对TAG4《指南》的分析与探讨

    关于测量不确定问题,尽管国内目前已有些论述文章和经验介绍,但仍有许多人感到不易理解·本文以国际标准化(ISO)的技术咨询小组提出的《测量不确定度表达指南》(简称《指南》)为依据·简单介绍对测定结果的不确定度的具体评定方法·所谓不确定度,简单地说,就是不能确定的程度,或可疑的程度,也叫离散的程度·它与以往的误差有什么不同呢?不妨暂时把它与误差作等同的理解,先使用“不确定度”这个词,尔后再逐渐加以纠正·

    《指南》的形成,是在国际度量衡局经过对21个国家标准计量研究机构现在使用的误差评定方法的调查基础上,认为各国及各种领域对误差的评定方法有较大差异,有必要进行方法及标准上的统一,才开始了《指南》起草工作·统一采用《指南》所示的方法来评定不确定度,对测量工作和国际间的科技交流来说,无疑是具有重大意义的事情·

    1　对不确定度概念的理解

    TAG4委员会在制订不确定度评定方法时,始终以其使用方便,实用性强为原则,即能够适应各领域,而且操作简单·任何人只要以此法进行评定,其结果都不会产生很大差异·为此,采用的主要措施之一就是不用“误差”,取而代之的是“不确定度”·“误差”是测定值与真值之差。由于真值永远得不到,那么与真值之差的“误差”也是无法知道的,我们在实践中求得的误差都是近似值·因此,解脱“与真值之差”的思想束缚是十分必要的,将最佳估计值的偏差称为不确定度是科学和合理的·“误差”是一个抽象的概念,便于理解,但不实用。“不确定度”准确地给出了最佳估计值的离散程度·与“指南”配套出版的ISO“国际计量基本用语集”中对不确定度的定义是:“测定结果附带的,反映合理的测定值其离散程度的参数·”在《指南》中对误差和不确定度有明显的区别·用不确定度来取代误差,绝不是字面上的简单替换,它具有深刻的意义和可贵的价值·它避开了由于真值无法得到而带来的甚至对自己亲手处理的结果也不能肯定,而需加上过大的安全系数问题·

    《指南》不只是给出了不确定度这一词汇的定义,而且规定了它的求得方法,这是非常重要的·现在国际上已经统一了认识:只有在TAG4《指南》指导下求出的不确定度才是正规真正的不确定度,否则不可称为不确定度·

    《指南》具有两大特点·其一,是对系统误差和偶然误差的处理方法·我们都习惯于把误差分为系统误差和偶然误差,这是性质完全不同的两类误差·在《指南》中不用误差这个词汇,而采用系统效果。和偶然效果的用语·它认为系统效果和偶然效果之间没有明显的界线区别·比如,某个人因素给测定带来的差别,对个人来说属于系统效果但观测者若是多人的话,最终测定值就具有与偶然效果同样的性质·另外,若存在的系统效果已知的话,在数据处理后期可以进行修正,可修正后残存部分的离散情况与偶然效果在性质上十分接近·由此看来,对系统效果和偶然效果应该不加区别地等同对待·这样即避免了系统效果和偶然效果分类的困难,又解决了由于分类错误而引起的对不确定度评价结果产生差别的问题·使不确定度的评定方法更容易使用·系统效果产生的标准偏差σ1和偶然效果产生的标准偏差σ2都是平方和的关系·