合格评定中测量不确定度的应用

　　1　问题的提出

　　在工业生产领域,经常要通过测量来判定工件或产品是否符合技术指标要求;质检部门经常要通过测量来检验原材料或产品是否符合规定的技术指标;在计量领域也经常要通过检定来判定计量器具或测量仪器的示值误差是否在所规定的最大允许误差(MPE)范围之内。

　　理论上,测量结果只要位于“规范限”(上规范限USL与下规范限LSL之间)内就应判定合格,反之就判为不合格。这就是传统的极限判定原则。然而,一旦考虑了不确定度,判定就远非如此简单,这是由于测量条件的不完善及人们认识不足,使得被测量的值不能被确切地知道,测量值以一定的概率分布落在某个区域内。这个区域就是测量不确定度,测量不确定度是对测量结果的不可信程度或对测量结果有效性的怀疑程度。

　　2　测量不确定度对传统极限判定原则的影响分析

　　只有当给出测量结果的同时还给出测量不确定度,这种表述方式才是完整的。因此,测量结果的完整表述y′可以表示为y′=y±U95。

　　图1给出了测量结果的完整表述y′的图示,它以扩展不确定度U95为半宽对称分布于测量结果y的两侧。

　　由于测量结果y具有不确定度,当y位于规范限两侧以扩展不确定度U为半宽的区域内时(即不确定区),就将处于即无法判断其合格,又无法判断其不合格的两难境地。当测量结果位于不确定区域内,即使其仍在规范区内,(如图2中②、⑦),仍将无法判定其合格,因为此时其测量结果的完整表述并未完全处于规范区内,故仍有不合格的可能。同理当y位于规范区外的不确定区内时(图2中④、⑨),也将无法判断其不合格,因为此时其测量结果的完整表述并未完全处于规范区外,故其仍有合格的可能性。只有当测量结果的完整表述处于被U扩大了的规范区之外时,即全部处于不确定区的外侧时(图2中的⑤、⑩),才能判定产品不合格。同样,只有当测量结果的完整表述处于被U缩小了的规范区之内时,即全部处于两不确定区之间的规范区内时(图2中的①、⑥),才能判定产品合格。因此,由于测量不确定度的存在,使合格区和不合格区同时缩小。

　　3　如何正确进行合格评定

　　从以上分析可看出,当测量结果处于图2中②④⑦⑨的情况下,无论如何,都在不同程度上加大了生产者和客户的成本和风险,由于测量结果的不能够确定,这种成本和风险是不可避免的,是客观存在的。如何减少生产者和客户的这种成本和风险,使生产者和客户实现共同满意,这便是测量者需要解决的问题,当然也是生产者以及客户都必须了解的知识。测量者应尽可能考虑合适的测量不确定度,减少这种成本和风险。