開放分類:儀器,測量
測量不確定度是指“合理地表示測量值的分散性,並與測量結果有關的參數”。
本定義中的“合理”是指應考慮各種因素對測量的影響,特別是測量應處於統計控制狀態,即處於隨機控制過程中的修正。也就是說測量是在重復條件下進行的(見JJG1001-1998《通用計量術語和定義》第五條?第6條,本條中的第××條是指規範的條款號)或再現性條件(見5?第7條),此時多次進行相同的測量,測量結果的離散度可為5?第八條貝塞爾公式是用重復性標準偏差sr或再現性標準偏差Sr計算和表示的。
定義中的“相關”意味著測量不確定度是壹個與測量結果“壹起”的參數,並且測量結果(見5?1)應包括測量不確定度。
測量不確定度,從含義上理解,是指對測量結果可信度和有效性的懷疑或不確定程度,是定量說明測量結果質量的參數。實際上,由於測量的不完善和人們的不了解,得到的測量值是分散的,即每次測量的結果都不是同壹個值,而是以壹定概率分散在某個區域的多個值。雖然客觀的系統誤差是壹個常數值,但我們只能認為它以壹定的概率分布存在於某個區域,而這個概率分布本身就是分散的。測量不確定度是描述測量值分散性的參數,並不表示測量結果是否接近真值。
為了表征這種分散,測量不確定度用標準偏差表示。在實際應用中,經常需要知道測量結果的置信區間。因此,在本定義的註釋1中規定,測量不確定度也可以用標準差的倍數或表示置信水平的區間半寬度來表示。為了區分這兩種不同的表示,分別稱為標準不確定度和擴展不確定度。
在實踐中,測量不確定度可能來自以下方面:
(1)被測量的定義不完整或不完善;
(2)實現測量清晰度的方法不理想;
(3)抽樣代表性不夠,即實測樣本不能代表定義的實測樣本;
(4)對測量過程中的環境影響認識不全面,或對環境條件的測量和控制不完善;
(5)模擬儀表的讀數存在人為偏差;
(6)計量器具的分辨率或辨別力不夠;
(7)不允許給出測量標準和參考物質(參考物質)的數值;
(8)不允許在數據計算中引用常數和其他參數;
(9)測量方法和程序的近似和假設;
(10)在看似相同的條件下測量的重復觀測值的變化。
可見,測量不確定度壹般來源於隨機性和模糊性,前者是由於條件不足,後者是由於對事物本身概念不清。這使得測量不確定度壹般由多個分量組成,其中壹些分量可以通過測量列的結果(觀測值)的統計分布來估計,其差值基於實驗標準(見5?8)人物塑造;其他成分可以通過其他方法(根據經驗或其他信息的假設概率分布)來估計,也可以用標準差來表征。所有這些成分都應該被理解為有助於分散。如果需要指明某個分量是由某種原因引起的,可以用隨機效應引起的不確定度和系統效應引起的不確定度來代替“隨機不確定度”和“系統不確定度”這些過時或廢棄的術語。比如校正值和測量標準帶來的不確定度分量,可以稱為系統效應引起的不確定度。
當不確定性來自方差時,取它的正平方根。當離差的大小用表示置信水平的區間半寬度來表示時,取負值作為區間半寬度顯然是沒有意義的。當不確定度除以測量結果時,稱為相對不確定度,它是壹個無量綱的量,通常用百分數或10的負次方來表示。
在測量不確定度的發展中,人們傳統上將其理解為“壹個代表(或解釋)被測真值範圍的估計值(或參數)”;也有壹個時期,它被理解為“由測量結果給出的測量估計值的可能誤差的度量”。從概念上講,這些被使用的定義是壹個發展演變的過程,涉及到兩個理想化或理論化的概念(實際上是難以操作的未知量),而具體可以操作的是當前定義中測量結果的變化,即測量值的離散性。早在20世紀70年代初,越來越多的國際計量學者意識到用“不確定度”代替“誤差”更科學。此後,不確定度壹詞逐漸被廣泛應用於測量領域。1978年,國際計量局提出了表示實驗不確定度INC-1的建議。1993《測量不確定度表示指南》已獲得BIPM、OIML、ISO、IEC、IUPAC、IUPAP和IFCC的認可。
由七個國際組織批準,由ISO出版,是國際組織的重要權威文件。我國也頒布了1999《測量不確定度評定和表示技術規範》。至此,測量不確定度的評定已成為檢測和校準實驗室的基本任務之壹。因為測量不確定度的理論比較新,很難理解。本文討論了不確定性的壹些特征。
第壹,測量結果是面積。
測量的目的是確定測量值。測量結果的質量是衡量測量結果可信度的最重要依據。測量不確定度是測量結果質量的定量表征,測量結果的可用性很大程度上取決於其不確定度。因此,測量結果的表述必須既包括測量值,又包括與該值相關的測量不確定度,才是完整的、有意義的。
測量不確定度是壹個表示測量值分散性的參數,與測量結果有關。字典中對不確定性的定義是“變化、不可靠、不確定、不確定”。因此,從廣義上講,測量不確定度是指對測量結果的可信度和有效性的懷疑或不確定程度。實際上,由於測量的不完善和人們的不了解,得到的測量值是分散的,即每次測量的結果都不是同壹個值,而是以壹定概率分散在某個區域的多個值。雖然客觀的系統誤差是壹個相對確定的值,但我們只能認為它是以壹定的概率分布在壹定的區域內,而這個概率分布本身就是分散的。測量不確定度是解釋測量值分散性的參數,測量結果的不確定度反映了人們對測量值缺乏準確的認識。即使在校正了確定的系統誤差之後,測量結果仍然只是測量值的估計。
值,這是因為,不僅測量中的隨機效應會產生不確定性,而且不完全的系統效應校正也具有不確定性。
在原流量傳輸系統中,上標準的允許誤差應小於下標準的1/2 ~。
1/3,隨著不確定度理論的發展,人們認識到測量結果的不確定度應采用不確定度評定方法進行分析。當被測儀器具有良好的重復性,測量過程控制良好時,兩個標準的不確定度差值可能幾乎相同,這就大大減少了傳遞過程中的準確度損失,使量值傳遞體系更加合理。
第二,不確定性和誤差
概率論、線性代數、積分變換是誤差理論的數學基礎。經過幾十年的發展,誤差理論已經自成體系。實驗標準差是誤差分析的基本手段,是不確定度理論的基礎。所以,本質上,不確定性理論是在誤差理論的基礎上發展起來的,其基本分析和計算方法是壹樣的。但是概念上有很大的區別。
測量不確定度表示測量值的分散性,是通過測量過程的分析和評定得到的壹個區間。測量誤差是表示測量結果偏離真實值的差值。修正後的測量結果可能非常接近真實值(即誤差很小),但由於缺乏了解,賦予它的值落在很大的範圍內(即測量不確定度很大)。測量不確定度和測量誤差之間有許多概念上的區別。
三。不確定度的A級和B級評定
評定觀測列的統計分析得到的標準不確定度稱為A類標準不確定度,評定不同於觀測列的統計分析得到的標準不確定度稱為B類標準不確定度。不確定度分為“A”類和“B”類只是為了討論方便,並不意味著兩類評價有本質區別。A類的不確定性是
從壹組觀察到的頻率分布得出的概率密度函數表明,B類不確定性是基於事件的信任程度。它們都是基於概率分布,以方差或標準差為特征。兩類不確定性中沒有可靠的問題。壹般來說,A比B更客觀,在統計上更嚴格。測量的獨立性、是否處於統計控制狀態以及測量的次數決定了A類不確定度的可靠性。
“A”和“B”不確定性與“隨機誤差”和“系統誤差”的分類之間沒有簡單的對應關系。“隨機”和“系統”代表誤差的兩種不同性質,“A”和“B”代表不確定度的兩種不同評定方法。隨機誤差和系統誤差的合成沒有確定的原則可循,導致實驗結果處理的差異和混亂。A類不確定度和B類不確定度的合成采用標準不確定度,這也是不確定度理論的進步之壹。