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摘 要 介绍测量不确定度的发展历程和实践指导意义，分析测量不确定度的含义，并提出测量不确定度管理的一些办法。
关键词 测量不确定度；误差；管理
中图分类号 TB22 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)121-0205-01
1963年，原美国标准局（NBS）的数理统计专家埃森哈特在研究“仪器校准系统的精密度和准确度估计”时提出了采用测量不确定度的概念，受到国际上的普遍关注，20世纪70年代，原美国标准局在研究和推广测量保证方案（MAP）时对测量不确定度的定量表示又有了新的发展，为求得测量不确定评定和表示方法的国际统一，1980年国际计量局在征求了32个国家的国家计量院以及五个国际组织的意见后，发出了推荐采用测量不确定度来评定测量结果的建议书，即INC-1（1980），1981年第70届国际计量委员会讨论通过了该建议书，并发布了一份CIPM建议书，即CI-1981，该建议书以INC-1（1980）为基础，并要求在所有CIPM及其各咨询委员会参与的国际比对及其他工作中，各参加者在给出测量结果时必须同时给出合成标准不确定度。
1986年，国际计量委员会要求国际计量局、国际电工委员会、国际标准化组织、国际法制计量组织、国际理论物理和应用物理联合会、国际理论和应用化学联合会以及国际临床化学联合会等七个国际组织成立专门的工作组，起草关于测量不确定度评定的指导性文件，经过工作组近七年的工作，在1993年以七个国际组织的名义联合发布了《测量不确定度表示指南》（简称GUM），1995年对GUM又作了修订，该文件及其修订版的发布为在全世界范围内统一进行测量结果的不确定度评定与表示奠定了基础。
1999年，我国发布了JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》国家计量技术规范，该规范等同采用GUM，其基本术语以及测量不确定度的评定与表示方法与GUM完全一致，成为我国进行测量不确定度评定与表示的理论基础。国防科工委根据国防计量的特殊性，也颁布了国军标GJB3756-1999《测量不确定度的表示与评定》，国军标在等同采用JJF1059的基础上，加入了具有国防特殊性的条款，增加了自己的特殊要求。
我国已加入了米制公约国际组织和世界贸易国际组织，国际交往日益频繁，该理论的发展与应用无异具有广阔的空间。
在国防企事业单位，测量不确定度理论在科学研究、工程领域的测量、计量认证、计量确认、质量认证、实验室认可、测量仪器的检定、校准、生产过程的质量认证、产品的检验和测试、安全防护环境检测等方面都是其应用的范围，在我所除了计量检测应用该理论外，其他部门应用还较少，还缺少这方面的应用及理论探讨。
测量不确定度理论是在误差理论的基础上发展的一门新的理论，它不是对误差理论的否定，而是误差理论的发展。所谓的误差，其定义为测量结果减去被测量的真值，而不确定度的定义为与测量结果相关联的参数，表征合理地赋予被测量值的分散性。它是表征测量结果质量优劣的一个定量的指标，具有较高的可操作性，而测量误差涉及到被测量的真值，而真值是不能确定的，因而只能使用约定真值的概念，可操作性较差。根据误差来判定测量过程的合理性和产品的合格性已过于单纯，因此必须将不确定理论引入该领域才能使测量结果更合理、更完整，才能使我们的管理水平有一个较大的进步，才有可能逐步与世界贸易接轨。
但是在JJF1059中，测量结果的不确定度是在确定的测量原理、测量方法、测量程序和测量条件下得出的，上述约定条件确定了，则测量结果的可能值的区间也相对确定了，是一种消积的对测量结果的质量优劣的评判，对测量结果的指导意义并不明显。所以只是一种对测量结果的低层次的评判。得到一个合理的测量结果的分布区间是我们进行测量，得到预期目标的目地之一，因此必须研究与探讨测量不确定度对测量结果的积极指导意义。
在国际标准化组织ISO14253-3：2002中，提出了以下几个术语：
目标不确定度：对给定的测量任务所能得到的最佳不确定度。
要求的测量不确定度：对给定的测量过程和测量任务所要求的不确定度。
不确定度管理：根据测量任务和目标不确定度，使用不确定度概算技术，给出合适的测量程序的过程。
不确定度概算：对不确定度分量评定的总结性表述。这些分量对测量结果的不确定度有影响。
根据上述几个定义，可以确定不确定度计算的管理程序，见下面的框图：
不确定度概算和管理的先决条件是清楚地识别和确定测量任务，即要定量确定的被测量或测量设备的计量学特性，测量不确定度是按照测量设备计量特性的定义所得到的测量结果的质量的度量。
上面框图的核心是采用迭代法进行测量不确定度概算。迭代只是一种方向性和近似性，根据测量原理确定被测量的数学模型，该模型可能是透明箱模型，也可能是黑箱模型，确定不确定度来源，根据不确定度合成规律，根据被测量可能值的概率分布，确定包含因子，则可以得到要求的扩展不确定度，如果得到的扩展不确定度和测量误差限的比值在1/3～1/10之间，则说明该测量条件设计合理，如果该扩展不确定度与测量误差限不在1/3～1/10之间，则需要考虑是放宽测量条件或加严测量条件，使测量即在满足要求的准确度的情况下选择最经济合理的方法。
例如对游标卡尺示值误差的校准，既可以选择4等量块，又可以选择5等量块，根据5等量块校准游标卡尺的不确定概算，可以达到准确度要求，则若使用3等量块则浪费了资源，经济性不合理。用比5等量块准确度低的标准器进行校准，则准确度指标达不到要求，该方法则不可行。
综上所述，测量过程不是一个独立的与各方面因素互不相干的过程，而应是一个积极的具有创新的增值过程，从测量不确定度的分析评定就可以看出其广阔的发展前景，任何一个过程的设立都是一种创新，都可以产生价值，都是值得我们认真研究认真探讨的。
作者简介
张亚琴（1964-），女，工程师。
关键词 测量不确定度；误差；管理
中图分类号 TB22 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)121-0205-01
1963年，原美国标准局（NBS）的数理统计专家埃森哈特在研究“仪器校准系统的精密度和准确度估计”时提出了采用测量不确定度的概念，受到国际上的普遍关注，20世纪70年代，原美国标准局在研究和推广测量保证方案（MAP）时对测量不确定度的定量表示又有了新的发展，为求得测量不确定评定和表示方法的国际统一，1980年国际计量局在征求了32个国家的国家计量院以及五个国际组织的意见后，发出了推荐采用测量不确定度来评定测量结果的建议书，即INC-1（1980），1981年第70届国际计量委员会讨论通过了该建议书，并发布了一份CIPM建议书，即CI-1981，该建议书以INC-1（1980）为基础，并要求在所有CIPM及其各咨询委员会参与的国际比对及其他工作中，各参加者在给出测量结果时必须同时给出合成标准不确定度。
1986年，国际计量委员会要求国际计量局、国际电工委员会、国际标准化组织、国际法制计量组织、国际理论物理和应用物理联合会、国际理论和应用化学联合会以及国际临床化学联合会等七个国际组织成立专门的工作组，起草关于测量不确定度评定的指导性文件，经过工作组近七年的工作，在1993年以七个国际组织的名义联合发布了《测量不确定度表示指南》（简称GUM），1995年对GUM又作了修订，该文件及其修订版的发布为在全世界范围内统一进行测量结果的不确定度评定与表示奠定了基础。
1999年，我国发布了JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》国家计量技术规范，该规范等同采用GUM，其基本术语以及测量不确定度的评定与表示方法与GUM完全一致，成为我国进行测量不确定度评定与表示的理论基础。国防科工委根据国防计量的特殊性，也颁布了国军标GJB3756-1999《测量不确定度的表示与评定》，国军标在等同采用JJF1059的基础上，加入了具有国防特殊性的条款，增加了自己的特殊要求。
我国已加入了米制公约国际组织和世界贸易国际组织，国际交往日益频繁，该理论的发展与应用无异具有广阔的空间。
在国防企事业单位，测量不确定度理论在科学研究、工程领域的测量、计量认证、计量确认、质量认证、实验室认可、测量仪器的检定、校准、生产过程的质量认证、产品的检验和测试、安全防护环境检测等方面都是其应用的范围，在我所除了计量检测应用该理论外，其他部门应用还较少，还缺少这方面的应用及理论探讨。
测量不确定度理论是在误差理论的基础上发展的一门新的理论，它不是对误差理论的否定，而是误差理论的发展。所谓的误差，其定义为测量结果减去被测量的真值，而不确定度的定义为与测量结果相关联的参数，表征合理地赋予被测量值的分散性。它是表征测量结果质量优劣的一个定量的指标，具有较高的可操作性，而测量误差涉及到被测量的真值，而真值是不能确定的，因而只能使用约定真值的概念，可操作性较差。根据误差来判定测量过程的合理性和产品的合格性已过于单纯，因此必须将不确定理论引入该领域才能使测量结果更合理、更完整，才能使我们的管理水平有一个较大的进步，才有可能逐步与世界贸易接轨。
但是在JJF1059中，测量结果的不确定度是在确定的测量原理、测量方法、测量程序和测量条件下得出的，上述约定条件确定了，则测量结果的可能值的区间也相对确定了，是一种消积的对测量结果的质量优劣的评判，对测量结果的指导意义并不明显。所以只是一种对测量结果的低层次的评判。得到一个合理的测量结果的分布区间是我们进行测量，得到预期目标的目地之一，因此必须研究与探讨测量不确定度对测量结果的积极指导意义。
在国际标准化组织ISO14253-3：2002中，提出了以下几个术语：
目标不确定度：对给定的测量任务所能得到的最佳不确定度。
要求的测量不确定度：对给定的测量过程和测量任务所要求的不确定度。
不确定度管理：根据测量任务和目标不确定度，使用不确定度概算技术，给出合适的测量程序的过程。
不确定度概算：对不确定度分量评定的总结性表述。这些分量对测量结果的不确定度有影响。
根据上述几个定义，可以确定不确定度计算的管理程序，见下面的框图：
不确定度概算和管理的先决条件是清楚地识别和确定测量任务，即要定量确定的被测量或测量设备的计量学特性，测量不确定度是按照测量设备计量特性的定义所得到的测量结果的质量的度量。
上面框图的核心是采用迭代法进行测量不确定度概算。迭代只是一种方向性和近似性，根据测量原理确定被测量的数学模型，该模型可能是透明箱模型，也可能是黑箱模型，确定不确定度来源，根据不确定度合成规律，根据被测量可能值的概率分布，确定包含因子，则可以得到要求的扩展不确定度，如果得到的扩展不确定度和测量误差限的比值在1/3～1/10之间，则说明该测量条件设计合理，如果该扩展不确定度与测量误差限不在1/3～1/10之间，则需要考虑是放宽测量条件或加严测量条件，使测量即在满足要求的准确度的情况下选择最经济合理的方法。
例如对游标卡尺示值误差的校准，既可以选择4等量块，又可以选择5等量块，根据5等量块校准游标卡尺的不确定概算，可以达到准确度要求，则若使用3等量块则浪费了资源，经济性不合理。用比5等量块准确度低的标准器进行校准，则准确度指标达不到要求，该方法则不可行。
综上所述，测量过程不是一个独立的与各方面因素互不相干的过程，而应是一个积极的具有创新的增值过程，从测量不确定度的分析评定就可以看出其广阔的发展前景，任何一个过程的设立都是一种创新，都可以产生价值，都是值得我们认真研究认真探讨的。
作者简介
张亚琴（1964-），女，工程师。