华南国家计量测试中心  潘嘉声  陈明华

　　近年来，我国计量技术法规的制、修订正在逐渐向国际上的有关技术文件靠拢，这是计量技术工作为我国加入WTO所做的准备，也是计量工作为全球化的经济服务的需要。在这一过程中出现了一些新的术语和概念，如何正确理解这些概念是制、修订法规性文件和宣贯法规性文件时必须解决的重要问题。本文就目前在校准实验室认可和法定计量检定机构考核中遇到的“最佳测量能力”，和刚刚颁布并实施的《计量标准考核规范》(JJF1033—2001)中计量标准技术报告有关测量不确定度评定进行讨论。

　　在刚刚颁布的国家计量技术规范《法定计量检定机构考核规范》(JJFI069-2000)中规定，从事校准工作的机构应具有计算其最佳测量能力的程序，这种计算应适用于机构所开展的所有参数和量程。最佳测量能力是一个比较陌生的概念。《通用计量术语及定义》(JJF1001-1998)给出的定义是:最佳测量能力(best measurement capability)也称为校准测量能力(calibration measurement capability)，通常指提供给用户的最高校准测量水平，它用包含因子k=2的扩展不确定度表示。除此之外，在目前国内的技术规范和文献中还没有做出进一步的解释和规定。

　　 (1)最佳测量能力是校准实验室认可的重要内容之一
　　最佳测量能力是用于表示认可校准实验室的重要技术参数之一(其它参数包括被校准量、校准方法、被校准仪器类型、测量范围)。最佳测量能力一般在认可文件中给出，这些文件在许多场合作为认可的证据。最佳测量能力在认可机构出版的认可实验室名录中列出，作为重要信息之一提供给客户判断是否有合适在实验室或现场进行某一项的校准工作。例如华南国家计量测试中心在1997年通过香港实验室认可计划(HOKLAS)认可，近年又进行了两次复审和扩项。在其所有认可项目中，HOK-LAS要求实验室提交最佳测量能力分析计算及结果。HOKLAS还在其公布的认可实验室名册中，列明了各个校准实验室所开展项目的被测量参数“以不确定度表示的最佳测量能力(best calibration capability expression as uncertainty)”。

　　(2)最佳测量能力是针对实验室所申请认可的校准的项目
　　最佳测量能力的计算，是针对实验室所申请认可的校准项目的所有参数和量程，而不是针对实验室使用的标准装置。最佳测量能力强调的是对应于某一个特定的量，即测量结果。所以最佳测量能力对测量结果计算不确定度，在理论上站得住脚。实践证明，撇开被校准对象，撇开测量结果来考虑不确定度，是难以实现的。所以，最佳测量能力必须是针对实际存在的被校准仪器的被校准参数和量程进行计算，并且最佳测量能力对应于这种类型的仪器的参数和量程。

　　(3)最佳测量能力的计算，关键是如何考虑被校准对象引起的不确定度
　　我们知道，寻找不确定度来源时，可从测量仪器、测量人员、测量方法、环境条件和被测量等方面全面考虑。最佳测量能力的计算也不例外，其中，测量仪器、测量人员、测量方法、环境条件是实验室在其认可条件下所达到的要求，而被校准对象必须处于“接近理想”的状态。这项要求指在计算最佳测量能力时不能依赖于被校准仪器的特殊性，即被校准仪器的缺陷而产生的物理效应，不应对不确定度有明显的贡献。必须强调的是，这并不是说不考虑被校准仪器对不确定度的影响，而是说这种影响处于理想的最小状态。因此，最佳测量能力反映的是实验室自身的最高综合能力。

　　(4)最佳测量能力是校准结果不确定度的最小可能值
　　最佳测量能力既然反映的是实验室在其认可条件正常情况下所达到的最高校准测量水平，表明了认可实验室不能出具小于最佳测量能力的测量不确定度。即实验室在校准证书或报告中给出的测量结果不确定度，必须大于或等于被认可的最佳测量能力。存在这样的情况，实验室由于研究发展新的测量方法、使用准确度更高的测量仪器、环境条件的改善，使测量结果不确定度小于最佳测量能力。由于这种情况已超出了实验室原有的最佳测量能力范围，因此，实验室必须重新分析测量不确定度并与新的最佳测量能力资料一起上报认可机构审批并发布。由此可见，最佳测量能力是实验室在其认可条件下对某一类型仪器进行校准不确定度的最小可能值。

　　(5)不确定度最大可能值
　　那么，测量不确定度存不存在最大可能值呢？答案是肯定的。对于校准，如果只给出校准结果的数据而不对合格与否进行判断，由于被校准仪器引起的不确定度可能非常大，所以测量结果不确定度没有上限。但对于检定，由于要给出合格与否的结论，如果被检仪器是合格的，则测量结果不确定度必然有一个上限。因为仪器的检定分为等和级，等是指计量器具，特别是标准计量器具的实际值的扩展不确定度档次，所以每个等别的仪器检定结果的不确定度都有一个上限值，实验室检定结果的不确定度只能小于或等于这个值；级则是计量器具示值误差大小的档次，当被检仪器的示值误差符合某个级别的要求，其它技术指标，如分辨力、重复性、外界环境影响等必然相应地不超过一定的要求，被检仪器引起的不确定度存在上限值，因此检定的测量不确定度存在一个上限值。在国家检定系统表和国家计量检定规程的起草过程中，为判断是否符合量值传递的要求，需要分析的就是检定结果不确定度的最大可能值是否符合要求。
    从以上讨论可以看出，对测量不确定度、最佳测量能力、计量标准不确定度等概念的正确理解十分重要，在各类技术法规性文件中使用这些术语概念时也应意义明确，定义统一。

　　在中国实验室国家认可委员会(CNACL)的认可名录中，列出了校准实验室的各个被校准计量器具或参数的测量不确定度，但并没有说明是最佳测量能力，还是典型不确定度值，或是不确定度最大可能值(因为首批认可的项目都是依据计量检定规程，从上面分析可知，这个不确定度的最大可能值不仅存在，而且有很大的意义)，CNACL应予以明确的规定。同时，为了实现不同实验室的最佳测量能力的可比性，尤其是不同认可机构认可的不同实验室的最佳测量能力的可比性，最佳测量能力的定义和计算方法必须统一。

　　在刚刚颁布并实施的JJF1033—2001《计量标准考核规范》有关计量标准技术报告中，并没有引入最佳测量能力的概念，而是要求计算计量标准对典型的被检定/校准对象，在计量检定规程或计量标准技术规范规定的条件下进行检定/校准时所得的测量不确定度。从下面几个问题，可以看出，在目前条件下，这样的规定是审慎明智的。

　　(1)废除了原来的计量标准准确度或不确定度
　　在JJF1033—1992中，寻求一个撇开被测对象的所谓“计量标准准确度或不确定度”，事实已证明是难以实现的。从不确定度的定义“表征合理的赋予被测量值的分散性，与测量结果相关联的参数”，可以看出，只有针对某一被测量对象的某一个测量结果，才能计算不确定度。一个计量标准建立以后，可以覆盖多个被检对象，比如，检定游标量具标准器组(3级5、6等量块)，可以用于不同量程和分度值(分辨力)的游标卡尺、带表卡尺和数显卡尺的检定，而检定结果——示值误差的不确定度主要分别来源于游标卡尺对线误差、带表卡尺的估读误差和数显卡尺的量化误差，受被检仪器的分度值或分辨力影响。如果撇开被检仪器只考虑量块和环境温度引起的不确定度，并不是主要影响因素，而且撇开被检仪器，建标报告后面需要填写的“计量标准的不确定度验证”等内容，也令人无所适从。

　　(2)符合ISO/IEC17025的要求
　　ISO/IEC17025《校准和检测实验能力的通用要求》中规定，从事检定、校准和检测的机构通常应具有并使用对所有各种类型的检定、校准和检测进行测量不确定度评定的程序，并要求依据ISO/IEC等七个国际组织颁布的《测量不确定度表示指南》(GUM)进行计算，由于JJF1059—1999《测量不确定度评定与表示》与GUM等同，所有JJF1033—2001要求同时符合ISO/IEC17025，从而使法定计量组织的不确定度计算和实验室认可的不确定度计算接轨，而且和校准证书需要给出的不确定度联系起来，对实际工作具有十分重大的意义。

　　(3)回避了最佳测量能力问题
　　JJF1033—2001对不确定度的计算，回避了最佳测量能力问题，要求计算的不确定度既不是最小可能值，也不是计算的最大可能值，而是计算计量标准检定被检计量器具时所得典型的测量结果不确定度，对于各测量点或不同量程的测量不确定度不同时，如果各测量点的不确定度评定方法差别不大时，允许仅给出典型测量点的不确定度评定，这给具体工作带来很大的灵活性。表面看来，一步到位，和国际上接轨，引入最佳测量能力的概念是一个不错的选择，但实际上也存在不少困难。首先，计量标准考核是针对标准器而不是被检定/校准项目，即使计算最佳测量能力，也可能不只一个；第二，最佳测量能力的计算有待探讨，目前国际和国内还没有相应的规范，各种文献也还没有看到计算实例。值得注意的是，在ISO/IEC17025的制定过程中，其初稿曾经要求校准实验室必须计算校准项目的最佳测量能力，但在最后颁布时并没有出现这些条款，相信最佳测量能力这个问题还需要研究发展。而有关测量不确定度的计算，国际和国内已有明确的规范和大量的实例，比较成熟。

　　从以上讨论可以看出对最佳测量能力、计量标准考核中测量不确定度的评定等问题的正确理解十分重要，在各类技术法规性文件中使用这些术语概念时也应意义明确，定义统一。