校準結果中不確定度與誤差的關系

三用表校準儀的校準證書中,用來校準的計量標準器有1、數字多用表，計量特性：DCV：±0.0003%；DCA：±0.0025% ;2、高精度多功能交直流標準表，計量特性：0.02級。校準結果中直流電壓50V量程的示值5.077V;實際值:5.0762V;誤差:+0.001;允許誤差:±0.007,說明中給出的直流電壓Urel=0.001%。想請教專家們，標準裝置中的計量特性與給出的不確定度和誤差之間的關系是怎樣的？實際值：5.0762V的不確定度是5.0762×0.001%嗎？0.001%是包括哪幾項不確定度分量?假如不確定度的值大于誤差值允許嗎?

沒有看明白，所以更無法發表見解
　　測量不確定度是評價測量過程好壞的一個參數。你可以把校準過程看成一個測量過程。你應該說清楚這個測量過程的被測對象（物）是什么，被測參數是什么（包括它的大小和允許誤差要求），測量過程所使用的測量設備（包括它的計量特性）是什么。如：
　　１．已經知道你的被測參數是電壓，但是不知道被測參數的范圍，也不清楚被測對象是你的三用表校準儀，還是你用三用表校準儀校準的另一臺儀表？如果是另一臺儀表，檢定規程或校準規范對它的計量要求是什么？
　　２．使用的測量設備是數字多用表（DCV：±0.0003%）嗎？
　　３．“校準結果中直流電壓50V量程的示值5.077V;實際值:5.0762V”，“校準結果”是上級技術機構給你的，還是你給顧客的？這個結果怎么與“說明中給出的直流電壓Urel=0.001%”有矛盾啊，Urel=0.001%是上級技術機構校準電壓時的不確定度嗎？

誤差是測量結果與被測量的真值之差值，由于真值不能確定，實際上使用約定真值，因此來說誤差是一個確定的量值。
而不確定度是合理地表征被測量值的分散性的與被測量值相關的參數，通常是代表在一定置信水平下被測量值的分散區間寬度，因此不確定度不是一個確定的量值。不確定度的來源有很多種情況，因此誤差與不確定度沒有固定的關系可以相互轉換。
樓主提到的問題我的理解是：
1、標準裝置中的計量特性表征的只是標準本身的不確定度；
2、本次測量的結果為5.0762V，Urel=0.001%采用的是擴展不確定度的表示方式表征本次測量的總不確定度，誤差+0.001為約定真值與測量結果的差值，允許誤差±0.007為廠家規定的技術指標。
3、Urel=0.001%應該包括了標準本身的不確定度分量、示值的不確定度分量，測量重復性的不確定度分量，環境溫度變化引起的不確定度分量等。
4、不確定度的值大于誤差值從理論上來說是有可能的，也是允許的，這主要是由于兩者數據處理方式的不同而造成的。不確定度的值只要是沒有超出誤差限值的規定范圍就不會對測量結果的判斷造成影響；如果超出誤差限值的規定范圍則有可能是測量的過程有不合理的地方，如果測量的過程沒問題，則有可能是誤差限值定得不合理。

[ 本帖最后由 jingity 于 2008-9-26 12:01 編輯 ]

完全贊同你的第４條意見。看來樓主是把誤差和不確定度攪和在一起了，有必要搞清楚這兩個術語的真實含義。“誤差是測量結果與被測量的真值之差值。”誤差是一個與測量結果大小直接相關的確定的量值，在數軸上是一個點，是客觀存在的。而“不確定度是合理地表征被測量值的分散性的與被測量值相關的參數”，表示測量結果的可靠程度，在數軸上是一個區間和范圍，是人們根據自身掌握的知識和信息多少主觀評定出來的。由此可以看出誤差和不確定度風馬牛不相及，互不相干。所以不確定度的值無論大于，還是小于，或者是等于誤差值都是允許的。不過把“誤差”變為“最大允許誤差”就不一樣了，這就變成了對測量結果的測量要求了。測量不確定度必須滿足測量要求這是原則，測量不確定度大于最大允許誤差的現象絕對不能允許發生。
至于你的２、３條是我們對樓主描述的一種理解，樓主說的意思是不是如此，還要等樓主說明，呵呵。

目前省級甚至國家計量院在一些證書中給出的不確定度數值并不是本次校準結果的測量不確定度，而是校準所使用的標準器的不確定度描述，這點請大家一定要充分注意，有許多專業都這樣。
請注意樓主的這段描述：“~~校準結果中直流電壓50V量程的示值5.077V;實際值:5.0762V;誤差:+0.001;允許誤差:±0.007,說明中給出的直流電壓Urel=0.001%。~~”
？？？Urel=0.001%？？？這個顯然是8508A或3458A的指標，而不可能是三用表校驗儀的性能。5V的實際值僅給出到0.1mV位，怎么可能只有10萬分之1的不確定度呢？
大家在評估自己所使用的標準器時往往不考慮被測儀器引入的不確定度分量，樓主介紹的是典型實例，就是你同時送一臺DO30和一臺5520A，給出結果的測量不確定度指標是相同的。

看不懂，能講的再詳細一點嗎？

我對５樓的意見的理解：
　　Urel=0.001%，顯然是上級計量技術機構標準器8508A或3458A給他們的校準結果引入的標準不確定度分量的指標，這個分量只與他們的標準器有關，不管是檢定高精度的三用表校驗儀，還是檢定低精度的萬用表，不確定度的大小都是Urel=0.001%。
　　“校準結果中直流電壓50V量程的示值5.077V;實際值:5.0762V;誤差:+0.001”顯然是樓主送檢的三用表校驗儀經上級計量技術機構檢定給出的校準結果，即三用表校驗儀50V量程示值顯示5.077V時，實際值為5.0762V，誤差了:+0.001Ｖ。換算成引用誤差為(0.001/50)×100%=0.002%，怎么可能只有10萬分之1（即0.001%）的不確定度呢？這個:+0.001是校準結果，是直流電壓50V量程的示值5.077V的誤差值，它與測量不確定度毫無關系。這個校準結果將來是樓主用這臺三用表校驗儀檢定或校準其他儀表電壓值時進行測量不確定度評定時的輸入信息資源之一。
　　所以５樓老師提醒我們“目前省級甚至國家計量院在一些證書中給出的不確定度數值并不是本次校準結果的測量不確定度，而是校準所使用的標準器的不確定度描述，這點請大家一定要充分注意”。嚴格意義上說所有校準證書中給出的不確定度值都是上級計量技術機構校準過程中所使用的標準器對校準結果引入的不確定度，這個不確定度約占校準過程總不確定度的90%，不妨就以此為校準結果的不確定度。由于他們無論校準什么儀表的電壓值，只要使用的是這個標準器，而校準過程的其他因素如校準人員、環境條件、校準方法等都一樣的要求，一樣的控制，所以測量不確定度都是一樣的Urel=0.001%。

你這樣說我清楚了,但那個標準儀器的不確定度由哪些分量合成呢?可不可以說細說明一下

嚴格說，不是“那個標準儀器的不確定度”，是使用那個標準儀器進行檢定/校準活動的不確定度。檢定/校準活動就是一個測量過程，而測量過程是由人（測量人員）、機（測量設備，檢定活動指標準器）、料（材料性能，如穩定性）、法（測量方法和原理）、環（測量環境）五大要素組成，這五大要素都會給測量過程帶來測量不確定度分量，當然檢定/校準過程也不例外。根據JJF1033-2008的術語，計量標準的不確定度是指：“在檢定或校準結果的不確定度中，由計量標準所引入的不確定度分量。它包括計量標準器及配套設備所引入的不確定度分量”。計量標準器及配套設備所引入的不確定度分量當然只與標準器和配套設備的精度等級有關了。這個分量與人、料、法、環四方面的分量合成才是校準過程的不確定度。

9#量友總結的好，測量過程是由人（測量人員）、機（測量設備，檢定活動指標準器）、料（材料性能，如穩定性）、法（測量方法和原理）、環（測量環境）五大要素組成，也就是說總不確定度主要也就是由這幾個不確定度分量構成。
最理想的情況：測量結果數字顯示，避免人眼視覺誤差造成對測量結果的影響，“人”引起的不確定度就忽略不計；被校儀器穩定性很好，讀數很穩定，則“料”引起的不確定度也很小；采用的方法和原理很正確，則“法”也不會帶來大的不確定度；環境溫度控制很好，完全滿足標準儀器和被校儀器的要求，則“環”也不會帶來不確定度影響；那對整個測量過程總不確定度有影響的就剩下“機”這一項不確定度分量了。
但是實際校準過程中很少有這么理想的情況出現，因此僅把標準的不確定度等價于總的不確定度是錯誤的，至于7#量友說的標準的不確定度約占校準過程總不確定度的90%更是無從談起，誤人子弟。
很多校準機構給的證書上往往只給出標準的不確定度，主要原因是想偷懶省事，從理論上來講每個測量點的總不確定度都要重新計算，如果都按規定每個測量點要測量N多次，再按什么A類，B類的合成，早都累趴下了，誰愿意干！而只給出了標準的不確定度就簡單了，標準的不確定度是由上一級檢定或校準給出來的，直接引用就可以了，可以避免很多麻煩事情，不同的被校儀器只要是測量點相同均可以引用相同的標準的不確定度，然后測量的時候只測一次就行，至于證書該怎么理解，估計也沒幾個人能講得清楚，也就蒙過去了。

[ 本帖最后由 jingity 于 2008-9-28 13:14 編輯 ]

謝謝你,你這一說我就清楚了,我一直難以理解的是有校準結果中給出的不確定度究竟是標準的不確定度還是標準的不確定度和被檢器具的不確定度的合成,現在明白了,謝謝,不過還有一個問題這樣只給出標準的不確定度,與理論上每個測量點都要算不確定度影響大嗎?

參考我前面的經驗，如果被校儀器性能非常穩定，環境控制好，方法正確，無人愿因素干擾，最終的總不確定度就不會比標準的不確定度大多少，相對影響還不大，但如果被校儀器重復性很差，環境溫度控制又不好，那情況就難說了，又可能總不確定度就不會比標準的不確定度大好多倍。