測量不確定度與誤差分析

2021-01-08 中國質量新聞網

   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》

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    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。
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    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。
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    雖然測量誤差和測量不確定度都可用來描述測量結果,測量誤差是描述測量結果對真值的偏離,而測量不確定度則描述被測量之值的分散性,但兩者在數值上並無確定的關係。測量結果可能非常接近於真值,此時其誤差很小,但由於對不確定度來源認識不足,評定得到的不確定度可能很大。也可能測量誤差實際上較大,但由於分析估計不足,評定得到的不確定度可能很小,例如當存在還未發現的較大誤差時。
  • 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。
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    >誤差:表明測量結果偏離參考量值,是一個確定的值不確定度:表明被測量之值的分散性,是一個區間 2、分類誤差:按出現於測量結果中的規律分為隨機誤差和系統誤差不確定度:按是否用統計學方法求得,分為A類評定和B類評定,在評定時一般不區分其性質。
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    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?
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  • 測量不確定度的概念
    • 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。任何我們不知/不確定的誤差是不確定度的來源3、為什麼測量不確定度是重要的?• 1)做質量好的測量 & 並要了解結果。• 2)但還有更重要因素:1.
  • 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.本期內容為測量不確定度的來源,主要從人(測量人員)、機(測量設備)、料(被測對象)、法(測量方法)、環(測量環境)五個方面進行分析,希望讀者能了解測量不確定度的來源後,採取措施將其減小甚至消除,提高檢測水平,確保檢測結果準確可靠。 測量不確定度的來源: 測量的目的是為了獲得準確可靠的測量結果。
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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。
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    在測量儀器的溯源(檢定或校準)中,經常會得到示值誤差,這裡的示值誤差很多情況就是低等級測量儀器和高等級測量儀器測量同一被測量得到的測量結果的差值。這是誤差理論的典型應用。在久遠歷史(我還沒出生)的誤差表示中,或者不嚴謹的儀器說明書中,說誤差為±1℃,其實這裡不是誤差的定義,表達的是最大允許誤差。
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    5 合成不確定度的評定7 測量不確定度報告與表示用鐘罩式氣體流量標準裝置檢定轉子流量計檢測結果的不確定度結果表示如下8 校準測量能力8.1 轉子流量計示值最佳測量能力選擇某測量重複性較好的轉子流量計(1 級)進行連續測量,在實際測量中,取兩次測量平均值為測量結果,燃氣表的測量重複性不確定度分量為
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    任何測量過程都不可避免地出現誤差,絕對精確的測量是沒有的。也就是說測量報告值和真值(實際值)之間必然存在一個差距,此差距的大小只能用「測量不確定度」評定來定量表徵,評定的結果體現了測量的質量。
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    二、形位誤差量儀的系統誤差分析 現有的形位誤差測量系統主要由機械部分、微機硬體部分和測量軟體部分組成。 為保證數據處理精度,測量軟體多採用雙字節定點數運算或三字節浮點數運算方法,因此軟體部分的精度一般不低於0.01%。微機硬體部分精度主要取決於前向通道的精度。
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