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一文了解:計量測量的不確定度詳解


  來源: 傳感器技術(shù) 時間:2021-02-19 編輯:儀器儀表WXF
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測量是科學(xué)技術(shù)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 、國內(nèi)外貿(mào)易以致日常生活各個領(lǐng)域中不可缺的一項工作。測量的目的是確定被測量的值并獲取測量結(jié)果。測量結(jié)果的質(zhì)量往 往會直接影響國家和企業(yè)的經(jīng)濟利益,測量結(jié)果的質(zhì)量也是科學(xué)實驗成敗的重 要因素之一 。因此在報告測量結(jié)果時,必須對其質(zhì)量給出定量的說明 。以確定 測量結(jié)果的可信程度 。


流量計的流量測量

流量計的流量測量


測量不確定度,是近年來對測量結(jié)果的誤差表述。大家知道,任何測量都不可能絕對準(zhǔn)確,都必然有誤差,而誤差也不可能準(zhǔn)確知道。因此測量不確定度是對被測量的真值所處范圍的評定結(jié)果,所以在進行測量的說明和使用測量結(jié)果時,都必須考慮測量不確定度。



測量不確定度


國家計量技術(shù)規(guī)范:JJF1059-2012


根據(jù)國家計量技術(shù)規(guī)范:JJF1059-2012《測量不確定度評定與表示》中定義是:“表征合理地賦予被測量之值的分散性,與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)”。


此參數(shù)可以是諸如標(biāo)準(zhǔn)偏差,或其倍數(shù),或說明了置信水平的區(qū)間的半寬度。


測量不確定度由多個分量組成。其中一些分量可用測量列結(jié)果的統(tǒng)計分析估算,并用實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。另一些分量則可用基于經(jīng)驗或其它信息的假定概率分布估算,也可用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。


測量結(jié)果應(yīng)理解為被測量之值的最佳估計,而所有的不確定度分量均貢獻給了分散性,包括那些由系統(tǒng)效應(yīng)引起的(如與修正值和參考標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的)分量。


這就是說,測量不確定度是一個估計值,用它來表征被測量真值所處的量值范圍。換言之,它表示測量結(jié)果附近的一個范圍或區(qū)間,而被測量真值以一定的概率落于其中。所以,它是對測量結(jié)果質(zhì)量優(yōu)劣的一種評定:測量結(jié)果愈接近真值,其質(zhì)量愈高,則測量不確定度愈小,反之,測量結(jié)果愈遠(yuǎn)離真值,其質(zhì)量愈低,則測量不確定度愈大。


從計量學(xué)的觀點看,一切測量結(jié)果不但要附有計量單位,而且還必須附有測量不確定度,才算是完整的測量報告,沒有單位的數(shù)據(jù)不能表征被測量的大小,沒有不確定度的測量結(jié)果不能判定測量技術(shù)的水平和測量結(jié)果的質(zhì)量,從而失去或減弱測量結(jié)果的可比性。


測量不確定度與測量誤差的關(guān)系


“測量不確定度”是合理地表征被測量分散程度的一個參數(shù)。它與誤差緊密相連但卻有區(qū)別:


測量誤差定義為測量結(jié)果與其真值之差,這是一個理想化的概念,因它的真值常常不能確切地知道,假如知道它的修正值(或更精確的近似值),則可修正該測量結(jié)果,使其更接近真值。


測量不確定度是對影響產(chǎn)生誤差的分散性的估計,即它是用以表示測量結(jié)果分散區(qū)間的量值,也就是描述未定誤差特征的量值,是可以用估計方法求出的?!安淮_定度”不是指具體的、確切的誤差值,雖可估計出,但卻不能用于修正量值。


測量誤差與測量不確定度的主要區(qū)別

測量誤差與測量不確定度的主要區(qū)別


不確定度相關(guān)聯(lián)詞的定義


標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示的測量結(jié)果的不確定度,稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度。


按照估計方法的不同,它可分為兩類:用統(tǒng)計方法計算者,稱為A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度,或稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類估算法;不同于A類的其它方法計算者,稱為B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度,或稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類估算法。


將標(biāo)準(zhǔn)不確定度區(qū)分為A類和B類的目的,只說明計算方法的不同,以便于研究,并非表明兩種方法得到的分量在本質(zhì)上存在差異,兩種方法均基于概率分布。


合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

根據(jù)其它一些量值的測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度求出被測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,它等于各項分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的平方和的正平方根,即通常所說的方和根。


擴展不確定度,又稱總不確定度:

是指定義測量結(jié)果區(qū)間的有關(guān)量,即被測量的值以某一可能性(即置信水平)落入該區(qū)間中。擴展不確定度一般是該區(qū)間的半寬,我們過去常說誤差界限與此類似。


覆蓋因子:

為獲得控制不確定度,作為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘數(shù)的數(shù)字因子。亦可以說,它是擴展不確定度與合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的比值,過去用3σ表示極限誤差,其中的“3”有些類似于覆蓋因子。


測量不確定度的分類


1、按測量不確定度的表示方法分為:

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