检测实验室应用测量不确定度问题的讨论

误差理论是测量不确定度表达的基础,而测量不确定度表达是误差理论的一项重要的应用。早在20世纪50年代,就有人指出,实验误差实际上是估计的实验不确定度,70年代初又有人提出,讨论准确度(Accuracy)时,宜用不确定度。1978年,国际计量大会作出决议,要求制定一个表达测量不确定度的指导性文件。1980年,国际计量局(BIPM)不确定度工作组提交了实验不确定度建议书INC-1 (1980)。1993年国际标准化组织(ISO)等七个国际组织制定了与其一致的更加详尽的《测量不确定度表达指南》(简称GUM),后来GRM得到了广泛的应用,ISO/IEC已采用GUM作为制定国际标准时必须遵循的基本文件。我国也于1996年制定了《中国计量科学研究院不确定度规范》,1999年发布了基本等同采用GUM的国家计量技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》。

很显然,国内外已经形成了较为统一的测量不确定度表达方式,并且已经在其适用的范围内逐步得到应用和推广。

1要求

实验室,通常被定义为校准(Calibration)实验室和检测(Testing)实验室两种,在ISO/IEC有关指南中已经对它们采用测量不确定度提出了要求。

ISO/IEC指南25 (1990)和相应国际“校准和检测实验室能力的通用要求”指明,实验室的每份证书或者报告只要适用,则必须包含有关估算校准或检测结果不确定度的说明。经修改后发布的ISO/IEC 1705 (1999)和相应国际“检测和校准实验室能力的通用要求”中,对校准证书和检测报告提出了不同的要求:校准证书必须包含测量不确定度和(或)符合确定的计量规范或条款的声明;而检测报告适用时必须包含估算测量不确定度的声明,当不确定度与检测结果的有效性或应用有关,或客户的指令中有要求,或当不确定度影响到对规范限值的符合性时,检测报告中还需包括有关不确定度的信息。

可见,尽管对校准和检测实验室应用不确定度的要求有所不同,但要求采用是一致的,因为凡测量就有不确定度,测量不确定度对于测量数据的表达及结果的判定都极其重要。

2应用

无论国内外,校准实验室应用测量不确定度的步伐已经远远超过检测实验室,如果说校准实验室已经到了推广应用阶段,那么检测实验室还仅仅处在起步阶段。

笔者曾于1994年10月参加了ILAC (国际实验室认可大会,1998年改为国际实验室认可合作组织)在香港举行的会议,参加会议的还有ISO,IEC,BIPM,OICM等国际组织的代表,会上专门讨论过测量不确定度的议题,而且还转发了一些应用文章,但数量很少且局限于计量领域,总体上还处于摸索时期。ILAC目前共有4个委员会,几乎每个委员会的工作内容都关注到不确定度问题。例如,第一委员会研究测量不确定度要求,第二委员会研究测量中的不确定度,第三委员会研究测量结果不确定度的判定。可以看出,ILAC和国际实验室行业都非常关注测量不确定度的应用。检测实验室方面,IECEE关于电工产品测试证书相应认可的体系(CB体系),已经接受了全世界115个著名的电气产品安全检测实验室为CB检测实验室(也称CBTL,我国现有11个CBTL,笔者所在的广州电气安全检验所便是其中之一),是一个极具代表性权威组织。IECEE-CTL (IECEE检测实验室委员会)对测量不确定度的应用也十分重视,其WGI(第一工作组)一直在专门研究。1996年3月,IECEE-CTL(WGI)给所有CTL成员发出关于“CB报告中仪器准确度”(Instrument accuracy in CBreports)的建议,建议采用下列步骤在CB体系中实施测量不确定度的应用:

1·自1996年7月1日起,在CB测试报告中加上“检测设备明细表”作为附录。1997年7月1日起须发的CB测试报告,如果没有上述附录或者填写不适当、不完整,认可NCB(国家认证机构)可以不接受。

2·CB测试报告中声明所使用的测量仪器,其准确度应达到IECEE-CTL将颁布的“仪器准确度限值”的规定。

3·对于接近限制临界值的测量值,应采用IECEE/CTL(Sec)056/94规定的原则:测量值落在限制临界值的被视为符合要求,而测量值那怕轻微地落于限制临界值的不适当一面,则被视为不符合要求。

4·为表达IECEE-CTL关于测量不确定度的观点,IECEE管理委员会应给IEC有关部门去信,请求他们将测量不确定度的实施贯穿到IEC标准中去。应当尽快研究一个象CTL所采用的准确度限值那样的通用标准,以便在缺少测量不确定度或仪器准确度的产品标准中使用。

5·在IECEE对CBTL评审/复评审时,将评估CBTL对测量不确定度/仪器准确度的执行和应用情况。

根据CTL(WGI)的建议,1996年5月召开的IECEE-CTL第33届会议上,作出了一个题为“测量准确度和误差”的决议,决定CB测试