计量器具测量结果不确定度与最大允许误差的关系

    不确定度是与测量结果相关的参数,它表征合理赋予的被测量值的分散性。对于计量器具而言,它是一种计量参数的指标要求,表征被测量的特性状态,而这种被测量是指计量器具对设定输入信息的输出值,这种输出值也就是计量仪器的示值或实物量具所代表的值。用不确定度来反映计量器具在对输入量进行测量时测量结果分散程度的度量,是目前流行的与国际指南、实验室标准等相统一的做法。然而如何用不确定度来评定计量器具量值特性的好坏,或者是否符合某一技术规范或标准的要求,却没有现成的法则。这对计量部门开展检测校准工作带来了极大的困惑。

    一、现行国家量值传递系统中计量器具的不确定度要求

　　国家现有的量传系统对计量器具的技术指标要求,基本上是按照不确定度的比例关系确定的。但是这种比例关系是对测量结果的实际值形式适用的,对于按标称值使用的计量器具来说,就不能完全适用。在此,标称值是计量仪器上所标记的量值。它包括实物量具的标称值,也包括计量仪器的示值,是广义性质上的标称值;实际值是计量仪器标称值的实际量值。它对于计量仪器的特征指标:允许误差而言,此实际量值的误差已经可以忽略。因为按标称值使用时,标称值的最大允许误差(Δ)必须包含不确定度的限定值( U),此外还应包括加工及调整、使用方便与经济性等带来的不确定的修正量。所以有Δ: U≥1,例如对于级砝码Δ: U≈2:1,若采用标称值作量值传递的输入标准值,则下级计量器具的不确定度输出信息不能靠上级计量器具标称值输入的信息得到保证。如像上述级砝码要求量值传递比若为2·5倍,则其实际保证输入与输出不确定度比例为2:2·5,这是不能保证传递要求的,此时实际上是用粗糙的允许误差(含修正值)代替精确的不确定度。为了既按标称值使用,又能得到不确定度支撑,则必须实行隔级传递,这样就用牺牲不确定度传递比来达到标称值使用的目的。

    为了不牺牲不确定度进行量传,可以将输入已知标准值时,不采用标称值而用实际值设计。例如,对于标准电阻就是如此:使用中的或被传递的或被校准的电阻可以分为两种,即按实际值考虑的标准电阻或准确度较高的电阻量具,和按标称值考虑的非标准电阻及低准确度电阻量具,而输入的标准电阻值一律采用实际值,这样被校电阻的不确定度包括:传递不确定度,其限定值等于等级指数的一半,留下一半给被校电阻电阻系数的变化及其它因素。即电阻系数的变化在一定时间间隔内也应该不超过要求,这样才能保证其相对于标称值的最大允许误差要求的实现。按实际值进行量传的方法对于被校电阻而言:在按实际值使用情形,其相对于实际值的最大允许误差符合要求与不确定度符合要求是统一的;而在按标称值使用情形,不确定度要求小于最大允许误差要求,两者相差一个标称值与实际值之差,此差值根据使用要求及测量条件来确定。