合成不确定度的两种评估方法

　　0　引言

　　根据《测量不确定度评估导则》[1],在标准不确定度评估方法中,有A类评估方法和B类评估方法。所谓A类评估方法是指用对观测列进行统计分析的方法,来评定标准不确定度;所谓B类评估方法是指用不同于对观测列进行统计分析的方法,来评定标准不确定度。在扩展不确定度评估方法中也有两种方法:1)取扩展不确定度U=2uc,即取包含因子k=2,对应的置信概率约为95%;2)取扩展不确定度Up=kpuc,与包含因子kp对应的置信概率为p,kp由p与各影响分量自由度νi及合成标准不确定度的有效自由度νeff确定。

　　笔者在力值、硬度、扭矩、压力、质量、容量、光学和化学等计量专业的不确定度评估中,发现合成不确定度也有两种评估方法:直接法和间接法。

　　1　合成不确定度的两种评估方法

　　直接法是指,在确定由某个基准复现的量值的合成不确定度时,从确定该基准的物理原理出发,参考评估过程,利用不确定度评估表,确定各影响量的标准差及灵敏系数,计算出基准复现的量值合成标准不确定度[2]。例如:静重式力基准机的力值合成不确定度、基准洛氏(布氏、维氏)硬度机的硬度合成不确定度、基准活塞压力计的压力合成不确定度等均是使用直接方法进行评估。

　　间接法是指,在确定由某个被基准或标准校准后的传递标准的量值合成不确定度时,从其校准得到有关结果出发,根据经验和所用校准方法,参考评估过程,利用不确定度评估表,确定各影响量的标准差及灵敏系数,计算出传递标准所传递量值的合成不确定度。使用间接评估方法的实例有:标准测力仪的变形特征数(输出)合成不确定度、硬度块的硬度值合成不确定度、扭矩传感器的输出合成不确定度、砝码质量测量结果的合成不确定度等。使用间接评估方法时,需要有较丰富的校准经验,同时应清楚所用校准方法。

　　在力值、扭矩、压力、流量等计量中,使用间接方法时经常考虑的影响量包括:所用基准的扩展不确定度、校准结果的重复性和复现性、传递标准指示器的分辨力、传递标准的零点恢复和被校器具的示值偏差等。

　　对于校准器(又称标准器),评估其复现(或者说产生)量值的合成不确定度既可使用直接法,也可使用间接法。使用直接法时,与对应的基准不确定度评估相同。对校准器使用间接和/或直接法评估其复现(或者说产生)量值的合成不确定度实例有:各种力校准机的力值合成不确定度、洛氏(布氏、维氏)硬度校准机的硬度合成不确定度、各种扭矩校准机的扭矩值合成不确定度等。对于拉压试验机、扭转试验机和硬度计等也使用间接和/或直接法评估其复现(或者说产生)量值的合成不确定度。直接评估法和/或间接评估法与传递系统有一定的对应关系,见图1。