淺談測量不確定度與誤差的區別

2020-11-26 中國質量新聞網

測量不確定度和誤差是計量學中研究的基本命題,也是計量測試人員經常運用的重要概念之一。它直接關係著測量結果的可靠程度和量值傳遞的準確一致。然而很多人由於概念不清,很容易將二者混淆或誤用,本文結合學習《測量不確定度評定與表示》的體會,著重談談二者之間的不同之處。

首先要明確的是測量不確定度與誤差二者之間概念上的差異。

   測量不確定度表徵被測量的真值所處量值範圍的評定。它按某一置信概率給出真值可能落入的區間。它可以是標準差或其倍數,或是說明了置信水準的區間的半寬。它不是具體的真誤差,它只是以參數形式定量表示了無法修正的那部分誤差範圍。它來源於偶然效應和系統效應的不完善修正,是用於表徵合理賦予的被測量值的分散性參數。不確定度按其獲得方法分為A、B兩類評定分量。A類評定分量是通過觀測列統計分析作出的不確定度評定,B類評定分量是依據經驗或其他信息進行估計,並假定存在近似的「標準偏差」所表徵的不確定度分量。

   誤差多數情況下是指測量誤差,它的傳統定義是測量結果與被測量真值之差。通常可分為兩類:系統誤差和偶然誤差。誤差是客觀存在的,它應該是一個確定的值,但由於在絕大多數情況下,真值是不知道的,所以真誤差也無法準確知道。我們只是在特定的條件下尋求最佳的真值近似值,並稱之為約定真值。

   通過對概念的理解,我們可以看出測量不確定度與測量誤差的主要有以下幾方面區別:

   一.評定目的的區別:

   測量不確定度為的表明被測量值的分散性;

   測量誤差為的是表明測量結果偏離真值的程度。

   二.評定結果的區別:

   測量不確定度是無符號的參數,用標準差或標準差的倍數或置信區間的半寬表示,由人們根據實驗、資料、經驗等信息進行評定,可以通過A,B兩類評定方法定量確定;

   測量誤差為有正號或負號的量值,其值為測量結果減去被測量的真值,由於真值未知,往往不能準確得到,當用約定真值代替真值時,只可得到其估計值。

   三.影響因素的區別:

   測量不確定度由人們經過分析和評定得到,因而與人們對被測量、影響量及測量過程的認識有關

    測量誤差是客觀存在的,不受外界因素的影響,不以人的認識程度而改變;

   因此,在進行不確定度分析時,應充分考慮各種影響因素,並對不確定度的評定加以驗證。否則由於分析估計不足,可能在測量結果非常接近真值(即誤差很小)的情況下評定得到的不確定度卻較大,也可能在測量誤差實際上較大的情況下,給出的不確定度卻偏小。

   四.按性質區分上的區別:

    測量不確定度不確定度分量評定時一般不必區分其性質,若需要區分時應表述為:「由隨機效應引入的不確定度分量」和「由系統效應引入的不確定度分量」;

    測量誤差按性質可分為隨機誤差和系統誤差兩類,按定義隨機誤差和系統誤差都是無窮多次測量情況下的理想概念。

   五.對測量結果修正的區別:

   「不確定度」一詞本身隱含為一種可估計的值,它不是指具體的、確切的誤差值,雖可估計,但卻不能用以修正量值,只可在已修正測量結果的不確定度中考慮修正不完善而引入的不確定度;

而系統誤差的估計值如果已知則可以對測量結果進行修正,得到已修正的測量結果。

一個量值經修正後,可能會更靠近真值,但其不確定度不但不減小,有時反而會更大。這主要還是因為我們不能確切的知道真值為多少,僅能對測量結果靠近或離開真值的程度進行估計而已。

 

   雖然測量不確定度與誤差有著以上種種不同,但它們仍存在著密切的聯繫。不確定度的概念是誤差理論的應用和拓展,而誤差分析依然是測量不確定度評估的理論基礎,在估計B類分量時,更是離不開誤差分析。例如測量儀器的特性可以用最大允許誤差、示值誤差等術語描述。在技術規範、規程中規定的測量儀器允許誤差的極限值,稱為「最大允許誤差」或「允許誤差限」。它是製造廠對某種型號儀器所規定的示值誤差的允許範圍,而不是某一臺儀器實際存在的誤差。測量儀器的最大允許誤差可在儀器說明書中查到,用數值表示時有正負號,通常用絕對誤差、相對誤差、引用誤差或它們的組合形式表示。例如土0.1PV,土1%等。測量儀器的最大允許誤差不是測量不確定度,但可以作為測量不確定度評定的依據。測量結果中由測量儀器引入的不確定度可根據該儀器的最大允許誤差按B類評定方法評定。又如測量儀器的示值與對應輸入量的約定真值之差,為測量儀器的示值誤差。對於實物量具,示值就是其標稱值。通常用高一等級測量標準所提供的或復現的量值,作為約定真值(常稱校準值或標準值)。在檢定工作中,當測量標準給出的標準值的擴展不確定度為被檢儀器最大允許誤差的1/3~1/10時,且被檢儀器的示值誤差在規定的最大允許誤差內,則可判為合格。

   以上各點是對測量不確定度與誤差之間關係的一點粗淺理解,敬請同行給予批評指正。

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  • 電子變壓器測量誤差和測量不確定度的描述
    我國在1999年制定了技術規範《測量不確定度評定與表示》(JJF1059-1999)。不確定度一詞意指可疑程度。就廣義而言,電子變壓器測量不確定度意為對測量結果正確性的可疑程度。二、測量誤差與測量不確定度測量不確定度的定義為表徵合理賦予被測量值的分散性,是與測量結果相聯繫的參數。測量誤差的定義為測量結果減去被測量真值。真值是與特定量定義一致的值。
  • 測量不確定度的來源
    ,主要講解了測量不確定度的定義、表示、在符合性判斷中的應用、構成和分類五個方面的基礎知識,相信讀者對測量不確定度有了初步的認識,現簡要總結如下: 1.測量不確定度作用:主要用於對測量結果可信程度的定量表示; 2. 測量不確定度表示:主要有兩個參數,一個用於表示大小、一個用於表示能相信的概率; 3. 測量不確定度主要分為:標準不確定度和擴展不確定度; 4.
  • 測量的不確定度概念
    2)測量不確定度的表述:由於對任何測量總是存在懷疑的餘量,所以我們需要回答「餘量有多大?」和「懷疑有多差?」3)如何給不確定度定量?需要有兩個數:1)餘量(或稱區間)的寬度;2)置信概率,說明我們對真值在該餘量範圍內有多大把握。如:繩子長度:200cm±1cm,置信概率為95%3、誤差就是不確定度嗎?
  • 測量不確定度的概念
    2、什麼是測量不確定度?• 1)測量不確定度是對任何測量的結果存有懷疑。• 2)測量不確定度的表述:由於對任何測量總是存在懷疑的餘量,所以我們需要回答「餘量有多大?」和「懷疑有多差?」• 1)誤差是不確定度嗎?不是! 2)不要混淆術語「誤差」和「不確定度」是很重要的。• 3)誤差:是某待測物的測得值與「真值」之間的差。
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    貫徹國家計量技術規範《測量不確定評定與表示》(JJF1059-1999)水利部水工金屬結構質量檢驗測試中心  張步新  曹樹林  張偉平摘  要:對測量誤差和測量不確定度的基本概念作了簡單介紹,並舉例說明了測量不確定度A類和B類評定以及測量結果給出的方法,為測量不確定度評定提供參考。
  • 測量不確定度基礎知識
    二、測量不確定度的表示 測量不確定度用於定量表示測量結果的可靠程度,是「說明了置信水準的區間的半寬度」。就是說,測量不確定度需要用兩個數來表示:一個是不確定度的大小,即置信區間;另一個是置信概率(或置信水準、置信水平、置信係數),表明測量結果落在該區間有多大的把握。
  • 計量測量的不確定度詳解
    有正號或負號的量值,其值為測量結果減去被測量的真值。
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  • 不確定度系列2:測量不確定度該用在哪裡?
    檢定、校準和檢測實驗室在報告測量結果時均要同時報告測量結果的測量不確定度,那測量不確定度該用在哪裡?該評定多大還是選取多大?01—合格評定產品(包含測量儀器) 通過檢測(包含檢定和校準),得到測量結果(包含示值誤差),測量結果與規範或標準的合格判據(或最大允差)進行比較,從而判定是否合格。
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    法」網絡公開課,公開課課件昨天小編也在公眾號為大家進行了分享:「測量不確定度評估——GUM法」網絡公開課課件分享來了!二、有的老師說在定量限上需要做不確定度,有的說檢測結果在限量附近需要做,到底應該怎麼做?答:CNAS文件中說當影響結果有效性或影響規範限的符合性時應給出不確定度,其他的說法應是基於這個規定。三、容量瓶容量誤差為什麼是三角形?
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