黄海坤

　　自JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》、GB/T15481-2000《检测和校准实验室能力的通用要求》发布实施以来，以不确定度理论取代传统的误差理论对测量结果进行分析评价，已成为认可实验室的共识与必然要求。但事实上测量不确定度在两类实验室中的应用程度和成效存在着较大的反差:一方面经CNAL认可的校准实验室都在认可项目上，基本完成了不确定度评定的示范，运用水平有了很大提高；而另一方面，大量检测实验室，尤其是电器产品检测实验室，无论是能熟练运用不确定度理论的试验人员数量，还是已应用项目都还不多，只能说仍然处于起步阶段。虽然IECEE-CTL极力推荐在检测实验室体系里，通常情况下用所谓的“测量仪器的准确度法”来代替成本不菲的不确定度评定，但毕竟不确定度评定是现代实验室的一项基础性的工作，试验中一旦遇到非做不确定度评定不可的情形，再着手做就来不及了。    

　　一、两类实验室的比较及原因探讨

　　1.校准实验室的工作对象是计量器具、测量仪器，其中大多数在工作原理和结构组成上均已相当成熟规范，只要测量方法、测量条件相同，对某一器具(仪器)的不确定度评定结果往往可直接或间接地引用到同类型、等级的其他器具上，如量块、砝码、热电偶、各种长度量仪、各种基本电学参量测量仪等。甚至不同的实验室，只要软硬件处于同一水平上，相互之间引用也无不可(以良好的测量再现性为基础)。

　　检测实验室的工作对象即使用途一样，但结构、工作原理和性能却有很大差别的各色产品，尤其是涉及材料性能的测试，即使出自同一制造商、同一型号，但批次不同，则材料特性的测量值(包括不确定度)也可能会明显不同。一般情况下，产品检测的测量不确定度评定结果的推广性远不如仪器校准的推广性(前者的局限性较大)，不可能像仪器校准那样在很多项目下“毕其功于一役”。

　　2.校准过程都有详尽的国家、地方、行业检定规程或校准规范作限定指引，按章操作能够削弱或消除大部分影响测量结果准确性的因素，并且绝大多数测量是在稳态或准稳态过程中进行的，没有对样品造成破坏的测量，因此建立数学模型难度较小(已消除、削弱因素不会进入模型或可被忽略)，分析过程可做到清晰明了，在认识上容易达成一致。

　　产品检测中，试验标准对测试方法的规定一般都不是很严格、详细，留有较多选择余地；大量使用符合要求但规范性较差的各种专用设备；样品在试验过程中常要经受温度、压力、电化学、时间历程等动态的综合作用，不易找到自然科学学科、工程学科给出的描述各相关量对测量值作用的数学关系式，以上原因都增加了建立数学模型和评定过程的难度。此外对大量的破坏性试验和动态试验，无法作A类评定的重复性实验，但客观上必然存在各种随机因素的影响，如何合理估算这些因素引入的不确定度分量也是一项困难的工作。

　　3.校准实验室的测量活动是被测仪器量值溯源链的一个环节，其证书必须给出合理的测量不确定度。大多数校准实验室本身也是承担法制计量任务的检定机构，有相当系统、深厚的误差分析基础，转换成不确定度分析相对容易得多。

　　应该承认，检测实验室的误差分析基础比较薄弱，建立不确定度评定分析的体系可以说是从零开始。大量产品检测的试验结果仅需提供合格性判断，当测量数据与判断限的差值大于(2～3)倍的主要测量仪器的绝对误差时，可以认为测量值的判断是可靠、有足够安全裕度而无需作不确定度评估的。即使按ISO/IEC17025指出的三种情况下有必要给出测量不确定度，加上实验室之间的试验比对，真正要作不确定度评估的试验毕竟极少，这也是检测实验室测量不确定度工作开展不尽如人意的一个主要外部原因。    

　　二、改变现状的对策

　　随着实验室认可评审对测量不确定度要求的力度的加强，与国际同行的业务接轨以及作为实验室水平和能力的组成部分，全面开展此项工作已是大势所趋。尽管检测实验室有上述各种不利因素，工作艰巨，但还是应根据自身的实际情况和特点，找出改变现状的有效对策。由易到难，先解决一些试验量大而难度不大的项目，取得有效的实质性进展以增强信心；尽量避免一开始就纠缠在具体案例的某些处理方法的对错上，对一时难以达成共识的做法不要反复议而不决，允许所谓的错漏存在，随着参与者经验的积累和水平的提高，使分歧逐步得到解决；加强检测实验室之间的经验交流，共同发展提高，尽快在认可项目上形成一定的覆盖面，进而接近国际的先进水平。    

　　三、测量不确定度评估目前存在的一些技术性问题

　　由于检测实验室的测量不确定度工作目前仍处于初级阶段，各种争议和问题是难免的，以下就此提出个人看法供探讨。

　　1.一些产品检测的测量不确定度分析文章，在没有提出数学模型的情况下，仅按常识和经验判断来源后，就将估计的各分量以相对不确定度的形式直接合成(因没有量纲，不存在相容问题)。但当输出量(测量结果)与输入量(各直接、间接测量值和影响量)不是线性关系时，相对不确定度分量在合成时的系数就不一定为1；即使是线性关系，所相对的量(即分母代表的量)不同，不确定度的值也会不同。若没有数学模型就匆忙开始评定，可能会导致错误的结果，且影响其可信度。无论简单如Y=kX(k=1)的模型，还是要通过复杂实验后才能确立的模型，对于测量不确定度评估都不可缺少，尽管在很多情形下构造一个合理有效的数学模型不是能够轻易做到的。

　　2.在某些不确定度分析示范实例中，常见到一些“来路不明”、没有给出估算过程的不确定度分量值，又不说明是凭经验估计得出还是引用其他文献资料，让参考者无法得知其来龙去脉而产生困惑。或者对具体的样品、使用的仪器设备、测量方法、测量条件等不作出必要的交代，而这些都是不能缺少、对理解评定过程很有帮助的背景材料。以测量带开关电源的样品的泄漏电流为例，即使样品结构基本相同、试验条件相同，而样品的开关频率不同，由于电流测量网络的频响特性使测量不确定度也不同，假如在分析中没指出样品的电气结构特性很可能产生误导。有些范例甚至连测量结果都不给出(不确定度的定义是和测量结果相联系的量)。以上做法无疑使评定过程的完整性和示范性打了折扣。

　　3.在电器产品检测方面:由于包含因子已统一取2，无需再作自由度计算；把A类评定的概率分布视作正态分布，在重复测量次数极其有限的情况下并不合适，宜看作t分布；对于多因素共同影响的测试过程，勿轻易作简化处理，曾有人为了简化，把刚配制好的试验液的电阻率直接应用到漏电流的计算，但事实上新鲜的试验液一旦滴到试件表面就被污染了，其电阻率也随之改变。
　　作者单位【广州电气安全检验所】