检定，被检量块的值L不是由标准量块单独体现，也不是由指示器单独体现，而是对两者都要“读数”，是“两个读数的和”。在标准量块上读得一个量值Ls，在显示器上读得另一个量值（被检量块与标准量块的差）d，所以量块的测量模型就是L=Ls+d。温度计检定则不然，恒温槽并不能读数，但标准温度由恒温槽体现，只不过是通过标准温度计读出，因此标准温度计的读数代表了整个温度计检定装置的读数，包括了标准温度计，也包括恒温槽，这是一个不可分离的测量系统整体。

回复 63# 长度室

我不是搞几何量的，但是知道所有的合格评定都是相通的。问题非常简单，可以不要管什么多少分之一原则，有时让人很烦，滔滔不绝地说来说去，无论所用仪器的允差或不确定度多大，硬道理只有一个，就是测量结果处在合格区里，如果没有合格区那就不要测了。本方案只要测量结果在20.02mm---20.08mm之间就OK了！如果选最大允差为±0.05mm的卡尺就不行，因为刚好没有合格区了，如果选用更高的测量设备经济上可能又承受不了，或者没有必要。假设有最大允差为±0.03mm的卡尺，可能不能满足什么1/3原则，但是只要测量结果在20.03mm---20.07mm之间就合格。也就是说由于条件的限制，可能不能满足1/3原则，只要测量结果处在合格区里就可以，没有合格区是不行的。

回复 63# 长度室


   不能，要满足    0+U≥ △≥上偏差误差限-U  ,这样才能确保落在要求的区间内。如果两侧误差限都不为零，那么当U小于等于允许误差小的一侧的1/3时，判定可以忽略U，不该用允许误差大的那一侧来衡量。像你这个卡尺做标准器还是低了，但是应该选多高准确度的标准器，由于这种情况国家系统表里可能也没有提到，所以也很难说那么具体，只能说，还应该高一些，不然不利于结果的判定。总的来说，没有现成的规范，用非标准的方法进行测量，本身就难以保证其可靠性。

回复 65# 都成

　　呵呵，都成兄这样说是不行的。测量范围（0～150）mm、分度值0.02mm的游标卡尺在市场上是有的，检定规程规定其示值允差为±0.03mm（老规程为±0.02mm）。被测工件20mm，下偏差0，上偏差0.10mm，控制限就是T＝0.10mm。其它影响因素的不确定度分量忽略不计的话，卡尺特性引入的不确定度U的大小与其示值允差大约相等，即U≈0.03mm。那么U/T＝0.03/0.10＝0.3＜1/3，因此，选择测量测量上限150mm、分度值0.02mm的卡尺检验公称尺寸20mm，下偏差0，上偏差0.10mm的工件基本符合1/3原则（与1/3很接近），此测量方案是基本可行的。
　　但对于这种不确定度与被测参数允差之比非常接近1/3的测量过程，风险性比其它远小于1/3的测量过程来得大，稍有不慎就会有误判。因此对测量过程管理者来说，也可通过1/3原则判定此测量过程应列入需“高度控制的测量过程”管理台账加强控制，缩短测量过程核查和监视的时间间隔，以防不测。对质量管理者来说下达产品加工合格率考核指标时，也应考虑1/3原则。假设这种非常接近1/3的测量过程下达合格率考核指标为99%，而以准确度要求高加工难度大为由，其它远小于1/3的测量过程合格率考核反而下达为95%，那就是一个车间罚定了，另一个车间奖定了，不仅起不到考核作用反而奖懒罚勤，鞭打快牛。所以计量学中的1/3原则是个基本原则，除了应用于测量方案的有效性确认外，应用范围很广，我们不能小视它。