很久以來,人們一直使用誤差理論對測量結果進行修正,隨著科學技術的發展和測量技術的提高,已有越來越多的計量學者認識到使用不確定度評定測量質量更為準確,測量不確定度評定成為檢測和校準實驗室必不可少的工作之一。本文結合筆者的理解談談二者之間的關係。
首先應該明確,測量結果是一個區域,測量的目的是為了確定被測量的量值。表徵合理地賦予被測量值的分散性,與測量結果相聯繫的參數,稱為測量不確定度,它是對測量結果質量的定量表徵;誤差多數情況下指測量誤差,它的傳統定義是測量結果與被測量真值之差。由於被測量的真值往往不能確定,而實際工作中使用約定真值,從而所得到的誤差往往是個近似值。
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主要有以下幾個方面的區別:
一是評定目的的區別:測量不確定度為的是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。
二是評定結果的區別: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兩類評定分量定量確定;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。
三是評定分量及合成方法的不同:測量不確定度用A類和B類兩類評定分量來評定,它們的方和根合成標準不確定度;測量誤差用隨機和系統誤差兩類分量評定,用它們的代數和合成。
四是影響因素的區別: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。
五是性質上的區別:測量不確定度分量評定時一般不必區分其性質,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。
六是與測量結果的關係:測量不確定度與測量結果之間是彼此獨立的。測量結果指被測量之值的最佳估計,即不確定度是採用該測量結果所採用的測量程序進行重複觀測時,這些重複觀測結果的分散性,不是指具體的、確切的誤差值。因此,它不能修正量值,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;而測量誤差與測量結果有關,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。
在分析評定誤差與測量不確定度時,還有兩點需要特別注意:
1.「A」、「B」兩類不確定度與「隨機誤差」和「系統誤差」的分類之間不存在簡單的對應關係。
2.儘管測量結果誤差的準確值並不可知,但導致誤差的隨機效應和系統效應有關的不確定度是可以評定的。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。
雖然測量不確定度與誤差有著以上各種不同,但它們仍存在著密切的聯繫。本質上說不確定度理論是在誤差理論基礎上發展起來的,其基本分析和計算方法是共同的。在估計B類分量時,更是離不開誤差分析,例如: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。測量不確定度與誤差既有區別又有聯繫,實際工作中一定要正確運用。
(作者單位:山西省晉中市質量技術監督檢驗測試所)《中國質量技術監督》