3 第一章 测量不确定度发展概述

测量不确定度评定中国计量科学研究院陈成仁王永泉施昌彦国防科技工业第一计量站刘克先主要参考文献1ISO/IECGUIDE99:2007《国际计量学词汇－基本和通用概念及相关术语》[InternationalVocabularyofMetrology－BasicandGeneralConceptsandAssociatedTerms(VIM)]——VIM-32ISO/IECGUIDE98-3:2008《测量不确定度—第3部分：测量不确定度表示指南》[Uncertaintyofmeasurement—Part3:Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement(GUM:1995)]。JJF1001-2011《通用计量术语及定义》JJF1059.1:2012《测量不确定度评定与表示》第一章测量不确定度发展概述4一、测量不确定度发展简介(1)(一)测量不确定度的提出和GUM的发布(1)1963年，原美国国家标准局(NBS)——现标准和技术研究院(NIST)的数理统计学者埃森哈特(Eisenhart)在《仪器校准系统精密度和准确度评定》中明确提出了测量不确定度的概念。随后，不确定度这个术语逐渐在测量领域被广泛应用，但不同行业以及不同国家和地区的表示方法各不相同。5一、测量不确定度发展简介(2)(1)测量不确定度的提出和GUM的发布(2)1978年，考虑到测量不确定度的评定和表示在国际上缺乏一致性，世界计量最高权威组织——国际计量委员会(CIPM)要求国际计量局(BIPM)讨论并提出如何规范测量不确定度评定的建议。1980年，BIPM准备了一个测量不确定度评定与表示的征求意见书，并分发到32个国家计量院(包括中国计量科学研究院)和5个国际组织。同年BIPM提出实验不确定度评定建议书[INC-1(1980)]。6一、测量不确定度发展简介(3)(1)测量不确定度的提出和GUM的发布(3)1981年，第70届CIPM讨论通过了INC-1(1980)，并发布了CIPM建议书CI-1981。该建议书向各国推荐了测量不确定度评定和表示的原则，并要求在CIPM及其各咨询委员会参与的国际比对和其他工作中，在给出测量结果时必须同时给出测量不确定度。7一、测量不确定度发展简介(4)(1)测量不确定度的提出和GUM的发布(4)1986年，鉴于测量不确定度不仅用于计量领域，同时也用于一切测量领域，BIPM接着提出了不确定度表示建议书CI-1986，要求ISO(国际标准化组织)、IEC(国际电工委员会)、BIPM(国际计量局)、OIML(国际法制计量组织)、IUPAC(国际理论与应用化学联合会)、IUPAP(国际理论与应用物理联合会)和IFCC(国际临床化学联合会)7个国际组织成立专门工作组，起草测量不确定度评定指导性文件。8一、测量不确定度发展简介(5)(1)测量不确定度的提出和GUM的发布(5)1993年，ISO第4技术咨询工作组(TAG4)中的测量不确定度表示工作组(WG3)以7个国际组织的名义发布了《测量不确定度表示指南》(GuidetoExpressionofUncertaintyinMeasurement，1993，简称GUM)，1995年又作了订正和重印。GUM的目的是强调如何给出测量不确定度评定的完整信息，并提供测量结果国际相互比较的基础。所以，GUM对测量不确定度的术语、概念、包括不确定度合成的评定方法、测量结果及其不确定度报告的表示方法等，作出了明确的规定。9一、测量不确定度发展简介(6)(1)测量不确定度的提出和GUM的发布(6)1993年，与GUM相呼应，为使不确定度表示的术语和概念相一致，发布了新版《国际通用计量学基本术语》(InternationalVocabularyofBasicandGeneralTermsinMetrology，1993，简称VIM)，国际上也称作VIM-2。ISOIECBIPMOIMLIUPACIUPAPIFCC等7个国际组织先后于1978年、1984年联合发布了VIM。在1993年第二版VIM-2中，对测量不确定度有关的名词术语进行了修订。GUM和VIM-2的发布使不同测量领域、不同国家和地区在评定和表示测量不确定度时具有相同的含义。10一、测量不确定度发展简介(7)(2)一些国际组织和国家的不确定度规范(1)GUM发布后，一些国家计量院和国际组织先后制定并发布了相应的测量不确定度评定的规范性指南。这些指导性文件包括：1993年，美国标准和技术研究院(NIST)发布并第一版《NIST测量结果不确定度评定和表示指南》，1994年进行了修改和补充(NISTTechnicalNote1297，1994)。11一、测量不确定度发展简介(8)(2)一些国际组织和国家的不确定度规范(2)1995年，欧洲分析化学中心(EURACHEM)发布EURACHEMGuide即《分析化学测量不确定度评定指南》(QuantifyingUncertaintyinAnalyticalMeasurement)。1997年，EURACHEM与分析化学国际溯源性合作组织(CITAC)协商，邀请国际原子能机构(IAEA)，欧洲认可组织(EA)和美国官方分析化学家协会(AOAC)的代表(来自美、英、德、中、日和澳大利亚的专家)组成工作组，共同讨论、修改EURACHEMGuide，并于2000年作为国际性指南文件(EURACHEN/CITACGuide)发布，使其成为全球分析化学测量不确定度评定指南。12一、测量不确定度发展简介(9)(2)一些国际组织和国家的不确定度规范(3)1999年，EA发布EA-4/02《校准中测量不确定度评定》(ExpressionofUncertaintyinMeasurementincalibration)。2003年，EA发布EA-4/16《定量检测中测量不确定度表示指南》(EAGuidelinesontheEvaluatingtheUncertaintyinQuantitativeTesting)。13一、测量不确定度发展简介(10)(2)一些国际组织和国家的不确定度规范(4)2002年，国际电工委员会(IEC)国际无线电干扰特别委员会(CISPR)发布CISPR16-4(Firstedition2002-05)《电磁干扰(EMC)测量中不确定度评定指南》(GuidanceonEvaluatingtheUncertaintyinElectromagneticInterferenceMeasurement)。该指南给出了EMC检测中不确定度评定的计算公式，其附录A提供了为确定测量设备引起的各测量不确定度分量而需要的有关数据信息，规定了测量不确定度主要来源的值的极限值。为需考虑所使用的仪器引入的不确定度对测量结果或符合性判断结论的影响提供了指南。14一、测量不确定度发展简介(11)(2)一些国际组织和国家的不确定度规范(5)众所周知，GUM仅适用于测量过程模型已知的情况。但是，许多实验室第试验的测量过程数学模型相当复杂。然而，大部分标准测量方法是基于GB/T6379.2：2004《测量方法与结果的准确度》(正确度与精密度)第2部分：确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法》提出的协同试验来完成的。协同试验是指：一种实验室间的试验，在这种试验中，用相同的测量方法对同一物料进行试验，以评定每个实验室的水准。为简化不确定度评定，2004年，ISO发布了ISO/TS21748：2004Guidancefortheuseofrepeatability,reproductibilityandtruenessestimatesinmeasurementuncertaintyestimation(GB/Z22553：2010《利用重复性、再现性和正确度的估计值评估测量不确定度的指南》)。15一、测量不确定度发展简介(12)(2)一些国际组织和国家的不确定度规范(6)为了提供实用而便捷的不确定度评定评定方法，2008年，美国材料与试验协会(AmericanSocietyforTestingandMaterials——ASTA)发布了ASTME2655-08StandardGuideforReportingUncertaintyofTestResultsandUseoftheTermMeasurementUncertaintyinASTMTestMethods(GB/T27411：2012《检测实验室中四种常用不确定度的评定与表示》)。16【附】GB/T27411:2012中华人民共和国2012年第42公告发布了GB/T27411：2012《检测实验室中常用不确定度评定方法与表示》(2012-12-11发布，2013-07-01实施)。该标准给出了四种在欧美已广泛使用的不确定度评定方法，即精密度法、控制图法、经验模型法和线性拟合法。这四种方法是在满足特定条件下，对JJF1059.1的简化和延伸应用。该标准也为实施GB/T27025的检测实验室，提供了更为适用的不确定度评定方法。17一、测量不确定度发展简介(11)(3)我国的不确定度规范(1)1996年，中国计量科学研究院制定了《测量不确定度规范》。1998年，发布JJF1001-1998《通用计量术语和定义》(其内容在VIM的基础上补充了法制计量有关的术语和定义)——VIMIIJJF1001-2011《通用计量术语及定义》——VIMIII18一、测量不确定度发展简介(12)(3)我国的不确定度规范(2)1999年，发布JJF1059-1999《测量不确定度评定和表示》。其基本概念、评定和表示方法与GUM一致，但是没有包括GUM中建议书INC-1980的内容和6个不确定度评定实例。JJF1059和JJF1001构成了我国进行测量不确定度评定的基础。2005年，参照EURACHEN/CITACGuide，发布JJF1135-2005《化学分析测量不确定度评定》。19一、测量不确定度发展简介(13)(3)我国的不确定度规范(3)1999年以来，中国合格评定国家认可委员会(CNAS)发布了一系列测量不确定度评定规范文件或指南文件，包括CNAS-CL07《测量不确定度评估和报告通用要求》、CNAS-GL05《测量不确定度要求的实施指南》、CNAS-GL06《化学领域不确定度指南》(等同采用EURACHEN/CITACGuide)、CNAS-GL07《电磁干扰测量中不确定度的评定指南》(等同采用CISPR16-4)、CNAS-GL08《校准领域不确定度的评估指南》(等同采用EA-4/02)等。这些指南或规范文件构成了我国实验室认可中测量不确定度评定的框架。20二、测量不确定度最新动态(1)随着国际上合格评定工作的发展，测量不确定度评定不仅应用于物理学、化学、实验室医学、生物学、工程技术测量领域，而且还应用于诸如生物化学、食品科学、司法科学和分子生物学等测量领域。因此急需对VIM-2进行修订，以涵盖各测量领域的名词术语。21二、测量不确定度最新动态(2)(1)国际不确定度评定最新动态(1)1997年，由起草《测量不确定度表示指南》(GUM)和《国际通用计量学基本术语》(VIM)最初版本的7个国际组织组成了计量导则联合委员会(JCGM)，由BIPM局长担任主席。该联合委员会主持过ISO第4技术咨询工作组(TAG4)的工作，最初由BIPMIECIFCCISOIUPACIUPAP和OIML的代表组成，2005年，国际实验室认可合作组织(ILAC)作为成员参与其工作。JCGM有两个工作组：第1工作组(JCGM/WG1)名为“测量不确定度表示工作组”，任务是推广应用及补充完善GUM；第2工作组(JCGM/WG2)名为“VIM工作组”，任务是修订VIM及推广其应用。22二、测量不确定度最新动态(3)(1)国际不确定度评定最新动态(2)2004年，JCGM/WG2向JCGM代表的8个组织提交了VIM第3版的初稿意见和建议，VIM-3最终稿2006年提交8个组