測 量 不 確 定 度 丨 科普篇①

測量不確定度是“表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數"。

這個定義中的“合理"，意指應考慮到各種因素對測量的影響所做的修正，特別是測量應處于統計控制的狀態下，即處于隨機控制過程中。也就是說，測量是在重復性條件（見JJF1001－2011《通用計量術語及定義》第5.14條，本文×.×條均指該規范的條款號）或復現性條件（見5.15條）下進行的，此時對同一被測量做多次測量，所得測量結果的分散性可按5.17條的貝塞爾公式算出，并用重復性標準〔偏〕差sr或復現性標準〔偏〕差sR表示。

定義中的“相聯系"，意指測量不確定度是一個與測量結果“在一起"的參數，在測量結果的完整表示中應包括測量不確定度。

通常測量結果的好壞用測量誤差來衡量，但是測量誤差只能表現測量的短期質量。測量過程是否持續受控，測量結果是否能保持穩定一致，測量能力是否符合生產盈利的要求，就需要用測量不確定度來衡量。測量不確定度越大，表示測量能力越差；反之，表示測量能力越強。不過，不管測量不確定度多小，測量不確定度范圍必須包括真值（一般用約定真值代替），否則表示測量過程已經失效。

測量不確定度從詞義上理解，意味著對測量結果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度，是定量說明測量結果的質量的一個參數。實際上由于測量不完善和人們的認識不足，所得的被測量值具有分散性，即每次測得的結果不是同一值，而是以一定的概率分散在某個區域內的許多個值。雖然客觀存在的系統誤差是一個不變值，但由于我們不能*認知或掌握，只能認為它是以某種概率分布存在于某個區域內，而這種概率分布本身也具有分散性。測量不確定度就是說明被測量之值分散性的參數，它不說明測量結果是否接近真值。

為了表征這種分散性，測量不確定度用標準〔偏〕差表示。在實際使用中，往往希望知道測量結果的置信區間，因此，在本定義注1中規定：測量不確定度也可用標準〔偏〕差的倍數或說明了置信水準的區間的半寬度表示。為了區分這兩種不同的表示方法，分別稱它們為標準不確定度和擴展不確定度。 [1]

在實踐中，測量不確定度可能來源于以下10個方面：

⑴對被測量的定義不完整或不完善；

⑵實現被測量的定義的方法不理想；

⑶取樣的代表性不夠，即被測量的樣本不能代表所定義的被測量；

⑷對測量過程受環境影響的認識不周全，或對環境條件的測量與控制不完善；

⑸對模擬儀器的讀數存在人為偏移；

⑹測量儀器的計量性能的局限性。測量儀器的不準或測量儀器的分辨力、鑒別力不夠；

⑺賦與計量標準的值和參考物質（標準物質）的值不準；

⑻引用于數據計算的常量和其它參量不準；

⑼測量方法和測量程序的近似性和假定性；

⑽在表面上看來*相同的條件下，被測量重復觀測值的變化。

由此可見，測量不確定度一般來源于隨機性和模糊性，前者歸因于條件不充分，后者歸因于事物本身概念不明確。這就使得測量不確定度一般由許多分量組成，其中一些分量可以用測量列結果（觀測值）的統計分布來進行估算，并且以實驗標準〔偏〕差（見5.17條）表征；而另一些分量可以用其它方法（根據經驗或其它信息的假定概率分布）來進行估算，并且也以標準〔偏〕差表征。所有這些分量，應理解為都貢獻給了分散性。若需要表示某分量是由某原因導致時，可以用隨機效應導致的不確定度和系統效應導致的不確定度，而不要用“隨機不確定度"和“系統不確定度"這兩個業已過時或淘汰的術語。例如：由修正值和計量標準帶來的不確定度分量，可以稱之為系統效應導致的不確定度。