测量不确度基础知识.doc

《测量不确度基础知识.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、测量不确定度基础知识（一）研究测量不确定度的意义和必要性(1)意义测量的目的是想得到被测量的真值。由于人们对客观事物认识的局限性和测量误差的不可避免，被测量的真值无法获知，即使对已知误差进行补偿，由于补偿的不充分及其不确定性，补偿后的已修正结果仍然是被测量的一个估计值。如何更为科学地描述测量结果，如何评价测量结果的可信程度，就成了一个非常现实的需要解决的问题。在相同条件下对同一被测量进行多次重复测量，所得结果具有一定的分散性,但这种分散性通常具有一定的分布规律。研究这种分布规律，就可以在得出被测量之值的同时，还定量地给出该值可能所处的区间范围及处于该区间的概率

2、。用这样的方法来描述测量结果，既能客观完整地反映人们对被测量的认识水平，也客观如实地反映了该项测量结果的可信程度和测量水平的高低。测量不确定度就是对测量结果质量的定量表征，测量结果的可用性很大程度上取决于其不确定度的大小。所以，测量结果必须同时包含赋予被测量的值及与该值相关的测量不确定度，才是完整并有意义的。(2)必要性测量不确定度的概念在测量历史上相对较新，其应用具有广泛性和实用性。正如国际单位制（SI）计量单位已渗透到科学技术的各个领域并被全世界普遍采用一样，无论哪个领域进行的测量，在给出完整的测量结果时也普遍采用了测量不确定度。尤其是在市场竞争激烈、经济

3、全球化的今天，测量不确定度评定与表示方法的统一，乃是科技交流和国际贸易的迫切要求，它是各国进行的测量及其所得到的结果可以进行相互比对，取得相互承认或共识。因此，统一测量不确定度的表示方法并推广应用公认的规则，受到了国际组织和各国计量部门的高度重视。目前，在我国推行的ISO17025《校准和检测实验室能力的通用要求》和ISO9001《质量体系设计、开发、生产、安装和服务的质量保证模式》中，对测量结果的不确定度均有明确的要求。（二）测量不确定度的概念《测量不确定度表示指南》（GUM），即国际指南，给出的测量不确定度的定义是：与测量结果相关联的一个参数，用以表征合理

4、地赋予被测量之值的分散性。其中测量结果实际上指的是被测量的最佳估计值。被测量之值，则是指被测量的真值，是为回避真值而采用的。须知，真值对测量是一个理想的概念，如何去估计它的分散性？实际上国际指南（GUM）所评定的并非被测量真值的分散性，也不是其约定真值的分散性，而是被测量最佳估计值的分散性。至于“参数”，可以是标准差或其倍数，也可以是给定置信概率的置信区间的半宽度。（1）标准不确定度用标准[偏]差表示的测量不确定度，称为标准不确定度。在实际应用中，如不加以说明，一般皆称测量标准不确定度为测量不确定度，甚至简称不确定度，用u（英文uncertainty的字头）来

5、表示。标准不确定度一般包含若干分量。其中一些分量是用测量列结果的统计分布评定，并用标准差表示；而另一些分量则是基于经验或其它信息而判定的（主观的或先验的）概率分布评定，也以标准差表示。可见，后者有主观鉴别的成分，这也是在定义中使用“合理地赋予”的主要原因。（2）扩展不确定度用标准偏差的倍数或说明了置信水准的区间的半宽表示的测量不确定度，称为扩展不确定度，通常用符号U表示。扩展不确定度确定的是测量结果的一个区间，合理地赋予被测量之值的分布的大部分可望包含于此区间。实际上扩展不确定度确是由合成不确定度的倍数表示的测量不确定度，它是将合成标准不确定度扩展了k倍得到的

6、，即U=kuc，k称为包含因子。显然，测量结果中的不确定度，并未包括未识别的系统效应的影响。尽管未识别的系统效应往往不甚明显，但只要存在，就不可能不在测量结果中有所反映。也就是说，未识别的系统效应会使测得值产生某种系统偏差。所以，可以概括地说，测量不确定度是由于随机效应和已识别的系统效应不完善的影响，而对被测量的测得值不能确定（或可疑）的程度。（三）测量误差和测量不确定度的主要区别（1）测量误差和测量不确定度的内在联系在于“测不准”这一事实。如果能够准确知道被测量的真值，就既不存在误差，也不需要引入不确定度，因为在规定条件下真值只有一个。事实上，造成测量不确定

7、度的原因，同时也是造成误差的原因。（2）两者的区别可归纳如表1所示。表1测量误差与测量不确定度的主要区别序号内容测量误差测量不确定度1定义的要点表明测量结果偏离真值，是一个差值表明赋予被测量之值的分散性，是一个区间2分量的分类按出现于测量结果中的规律，分为随机和系统，都是无限多次测量时的理想化概念按是否用统计方法求得，分为A类和B类，都是标准不确定度3可操作性由于真值未知，只能通过约定真值求得其估计值按实验、资料、经验评定，实验方差是总体方差的无偏估计4表示的符号非正即负，不要用(±)号表示为正值，当由方差求得时取其正平方根5合成的方法为各误差分量的代数和当各

8、分量彼此独立时为方和根，必要时加入协方