郭长乐
北京量传计量技术服务有限公司 300385
摘要：不确定度是计量学中的一个非常重要的概念，它的定义是用来表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测得值相联系的参数。我们都知道，测量必然存在误差，因此就不难理解不确定度是用来表示所给出的测得值的可靠程度，是体现测得值水平的一个重要指标。同一个参量，实验室所给出的不确定度越小，表明测得值越接近真值，实验室的测量水平和质量越高。随着科学技术的进步，测量水平越来越高，市场上出现的测量仪器也越来越精密，对测量的要求也越来越高，促使计量工作者对不确定度的理解和应用不得不加以重视。
关键词：长度计量；测量不确定度；应用
前言
随着我国经济的不断发展，计量技术也在不断开拓新的生存空间。在这个过程中长度计量技术已成为我国重要技术之一。长度计量仪器是一种测量长度的光学仪器，而光学仪器有一个显著的特点，那就是比较容易受到外部环境的影响，使用的学科范围有一级学科的机械工程、二级学科的光学仪器、三级学科的光学计量仪器专业。就以目前的长度计量工作来说，主要是一些测量的工作，而在这些计量工作中，最为重要的就是计量精度的问题，所以这值得深入的探究。
1长度计量仪器概述
长度计量的主要工作是把测量单位与真实值对比，并用得出的结果作为被测对象的量值做实验的工作。在进行长度的测量时，被测物体的基面，是由点与线构成的。所以在开始进行工作时需要先确定被测物体的基面，然后才能完成后续的测量工作。但是在实际的工作中，因为受到多种因素的影响，被测物体的基面通常情况下都会出现一些不确定性的变化。所以要想保证测量的精确度，就需要保证长度基准不出现误差，而这需要制造各种各样的标准件来完成测量仪器的精度校准，一步步的细化精准度，才能切实保证仪器的精准。
2长度计量仪器中的误差影响因素分析
长度计量仪器的影响因素分为以下几个，①温度是影响长度计量的最关键因素之一，而为了使得温度值统一，根据相关工作人员的多年考察，制定了温度20摄氏度的标准，进而长度计量有了更加长足的进步，为了能够保证温度误差不影响长度计量的工作，所以在材料的选择中，需要保证标准器与被测物体的材料是一致的。在测量时，需要注意测量仪不同、工件不同，它们的线膨胀系数也是不同的。当温度出现变化时，这些仪器也会出现不同程度的拉伸与缩短。②长度计量仪在使用时，仪器使用者的熟练度、测量方式、计量标准器的保养与使用等，也决定了测量的结果是否精准，如使用卧式测量仪时，这种方法的影响因素是比较大，有对准误差等。众所周知，计量学是一个关于精准度的学科，人们在各个场景中都在使用，通常是人们需要量化某种物体而使用一种应用型的学科，如物理等都是为了刻画世界变化的学科，而对于计量来说，计量中最根本的“使命”就是精度。
3不确定度的表示方式
在CNAS能力申请表中，要求以CMC形式(校准实验室在常规条件下能够提供给客户的校准和测量能力)给出实验室的最优能力，体现实验室的测量水平。CNAS－CL01－G003:2018《测量不确定度的要求》6.1条款中说明，不确定度可以以单值、范围区间、函数、矩阵、图形等方式表示。一般实验室都采用前三种表达方式，这里重点讨论如何正确使用范围区间表示不确定度。在CNAS－CL01－G003:2018条款6.1b)要求，使用范围表示时，实验室应有适当的插值算法以给出区间内的值的测量不确定度。
现在很多实验室喜欢使用区间不确定度来表达实验室在某个测量范围内的能力，但是又没有真正理解清楚区间范围表示的含义，很容易和分段单值表示的概念混淆。笔者认为能够区间表示的，一定是能够通过插值法来估算出区间内某个测量点的不确定度，而且不确定度一定是在该连续区间内取值，而不是区间的断点值。例如，有些实验室给出(10～100)V测量范围，区间的不确定度为Urel=(0.04%～0.06%)，k=2，这样给出的不确定度，没有明确区间取值算法，无法准确判断区间内某一测量点的最优能力。因此，实验室应慎重使用区间范围不确定度表达方式。
4不确定度的评定
4.1预评定的理解
CNAS－CL01－G003:2018文件规定，所有的校准结果应包含测得值数据y及其扩展不确定度U，校准结果可以以y±U或其他形式表示，每一个测得值对应一个不确定度。但是，实际校准工作中，每份校准报告少则几个数据，多则几十个数据，如果每个数据对应的不确定度都现场进行评定，这个工作量非常大。这时，一般可直接采用事先预评估的该类仪器不确定度值。而这个预评定不确定度的取值的合理性，关键在于预评定的参考仪器选择以及评定点的确定。一般要求选择稳定的被测对象，评定点选择尽量要覆盖区间的上限、中值和下限，形成预评估不确定度。实际校准工作中，客户仪器不一定会比实验室预评估所采用的的仪器稳定，因此最终给出的不确定度应不小于预评估的不确定度，如果在某次校准中，产生随机分量，比如运输震动、温度变化、电源波动等因素产生较大影响，在预评估时不一定会充分考虑到这些分量，必须要重新评定，给出当下实际测量的不确定度。
4.2评定过程注意的事项
不确定度的评定，第一步也是最重要的一步就是根据测量过程建立合适的测量模型。测量模型既要充分考虑到所有的影响量，又要考虑到所给出影响量是否可方便预估，以便全面评定测量不确定度。大部分的测量可以建立通用的测量模型y=f(x1，x2…xn)，输入量x1，x2...xn和测量过程中的相关影响量有关，因此考虑的影响量越多，测量模型越复杂，不确定度的评定过程就越麻烦。实际工作中能简化建立测量模型，应尽量简化，方便测量过程以及不确定度的评定。因此，没有特殊要求，能简化尽量简化，不建议建立复杂的测量模型。同时，在实际校准过程中并不是每个影响量都可以找出与被测量之间的直接函数关系，这个时候可以把这些量都归纳为随机误差量。
5不确定度应用中的几个注意问题
在仪器符合性判定时，根据ＲB/T197－2015《检测和校准结果及与规范符合性的报告指南》4.1.4条款及CNAS－TＲL－010:2019《测量不确定度在符合性判定中的应用》5.1条款规定说明，在误差双侧容许区间范围内(即［－T，+T］)，测量不确定U与该区间的关系应当U≤T/3，此时可忽略不确定度的影响，直接根据测得值判断示值误差是否合格。在评定测得值不确定度，计算标准器引入的B类标准不确定时，凡能够直接判定仪器合格，应尽量使用标准器技术指标，避免使用标准器溯源证书上给出的不确定度，作为区间半宽度进行B类评定。
结束语
本文根据笔者经验，阐述了不确定度区间范围表达方式使用注意事项以及不确定应用过程应当注意的问题，并介绍了线性回归方法计算给出区间不确定度的线性表达方式。
参考文献：
［1］JJF1059.1－2012《测量不确定度评定与表示》［S］.
［2］CNAS－CL01－G003:2018《测量不确定度的要求》［S］.
［3］CNAS－TＲL－010:2019《测量不确定度在符合性判定中的应用》［S］.
［4］陈效兰.长度测量的基本知识概述及保证长度测量和检测质量的方案探讨[J].计量与测试技术,2019,46(07):92-94+98.