对测量仪器“示值重复性”评定方法的探讨

　　1　引　　言

　　“示值重复性”(或称示值变动,示值变差)是某些测量仪器重要的精度参数之一,它反映测量仪器在同一条件下测量示值的随机变化,其数值大小对其使用效果有重要影响,有时甚至成为影响其测量精度的关键因素。因此恰当地评定测量仪器的示值重复性对于合理地评价仪器精确度,确切地分析测量结果的不确定度有重要意义。事实上各种测量仪器示值重复性这　　一参数具有完全相同的统计学含义,因而应采用统一的规范化的方法去评定,以使其具有一致性和可比性,并在以后这一参数被引用于不确定度的分析与合成时,能遵从于相关的技术规范。对于规格化了的定型产品,这一参数的评定方法已由相应的检定规程等法规性技术文件作出了明确规定,研制的新仪器的这一参数也常参照类似的技术规范进行评定。

　　但实际上,目前各种测量仪器相应的检定规程之,对示值重复性的规定并不一致,表现出具有相当程度的随意性,这就必然影响到测量仪器精度评定的一致性和可比性,并在以后测量使用中对测量数据的不确定度的估计与合成造成困难和混乱。而这种状况却常以“检定规程”或“标准”的法规形式加以固定,这就更值得注意。这里试图对这一现状作出恰当的分析,指出存在的问题并提出解决这些问题的措施和建议。

　　2　测量仪器“示值重复性”的意义与表征参数

　　按其含意,测量仪器的“示值重复性”应是反映在同一条件下多次重复测量中仪器示值的随机波动的参数。这种多次重复测量应在短时间内,在被测量保持恒定不变,测量环境及其他条件保持恒定不变并尽力避免测量者引入的变化因素等严格不变的条件下进行。按这一条件,仪器多次重复测量示值变化应不包含被测量的影响,也不包含测量环境条件及测量者等因素　　的影响。因此,在这一条件下多次重复测量的仪器示值变化只能是测量仪器本身随机因素作用的结果,示值重复性就反映了仪器示值的这种随机变化。显然,这种示值的随机波动性可用统计方法作出评定。即根据多次重复测量示值,按一定的统计学公式给出其表征参数。因此,示值重复性就是测量不确定度的A类分量(按统计方法估计的分量)。

　　在概率论与数理统计中,随机变量的随机波动性以标准差来表征,其样本的标准差(即子样标准差)通常由重复测量数据按Beseel公式给出。因此,以标准差表征测量仪器的示值重复性有统计学的根据。可以认为由标准差表征的示值重复性是仪器测量示值不确定度的随机分量的一部分。这一评定方法符合国家计量技术规范(JJF1059-1999)。为给出该标准差,须在规定的仪器使用条件下,保持测量条件恒定不变,对恒定的被测量进行多次重复的测量读数,得示值结果x1,x2,…,xn,则其标准差可由Beseel公式计算得