[摘要]:本文對(duì)測(cè)量不確定度的概念進(jìn)行了分析,并說明了測(cè)量相關(guān)的定義及特性。以及由此產(chǎn)生的測(cè)量誤差進(jìn)行分析,并給出測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理要求。
[關(guān)鍵詞]:真值 誤差 不確定度 數(shù)據(jù)修正
一、 測(cè)量的幾個(gè)相關(guān)定義及方法
1、真值:“與給定的特定量的定義一致的值”。
(1)量的真值只有通過完善的測(cè)量才有可能獲得;
(2)真值按其本性是不確定的。
所以,對(duì)于給定的使用目的,對(duì)所需要的量值總是允許有誤差和不確定度。
2、被測(cè)量:“作為測(cè)量對(duì)象的特定量。”
3、影響量:“不是被測(cè)量,但是對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響的量。”
影響量可能來自環(huán)境條件(溫度、濕度、氣壓、振動(dòng)等),也可能來自于測(cè)量?jī)x器的不正確安裝、使用以及儀器本身結(jié)構(gòu)的變化等。
4、測(cè)量結(jié)果:“由測(cè)量所得到的賦予被測(cè)量的值。”
在測(cè)量結(jié)果的完整表示中,應(yīng)包括或附有不確定度,必要時(shí)還應(yīng)說明測(cè)量所處的條件,或影響量的取值范圍
5、測(cè)量方法:“進(jìn)行測(cè)量時(shí),按類別敘述的一組操作邏輯次序。”
即按照給定測(cè)量原理實(shí)施測(cè)量時(shí),概括說明的一組合乎邏輯的操作順序。
測(cè)量方法按不同的方式分為若干種:
(1)直接測(cè)量法:不必去測(cè)量與被測(cè)量有函數(shù)關(guān)系的其他量,而能直接得到被測(cè)量值的一種測(cè)量方法。如,水銀溫度計(jì)測(cè)量溫度,壓力表測(cè)量流體壓力。
(2)間接測(cè)量法:通過測(cè)量與被測(cè)量有函數(shù)關(guān)系的其他量,從而得到被測(cè)量值的一種測(cè)量方法。例如電阻率的測(cè)量:導(dǎo)線長(zhǎng)度、截面積以及電阻的測(cè)量。
(3)定義測(cè)量法:根據(jù)量的單位定義來確定該量的一種測(cè)量方法。例如,通過電阻單位歐姆的定義,通過電壓和電流的測(cè)量得出電阻。
(4)替代測(cè)量法:選定的且已知其值的同種量替代被測(cè)量,使在指示裝置上得到相同效應(yīng)以確定被測(cè)量值一種測(cè)量方法。例如,在天平上用已校準(zhǔn)的砝碼替代被測(cè)量求出其質(zhì)量。
(5)微差測(cè)量法:被測(cè)量與同它只有微小差別的已知同種量相比較,通過測(cè)量這兩個(gè)量值間的差值以確定被測(cè)量值的一種測(cè)量方法。如:在比較儀上用量塊測(cè)量活塞的直徑。
(6)零位測(cè)量法:整已知其值的一個(gè)或幾個(gè)被測(cè)量有已知平衡關(guān)系的量,通過平衡確定被測(cè)量值的一種測(cè)量方法。如,用電橋測(cè)量電阻就常用這種方法。
二、測(cè)量誤差:“測(cè)量結(jié)果減去被測(cè)量的真值。”
用公式表示:測(cè)量誤差=測(cè)量結(jié)果-真值
因真值本質(zhì)上是不能確定的,因而測(cè)量誤差也是無法準(zhǔn)確得到或確切獲知的。
[量的]約定真值:“對(duì)于給定目的具有適當(dāng)不確定度的、賦予特定量的值,有時(shí)該值是約定采用的。”或?yàn)榻o定目的而取的可以代替真值的量值。
1、由計(jì)量基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)而賦予該特定量的值;
2、采用權(quán)威組織推薦的該量的值;
3、用某量的多次測(cè)量結(jié)果來確定約定真值。
三、不確定度
“表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性,與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。”
合理:應(yīng)考慮到各種因素對(duì)被測(cè)量的影響所做的修正,特別是測(cè)量應(yīng)處于隨機(jī)控制過程中(測(cè)量在重復(fù)性條件下進(jìn)行的)。
相聯(lián)系:測(cè)量不確定度是一個(gè)與測(cè)量結(jié)果“在一起”的參數(shù),在測(cè)量結(jié)果的完整表達(dá)式中應(yīng)包括測(cè)量不確定度。
從詞義上理解,“測(cè)量不確定度”意味著對(duì)測(cè)量結(jié)果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度,是定量說明測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量的一個(gè)參數(shù)。
四、誤差與不確定度是兩個(gè)不同的概念
1、誤差(表明測(cè)量結(jié)果偏離真值的差值)用于修正測(cè)量結(jié)果;不確定度用于表征被測(cè)量之值的分散性——通過對(duì)測(cè)量過程的分析和評(píng)定得出一個(gè)區(qū)間;
2、誤差為帶有正號(hào)或負(fù)號(hào)的量值;不確定度為無符號(hào)的參數(shù);
3、以前所說測(cè)量結(jié)果的誤差為多少,實(shí)際是說測(cè)量結(jié)果的不確定度為多少。
五、測(cè)量誤差的來源與分類
(一)測(cè)量誤差的主要來源
1、方法(理論)誤差:測(cè)量方法(或理論)不十分完備,特別是忽略和簡(jiǎn)化等所引起的誤差。
2、器具誤差:計(jì)量器具本身的結(jié)構(gòu)、工藝、調(diào)整以及磨損、老化或故障所引起的誤差。
3、環(huán)境誤差:測(cè)量環(huán)境的各種條件,如溫度、濕度、氣壓、磁場(chǎng)、振動(dòng)等所引起的誤差。
4、人員誤差:由觀測(cè)者的主觀因素和實(shí)際操作,如個(gè)性、生理特點(diǎn)或習(xí)慣、技術(shù)水平以及失誤等所引起的誤差。
另外,由于被測(cè)量的定義不完善,以及測(cè)量的樣本(抽樣)不能代表所定義的被測(cè)量等,亦可能引起相應(yīng)的誤差。在一般的計(jì)量工作中,通常對(duì)此多不考慮。
(二)測(cè)量誤差的分類
1、絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差
絕對(duì)誤差即是前述“誤差”;
相對(duì)誤差——“測(cè)量誤差除以被測(cè)量的真值”。
當(dāng)被測(cè)量值的大小相近時(shí),通常用絕對(duì)誤差進(jìn)行測(cè)量水平的比較;
當(dāng)被測(cè)量值相差較大時(shí),用相對(duì)誤差才能進(jìn)行有效的比較。
2、系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差
誤差往往是由若干分量組成,這些分量按特性可分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。
誤差=測(cè)量結(jié)果-真值
=(測(cè)量結(jié)果-總體均值)+(總體均值-真值)
= 隨機(jī)誤差+系統(tǒng)誤差
任意一個(gè)誤差△i均可分解為系統(tǒng)誤差εi和隨機(jī)誤差δi的代數(shù)和。
六、測(cè)量結(jié)果修正
1、未修正結(jié)果:“系統(tǒng)誤差未修正前的測(cè)量結(jié)果。”
如:用某尺測(cè)量圓柱直徑,如果進(jìn)行10次測(cè)量,所得的示值分別為14.9,14.6,14.8,14.6,14.9,14.7 ,14.7,14.8,14.9,
則該測(cè)量列的未修正結(jié)果為其算術(shù)平均值
2、已修正結(jié)果:“系統(tǒng)誤差修正后的測(cè)量結(jié)果”。
系統(tǒng)誤差中已識(shí)別(已掌握)的系統(tǒng)誤差,其大小與符號(hào)已知,從而可以按“修正值”進(jìn)行修正。
3、修正值:“用代數(shù)方法與未修正測(cè)量結(jié)果相加,以補(bǔ)償其系統(tǒng)誤差的值”。
(1)修正值為負(fù)的系統(tǒng)誤差;
(2)由于系統(tǒng)誤差不能完全獲知,因此這種補(bǔ)償并不完全——修正值只能對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行有限程度的補(bǔ)償。修正后,系統(tǒng)誤差會(huì)減小,但不可能為零。
真值 = 測(cè)量結(jié)果+修正值= 測(cè)量結(jié)果-誤差
(3)經(jīng)過修正的測(cè)量結(jié)果,即使具有較大的不確定度,但可能十分接近被測(cè)量的真值(即誤差甚?。?SPAN lang=EN-US>——不應(yīng)把測(cè)量不確定度與已修正測(cè)量結(jié)果的誤差相混淆。
4、偏差:一個(gè)值減去其參考值。
“一個(gè)值”:指測(cè)量所得的值;
“參考值”:設(shè)定值、應(yīng)有值或標(biāo)稱值;
“標(biāo)稱值”:測(cè)量?jī)x器上表明其特性或指導(dǎo)其使用的量值,該值為圓整值或近似值。它是從零件加工的“尺寸偏差”的概念引伸過來的。
“尺寸偏差”:所得到的某一實(shí)際尺寸,與其所要求的參考尺寸或標(biāo)稱尺寸之差。相對(duì)于實(shí)際尺寸來說,由于加工過程中的諸多因素的影響,它偏離了要求的或應(yīng)有的參考尺寸,于是產(chǎn)生了尺寸偏差。










