带您重新认识“测量不确定度”
一、测量不确定度的起源与发展
不确定度(uncertainty)一词起源于1927年德国物理学家Heisenberg在量子力学中提出的不确定度关系,又称测不准关系。
1962年，美国国家标准局(NBS)的Youden首先在计量校准系统中提出定量表示不确定度的建议。
1980年，国际计量局(BIPM)召集和成立了不确定度表示工作组并起草了INC-1(1980)。其后国际不确定度工作组经多年讨论和酝酿于1993年制定了《测量不确定度表示指南》GUM93，GUM93于1995年修订后二版。其后,Eurachem/CITAC颁布了基于GUM的化学量测领域不确定度评定指南。
我国于1999年制定了中华人民共和国计量技术规范JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》，于2012年发布JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和JJF 1059.2-2012《用蒙特卡洛法评定测量不确定度》。后又发布中华人民共和国国家标准GB/T 27418-2017《测量不确定度评定和表示》和GB/T 27419-2018《测量不确定度评定和表示补充文件1基于蒙特卡洛方法的分布传播》。
二、测量不确定度的意义
测量不确定度是经典的误差理论发展的产物，目的是为了澄清一些模糊的概念和便于实际使用。由于测量的不完善，通过测量不可能得到真值（即被测量的定义值），由测量获得的值仅是被测量的估计值，被测量的估计值是一个统计量，具有概率分布属性，测量不确定度是该分布的表示分散性的参数。被测量的估计值与被测量的真值之差就是测量的系统误差，由于真值无法准确知道，也就得不到测量误差的准确的值，用参考量值代替真值时，可以获得测量误差的估计值，用它可以对测量结果进行修正。过去很长一段时间内，在给出测量结果的误差时，往往是根据误差分析给出一个测得值不能确定的范围，有时又把这个范围称为准确度，其实这是与定义不一致的。在以往的误差分析时，要区分系统误差和随机误差，并将这两种不同性质的误差进行合成，对于合成的方法一直存在分歧，缺乏严格、合理和公认的处理办法。因此，经过历史的演变，现在国际上一致公认：将描述测得值的分散性或不能确定的范围称为“测量不确定度”，各个不确定度分量的合成一律采用方差合成的方法。因此对测量结果的可信程度不再用测量误差描述。测量不确定度表示方法的统一是国际贸易和技术交流不可缺少的，它可使各国进行的测量和得到的结果进行相互比对，取得相互的承认或共识。
三、测量不确定度与测量误差的区别
根据JJF 1001-2011《通用计量术语及定义技术规范》的规定，测量误差和测量不确定度的定义如下：测量误差：测得的量值减去参考量值。测量不确定度：根据所用到的信息，表征赋予被测量量值分散性的非负参数。测量误差和测量不确定度存在明显的区别，为防止大家在使用过程中将其混淆，特为大家梳理出二者的主要区别，如表1所示。
四、测量不确定度评定的适用范围
随着测量技术发展水平的不断提高，测量不确定度经过多年的普及以得到广泛应用，它适用于从商业到基础研究等很多领域的各种准确度水平的测量，可适用于广阔的测量领域：
a) 生产过程中的质量控制和质量保证；
b) 法律和法规的符合性判断（基于风险水平考虑）；
c) 在科学和工程领域进行的基础研究、应用研究和研发工作，应提出目标不确定度，并做出不确定度预先分析报告，论证目标不确定度的可行性；d) 为溯源到国家测量标准，通过国家的测量系统对测量标准和仪器的校准需报告测量不确定度；
e) 研制、保存国际和国家物理测量标准（包括标准物质）；
f) 作为仪器设备准确度技术指标的表述方式；
g) 以及开展实验室比对。
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