元器件檢測的測量不確定度評定方法與實(shí)例

摘要：介紹了元器件檢測實(shí)驗室對測量不確定度評定的要求，測量不確定度評定的一般步驟和方法。對元器件檢測中的測量不確定度評定的若干問(wèn)題進(jìn)行了分析，用一個(gè)實(shí)例說(shuō)明了如何在元器件檢測中實(shí)施測量不確定度評定。
關(guān)鍵詞：不確定度；電子元器件檢測

0 引言
測量不確定度是與測量結果相聯(lián)系的參數，表征合理地賦予被測量之值的分散性。是綜合考慮包括測量誤差等各種影響因素后，對測量結果不能肯定的程度的評定。
對于檢測實(shí)驗室，開(kāi)展測量不確定度的評定工作是提高檢測結果質(zhì)量、衡量測試過(guò)程中各種因素帶來(lái)的影響的重要手段，也是適應檢測實(shí)驗室發(fā)展趨勢所必須具備的能力，本文介紹了測量不確定度的評定方法，分析了在元器件檢測中不確定度的來(lái)源以及據此進(jìn)行的不確定度評定的實(shí)例。

1 元器件檢測實(shí)驗室對測量不確定度評定的要求
對于需要通過(guò)認可機構認可的實(shí)驗室，認可依據都使用ISO／IEC17025：2005《檢測和校準實(shí)驗室能力通用要求》或以此為基礎的準則。其中規定了檢測性質(zhì)的實(shí)驗室： “5．4．6．2檢測實(shí)驗室應具有并應用測量不確定度的程序。在某種情況下，檢測方法的性質(zhì)會(huì )妨礙對測量不確定度進(jìn)行嚴密的計量學(xué)和統計學(xué)上的有效計算。在這種情況下，實(shí)驗室至少應努力找出不確定度的所有分量且做出合理判定，并確保結果的報告方式不會(huì )對不確定度造成錯覺(jué)。合理的評定應依據對方法特性的理解和測量范圍，并利用諸如過(guò)去的經(jīng)驗和確認的數據。”可以看出，由于檢測的類(lèi)型的不同，很多情況下準確的不確定度評定是比較困難的，實(shí)驗室應基于已有的包括經(jīng)驗在內的各種信息來(lái)源盡可能給出不確定度，以使該檢測結果在使用中的風(fēng)險可以控制。所以以CNAS(中國合格評定認可委員會(huì ))的規則CNAS-CL07：2011《測量不確定度要求》中的規定為例：“8．2檢測實(shí)驗室應有能力對每一項有數值要求的測量結果進(jìn)行測量不確定度評定。當不確定度與檢測結果的有效性或應用有關(guān)、或在用戶(hù)有要求時(shí)、或當不確定度影響到規范限度的符合性時(shí)、當測試方法中有規定時(shí)和CNAS有要求時(shí)(如認可準則在特殊領(lǐng)域的應用說(shuō)明中有規定)，檢測報告必須提供測量結果的不確定度。”對于檢測實(shí)驗室，不同于校準實(shí)驗室必須提供不確定度的規定，只要求具備不確定度評定的能力，允許在特定需要時(shí)對結果進(jìn)行不確定度評定。
對于元器件檢測實(shí)驗室，由于檢測的目的是對被測件做定性的結論，面對的客戶(hù)一般沒(méi)有不確定度的要求，所以不確定度大多只是有原則性的方法，評定的實(shí)例比較少，但即使只判斷器件是否符合參數上下限，不確定度的評定對于提高檢測結果質(zhì)量，以及用于評價(jià)新的測試方法給出結果時(shí)的風(fēng)險，仍然是非常有價(jià)值、值得積極實(shí)踐的。
例如：如某元器件在檢測接收時(shí)，一項參數的合格范圍為[x,z]，如果己知測量的不確定度U，則選擇收緊的接收范圍為[x+U,z-U]，顯然會(huì )降低接收的風(fēng)險，而該措施是有IEC政策支撐的。實(shí)際工作中常遇到的測試結果卡限的問(wèn)題也有了合理的解決。

2 測量不確定度評定方法
測量不確定度的評定方法主要依據是JJF1059～1999《測量不確定度評定與表示》。認可機構發(fā)布的要求和指南也都指向和引用該標準。評定測量不確定度的步驟主要有：
2．1 識別不確定度來(lái)源
測量不確定度的分量可能來(lái)源于：對被測量的定義不完善；實(shí)現被測量定義的方法不理想；取樣的代表性不夠；對測量受環(huán)境影響的認識不周全或對環(huán)境條件的測量和控制不完善；對模擬儀器的讀數存在認為的偏差；測量?jì)x器的分辨力或鑒別力不夠；賦予計量標準的值或標準物質(zhì)的值不準；引用于數據計算的常量和其它參量不準；測量方法和測量程序的相似性和假定性；在表面看來(lái)完全相同的條件下，被測量重復觀(guān)測值的變化。
2．2 建立數學(xué)模型
(1)確定被測量Y與輸入量X1…Xn的函數關(guān)系。
(2)輸入量X1…Xn包括估計值(測得讀數)，外部引入的值(如計量獲得的修正因子及證書(shū)提供的不確定度)。
(3)因難以量化不能明顯呈現在函數關(guān)系中的分量，在該函數中忽略作為不確定度處理。根據測量的具體特點(diǎn)，一些輸入值可以是修正因子(最佳值為0)或修正系數(最佳值為1)。
2．3 標準不確定度分量的評估和計算
(1)A類(lèi)不確定度分量的評估一對觀(guān)測列進(jìn)行統計分析所做的評估。(A類(lèi)和B類(lèi)的分類(lèi)是在指出評定方法的不同，A類(lèi)標準不確定度的分量是由一系列重復觀(guān)測計算得到的，B類(lèi)則是根據有關(guān)信息來(lái)評定的，即通過(guò)一個(gè)假定的概率密度函數得到的)
1)對輸入量Xi進(jìn)行n次獨立的等精度的測量，得到的測量結果為X1，X2…Xn為其平均值，即：

2)A類(lèi)測量不確定度的評估一般是采取對用于日常開(kāi)展檢測和校準的測試系統和具有代表性的樣品預先評估的。
3)進(jìn)行A類(lèi)不確定度評估時(shí)，充分測量次數應足夠多，一般測量次數不少于6次。
(2)B類(lèi)不確定度分量的評估一當輸入量的估計量Xi不是由重復觀(guān)測得到時(shí)，其標準偏差可用對Xi有關(guān)信息或資料來(lái)評估。信息來(lái)源可來(lái)自：校準證書(shū)、生產(chǎn)廠(chǎng)說(shuō)明書(shū)、檢測依據的標準、引用手冊的參考數據、以前測量的數據、相關(guān)的材料特性等。
1)若資料給出了Xi的擴展不確定度u(Xi)和包含因子K，則Xi的標準不確定度為

其中K為包含因子，在不能確定Xi的分布形式時(shí)，根據標準的規定，K選擇2，相當于約95％的包含概率；一般給出擴展不確定度時(shí)，同時(shí)也會(huì )給出包含因子。若給出的擴展不確定度為up(Xi)時(shí)(p為包含概率)，則其Kp與Xi的分布相關(guān)，按照正態(tài)分布考慮時(shí)，如p=0．95，可查表得到Kp=1．960。