目录
**章法庭测量、计量和不确定度1
1.1重要性1
1.2“*佳”的方法2
1.3测量科学性与溯源性4
1.4准确度与变异性5
1.5基本技能与材料9
1.6总结与概述10
参考文献11
第二章不确定度的来源13
2.1不确定度来自何处？13
2.2硬币的直径13
2.3硬币称重19
2.4需要了解的知识24
2.5流程图26
2.6“屋中象”30
2.7总结31
参考文献31
第三章基本概念32
3.1接近真值32
3.2重复测量与离散度36
3.2.1重复测量示例39
3.3正态分布（及其他）42
3.3.1A类分布42
3.3.2B类分布48
3.4性能指标50
3.5总结与概述52
参考文献52
第四章程序与步骤53
4.1不确定度的定义53
4.2不确定度的评定程序55
4.2.1英里/加仑数示例55
4.2.2《测量不确定度指南》（GUM）61
4.2.3不确定度评定和相对不确定度62
4.2.4相对不确定度与绝对不确定度64
4.3鉴别贡献因素的工具： 密度的测量65
4.4总结与概述71
参考文献72
第五章计量保证： 距离、犯罪现场和枪械73
5.1距离测量73
5.2不确定度捕获80
5.2.1方法1： 绝对单位制，*保守83
5.2.2方法2： 相对值85
5.3枪械测量86
5.4总结与概述90
参考文献90
第六章不确定度与称量92
6.1天平的工作原理92
6.2浮力95
6.3与天平相关的不确定度97
6.4天平校准98
6.5天平参数的不确定度评定100
6.6校准证书参数的不确定度评定102
6.7测量保证和控制图法104
6.8质量控制图104
6.9事件相关性108
6.10相关性与称重110
6.11组合示例113
6.12总结与展望115
参考文献115
第七章呼气酒精117
7.1呼气酒精测量117
7.2干气校准119
7.3有效自由度120
7.4湿气校准123
7.5不确定度和模拟器126
7.6现场应用和不确定度127
7.7总结与展望129
参考文献129
第八章其他事项131
8.1定量分析131
8.2采样132
8.3灵敏系数133
8.4不确定度与方程式134
8.5准确度和不确定度135
8.6总结137
参考文献137

**章 法庭测量、计量和不确定度
　　人类所进行的每一次测量都有其固有的不确定度，这是不可避免的。然而，测量不确定度并不代表可疑，也不意味着发生了误差或犯了错误。事实上，对测量不确定度的评定增加了测量的实用性和可靠性，因为它可以为解释和应用提供至关重要的信息。没有对不确定度进行评定的测量，往好了说，是一幅不完整的图画，往坏了说，就是一种误导和错误结论的潜在来源。因此，合理的测量需要对不确定度进行了解、评定，并将它传达给那些需要这些信息的人。
　　1.1重要性
　　我们来思考一个看似简单的法庭科学示例。某毒品分析员收到一个装有白色粉末的塑料袋。分析员的任务是确定粉末中是否含有受管控的物质，如果是，则确定粉末的重量。测量的关键在于确定粉末的重量，表面上是一个简单的过程。将粉末倒进预称重或去皮的托盘中，放在分析天平上，粉末的净重就显示出来了。假设分析员遵循标准的实验室程序，小心翼翼地使用良好的技术，并确定粉末是甲基苯丙胺，纯度大于99%。分析员还使用可靠和正常运转的天平获得了50.004g的净重。但如果这就是故事的结尾，那么本书讨论的内容就非常简单了。
　　接下来，该假想实验室的运作遵循缉毒局（Drug Enforcement Administration， DEA）/联邦贩运处罚指南。目前，甲基苯丙胺的量刑标准是根据重量（纯净物或混合物）来划分严重程度。此处的“纯净物”指受管控物质本身的重量；“混合物”是指受管控物质与样本中所有其他组分的重量之和。在这种情况下，甲基苯丙胺为“5～49g的纯净物或50～499g的混合物”的刑罚较轻，为“50g以上的纯净物或500g以上的混合物”的刑罚较重（www.dea.gov/druginfor），甚至可能判处无期徒刑。
　　不确定度测量的重要性在这里就显而易见了。没有一个相关范围，50.004g的测量值就不能正确地解释或应用。这就是不确定度——测量结果周围的范围。如果不确定度评定为±0.010g，则范围为49.994～50.014g，这意味着重量有可能小于50g，即本示例中的临界或阈值重量。另一方面，假设不确定度为±0.001g，则范围就为50.003～50.005g。此时重量超过了50g，量刑标准也相应改变了。因此，这不仅仅是简单的文书工作或舍入，而是可能会改变刑期，对许多人的生活造成影响。
　　这个示例说明了不确定度测量的重要性。法庭数据对于个人和社会都十分重要。关键和重大的决定都基于这些数据，因此，这些测量必须是全面和完整的。当我们进行测量时，比如重量，我们的目标是尽可能地确定物质的真实重量。然而，我们的测量无论多么合理、全面或完整，产生的结果均是对真实重量的估计。我们永远不可能知道所测量的任何事物的真值，但我们可以对它做出合理和可行的评定。同样，我们永远不可能知道精确和完整的数值范围（不确定度），但我们仍然可以对不确定度进行合理和可行的评定。
　　1.2“*佳”的方法
　　法庭测量的目标应该是为给定的测量任务做出*佳的测量不确定度评定。判断我们所说的“*佳”是什么有点棘手。*先，很少能用一种通用的*佳方法来获得测量结果，因此任务就变成了选择哪种（哪些）方法来满足我们的测量标准。法庭科学家的任务是根据其可靠性和实用性的判断生成数据，这也是评估测量程序合理性的标准。
　　在这种情况下需要考虑的问题包括：
　　● 测量数据是否回答了相关的法庭问题？
　　● 是否提供了关于测量的足够信息来正确地利用这些数据？
　　● 数据是否可信？
　　● 可信度有多少？这就是置信度和偶然性的来源。
　　● 作为关键和重要决策的基础，数据是否足够可靠和完整？
　　**个评价标准与实用性有关——如果对毒品违法行为的判决取决于缴获毒品的重量，那么能够测得的重量至少应达到法律规定量刑的标准。另一个评价标准则是可靠性，这是本书中大部分内容的基础。更重要的是，从一开始就要明白，可靠性来自整个测量程序，而不仅仅来自测量的器具。在毒品重量示例中，良好的分析天平对于生成可靠的数据至关重要，但这远不是唯一的考虑因素。通常，完全通过工具来判断测量的好坏，这会导致误解，甚至*坏的情况下，还会导致不完整的数据。
　　为了评定测量不确定度，我们必须考虑获取它的基本程序——不仅仅是测量工具或器具，而是从开始到结束的整个测量程序（也可称为从“摇篮”到“坟墓”）。数据的实用性和可靠性不仅仅取决于器具或工具。尤其处理不确定度时，方法的开发、方法的验证都与不确定度的评定密切相关。16因此，不确定度来自测量程序，而不仅仅是器具或工具。
　　另一个常见的误解就是认为工具或器具越昂贵，测量就越合理、越准确。如果前面示例中的实验室购买了一个更昂贵的天平，能够读取小数点后六位，准确度（真值的估计）可能确实会提高，但这与不确定度并没有关系。虽然不确定度的评定可能会改进，但可以想象的是，误差范围可能会变