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      人造板測(cè)量不確定度評(píng)定的幾個(gè)問(wèn)題及與抽樣檢驗(yàn)的關(guān)系
      2012-09-12 16:40:49 閱讀 3367次 分享 0次
         《測(cè)量不確定度表示指南》(Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, 簡(jiǎn)稱GUM),也譯作《測(cè)量不確定度表述導(dǎo)則》,代表了當(dāng)前國(guó)際上統(tǒng)一的約定方法和形式,能以充分完整的信息表述測(cè)量不確定度,提供測(cè)量結(jié)果,作為進(jìn)行國(guó)際比對(duì)的基礎(chǔ),從而使不同國(guó)家和地區(qū)、不同學(xué)科和行業(yè)在表述測(cè)量結(jié)果及其不確定度時(shí),便于相互理解和比較。我國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF 1059—1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》原則上采用了GUM的基本內(nèi)容,而且還增加了一些GUM中所沒(méi)有的重要部分,但也略去了不少有實(shí)用價(jià)值和參考意義的內(nèi)容。

          近年來(lái),人造板行業(yè)和學(xué)科領(lǐng)域?qū)Α稖y(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的關(guān)注程度在逐年加強(qiáng)。最早是質(zhì)檢機(jī)構(gòu),現(xiàn)在是高校和科研單位都有相應(yīng)的論文在行業(yè)媒體上發(fā)表。由于GUM和JJF 1059—1999的內(nèi)容確實(shí)太過(guò)抽象,如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)量學(xué)方面長(zhǎng)期系統(tǒng)的專業(yè)學(xué)習(xí),產(chǎn)生一些不同的理解和觀點(diǎn)也是十分正常的。就是在一些專著中,往往也在介紹和回答一些不同觀點(diǎn)的爭(zhēng)論,甚至在GUM的附件中也有多處介紹不同的觀點(diǎn),這對(duì)讀者全面和正確理解有關(guān)測(cè)量不確定度的知識(shí)十分有用,正是出于這樣的目的,筆者在此略陳管見(jiàn)。

          在人造板的性能檢測(cè)中,不可能對(duì)整張成品大板作為被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量(外觀和尺寸檢測(cè)等除外),通常是在批量產(chǎn)品中隨機(jī)抽取多張樣品,每張樣品還要切割成許多個(gè)試件;然后對(duì)試件進(jìn)行測(cè)量。樣品和試件是否需要進(jìn)行預(yù)處理和在怎樣的條件下處理?在某些項(xiàng)目的測(cè)量中可能是十分重要的,這在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)該會(huì)做出詳細(xì)的規(guī)定。于是,在對(duì)人造板進(jìn)行測(cè)量時(shí),由于測(cè)量的目的不同,對(duì)測(cè)量結(jié)果的評(píng)定程序自然也就不一樣。業(yè)內(nèi)人士都非常清楚,與其他材料相比,人造板的板內(nèi)各部位差異和樣品間的差異,都明顯大,即使是用當(dāng)今最先進(jìn)的制造技術(shù),也只能減小這種差異,而不能消除這種差異。于是,在定義被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果時(shí),必須注明是對(duì)單個(gè)試件測(cè)量結(jié)果的評(píng)定,或是對(duì)一張樣品的測(cè)量結(jié)果的評(píng)定,還是對(duì)一批成品板材的測(cè)量結(jié)果的評(píng)定。這樣,也就把測(cè)量不確定度評(píng)定與表示和人造板的抽樣檢驗(yàn)結(jié)合起來(lái)了。以上意見(jiàn)大概不會(huì)有明顯的分歧,但在不確定度分量評(píng)定時(shí),可能存在一些分歧。

          為了表達(dá)筆者的觀點(diǎn),不得不引用幾段權(quán)威性的表述和知名專家的意見(jiàn)。在GUM的附件F中,F(xiàn) 1.1.2:“如被測(cè)量是某種材料的特性(不是給定樣品的特性),如觀測(cè)結(jié)果來(lái)自同一樣品,而取樣又是測(cè)量程序的一部分,則這些觀測(cè)值不具有獨(dú)立性,必須把不同樣品間可能存在的差異導(dǎo)致的方差分量與單個(gè)樣品的重復(fù)性條件下的測(cè)量結(jié)果方差相加。”在李慎安先生編著的《測(cè)量不確定度表達(dá)百問(wèn)》的3.11中:“重復(fù)性條件下或復(fù)現(xiàn)性條件下……如果被測(cè)量的變化是隨機(jī)的,那么,這個(gè)變化造成的分散性與測(cè)量方法導(dǎo)致的分散性將構(gòu)成一個(gè)總的分散性,通過(guò)貝塞爾公式的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差給出。單獨(dú)評(píng)定被測(cè)量之值隨機(jī)變化導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)偏差是困難的,必須通過(guò)測(cè)量,而測(cè)量方法也有其標(biāo)準(zhǔn)偏差。如果我們對(duì)這一測(cè)量條件下的測(cè)量方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差已較準(zhǔn)確的評(píng)定出了(自由度較大),設(shè)為S1,那么用這一方法測(cè)量這個(gè)帶有隨機(jī)變化的被測(cè)量,通過(guò)多次重復(fù)觀測(cè),按貝塞爾公式計(jì)算出的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差設(shè)為S1.2,S1.2肯定大于S1,而被測(cè)量之值的隨機(jī)變化導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)偏差S2可按下式計(jì)算:S2=         。這就是表示樣本不確定度的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差。”以上兩段引文的內(nèi)容,其本質(zhì)是一致的。

          以人造板靜曲強(qiáng)度的測(cè)量為例,可以這樣說(shuō):如對(duì)一張樣品的12個(gè)試件測(cè)量靜曲強(qiáng)度時(shí),必須把12個(gè)試件之間存在的靜曲強(qiáng)度之間的隨機(jī)變化(也即差異)導(dǎo)致的方差與單個(gè)試件的重復(fù)性條件下靜曲強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果的方差相加才行。但是,這12個(gè)試件測(cè)量的靜曲強(qiáng)度的數(shù)據(jù)列的分散性實(shí)際上已經(jīng)是二者之和的反映,如要將二者分離,就按上述的S2=              式計(jì)算。問(wèn)題在于,單個(gè)試件在重復(fù)性條件下的靜曲強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果的方差,其實(shí)是不可能得到的,因?yàn)槭瞧茐男詼y(cè)量,所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)再次和多次測(cè)量。因而只能用不確定度的B類評(píng)定來(lái)獲得其信息,這也就是我們多次強(qiáng)調(diào)要求的:每個(gè)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室在自己的質(zhì)量手冊(cè)中應(yīng)該給出的測(cè)量方法導(dǎo)致的測(cè)量不確定度,而因試件或樣品間的隨機(jī)變化導(dǎo)致的測(cè)量不確定度,各實(shí)驗(yàn)室實(shí)際上是無(wú)法給出的。此外,通過(guò)大量的實(shí)踐早就證實(shí),以B類評(píng)定給出的人造板靜曲強(qiáng)度因測(cè)量方法導(dǎo)致的不確定度分量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于因試件的隨機(jī)變化導(dǎo)致的不確定度分量。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為,12個(gè)試件的靜曲強(qiáng)度數(shù)據(jù)列的分散性主要是由測(cè)量方法導(dǎo)致的,那就完全誤解了。
      已經(jīng)頒布的人造板產(chǎn)品的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 326和我國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《人造板抽樣檢驗(yàn)指導(dǎo)通則》,對(duì)人造板樣品間及一張樣品的諸多試件之間的被測(cè)量的隨機(jī)變化,均與上述的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評(píng)定完全一致 :以貝賽爾公式計(jì)算出實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差S1.2,并按95%的置信概率和不同的自由度查得單側(cè)t分布值,將測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值加(或減)t·S1.2值,再與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限量值比對(duì),以確定是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。可見(jiàn),人造板的抽樣檢驗(yàn)及合格評(píng)定與GUM及JJF 1059—1999 《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》是完全一致的。


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         《測(cè)量不確定度表示指南》(Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, 簡(jiǎn)稱GUM),也譯作《測(cè)量不確定度表述導(dǎo)則》,代表了當(dāng)前國(guó)際上統(tǒng)一的約定方法和形式,能以充分完整的信息表述測(cè)量不確定度,提供測(cè)量結(jié)果,作為進(jìn)行國(guó)際比對(duì)的基礎(chǔ),從而使不同國(guó)家和地區(qū)、不同學(xué)科和行業(yè)在表述測(cè)量結(jié)果及其不確定度時(shí),便于相互理解和比較。我國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF 1059—1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》原則上采用了GUM的基本內(nèi)容,而且還增加了一些GUM中所沒(méi)有的重要部分,但也略去了不少有實(shí)用價(jià)值和參考意義的內(nèi)容。

          近年來(lái),人造板行業(yè)和學(xué)科領(lǐng)域?qū)Α稖y(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的關(guān)注程度在逐年加強(qiáng)。最早是質(zhì)檢機(jī)構(gòu),現(xiàn)在是高校和科研單位都有相應(yīng)的論文在行業(yè)媒體上發(fā)表。由于GUM和JJF 1059—1999的內(nèi)容確實(shí)太過(guò)抽象,如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)量學(xué)方面長(zhǎng)期系統(tǒng)的專業(yè)學(xué)習(xí),產(chǎn)生一些不同的理解和觀點(diǎn)也是十分正常的。就是在一些專著中,往往也在介紹和回答一些不同觀點(diǎn)的爭(zhēng)論,甚至在GUM的附件中也有多處介紹不同的觀點(diǎn),這對(duì)讀者全面和正確理解有關(guān)測(cè)量不確定度的知識(shí)十分有用,正是出于這樣的目的,筆者在此略陳管見(jiàn)。

          在人造板的性能檢測(cè)中,不可能對(duì)整張成品大板作為被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量(外觀和尺寸檢測(cè)等除外),通常是在批量產(chǎn)品中隨機(jī)抽取多張樣品,每張樣品還要切割成許多個(gè)試件;然后對(duì)試件進(jìn)行測(cè)量。樣品和試件是否需要進(jìn)行預(yù)處理和在怎樣的條件下處理?在某些項(xiàng)目的測(cè)量中可能是十分重要的,這在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)該會(huì)做出詳細(xì)的規(guī)定。于是,在對(duì)人造板進(jìn)行測(cè)量時(shí),由于測(cè)量的目的不同,對(duì)測(cè)量結(jié)果的評(píng)定程序自然也就不一樣。業(yè)內(nèi)人士都非常清楚,與其他材料相比,人造板的板內(nèi)各部位差異和樣品間的差異,都明顯大,即使是用當(dāng)今最先進(jìn)的制造技術(shù),也只能減小這種差異,而不能消除這種差異。于是,在定義被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果時(shí),必須注明是對(duì)單個(gè)試件測(cè)量結(jié)果的評(píng)定,或是對(duì)一張樣品的測(cè)量結(jié)果的評(píng)定,還是對(duì)一批成品板材的測(cè)量結(jié)果的評(píng)定。這樣,也就把測(cè)量不確定度評(píng)定與表示和人造板的抽樣檢驗(yàn)結(jié)合起來(lái)了。以上意見(jiàn)大概不會(huì)有明顯的分歧,但在不確定度分量評(píng)定時(shí),可能存在一些分歧。

          為了表達(dá)筆者的觀點(diǎn),不得不引用幾段權(quán)威性的表述和知名專家的意見(jiàn)。在GUM的附件F中,F(xiàn) 1.1.2:“如被測(cè)量是某種材料的特性(不是給定樣品的特性),如觀測(cè)結(jié)果來(lái)自同一樣品,而取樣又是測(cè)量程序的一部分,則這些觀測(cè)值不具有獨(dú)立性,必須把不同樣品間可能存在的差異導(dǎo)致的方差分量與單個(gè)樣品的重復(fù)性條件下的測(cè)量結(jié)果方差相加。”在李慎安先生編著的《測(cè)量不確定度表達(dá)百問(wèn)》的3.11中:“重復(fù)性條件下或復(fù)現(xiàn)性條件下……如果被測(cè)量的變化是隨機(jī)的,那么,這個(gè)變化造成的分散性與測(cè)量方法導(dǎo)致的分散性將構(gòu)成一個(gè)總的分散性,通過(guò)貝塞爾公式的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差給出。單獨(dú)評(píng)定被測(cè)量之值隨機(jī)變化導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)偏差是困難的,必須通過(guò)測(cè)量,而測(cè)量方法也有其標(biāo)準(zhǔn)偏差。如果我們對(duì)這一測(cè)量條件下的測(cè)量方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差已較準(zhǔn)確的評(píng)定出了(自由度較大),設(shè)為S1,那么用這一方法測(cè)量這個(gè)帶有隨機(jī)變化的被測(cè)量,通過(guò)多次重復(fù)觀測(cè),按貝塞爾公式計(jì)算出的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差設(shè)為S1.2,S1.2肯定大于S1,而被測(cè)量之值的隨機(jī)變化導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)偏差S2可按下式計(jì)算:S2=         。這就是表示樣本不確定度的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差。”以上兩段引文的內(nèi)容,其本質(zhì)是一致的。

          以人造板靜曲強(qiáng)度的測(cè)量為例,可以這樣說(shuō):如對(duì)一張樣品的12個(gè)試件測(cè)量靜曲強(qiáng)度時(shí),必須把12個(gè)試件之間存在的靜曲強(qiáng)度之間的隨機(jī)變化(也即差異)導(dǎo)致的方差與單個(gè)試件的重復(fù)性條件下靜曲強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果的方差相加才行。但是,這12個(gè)試件測(cè)量的靜曲強(qiáng)度的數(shù)據(jù)列的分散性實(shí)際上已經(jīng)是二者之和的反映,如要將二者分離,就按上述的S2=              式計(jì)算。問(wèn)題在于,單個(gè)試件在重復(fù)性條件下的靜曲強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果的方差,其實(shí)是不可能得到的,因?yàn)槭瞧茐男詼y(cè)量,所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)再次和多次測(cè)量。因而只能用不確定度的B類評(píng)定來(lái)獲得其信息,這也就是我們多次強(qiáng)調(diào)要求的:每個(gè)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室在自己的質(zhì)量手冊(cè)中應(yīng)該給出的測(cè)量方法導(dǎo)致的測(cè)量不確定度,而因試件或樣品間的隨機(jī)變化導(dǎo)致的測(cè)量不確定度,各實(shí)驗(yàn)室實(shí)際上是無(wú)法給出的。此外,通過(guò)大量的實(shí)踐早就證實(shí),以B類評(píng)定給出的人造板靜曲強(qiáng)度因測(cè)量方法導(dǎo)致的不確定度分量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于因試件的隨機(jī)變化導(dǎo)致的不確定度分量。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為,12個(gè)試件的靜曲強(qiáng)度數(shù)據(jù)列的分散性主要是由測(cè)量方法導(dǎo)致的,那就完全誤解了。
      已經(jīng)頒布的人造板產(chǎn)品的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 326和我國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《人造板抽樣檢驗(yàn)指導(dǎo)通則》,對(duì)人造板樣品間及一張樣品的諸多試件之間的被測(cè)量的隨機(jī)變化,均與上述的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評(píng)定完全一致 :以貝賽爾公式計(jì)算出實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差S1.2,并按95%的置信概率和不同的自由度查得單側(cè)t分布值,將測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值加(或減)t·S1.2值,再與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限量值比對(duì),以確定是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。可見(jiàn),人造板的抽樣檢驗(yàn)及合格評(píng)定與GUM及JJF 1059—1999 《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》是完全一致的。


      責(zé)任編輯:宋健
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