第七章測量結(jié)果的質(zhì)量評定_第1頁
第七章測量結(jié)果的質(zhì)量評定_第2頁
第七章測量結(jié)果的質(zhì)量評定_第3頁
第七章測量結(jié)果的質(zhì)量評定_第4頁
第七章測量結(jié)果的質(zhì)量評定_第5頁
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文檔簡介

1、第七章第七章測量結(jié)果的質(zhì)量評定測量結(jié)果的質(zhì)量評定主要內(nèi)容主要內(nèi)容n測量數(shù)據(jù)處理的步驟測量數(shù)據(jù)處理的步驟n測量不確定度測量不確定度n測量不確定度的評定和應(yīng)用測量不確定度的評定和應(yīng)用第一節(jié)測量數(shù)據(jù)處理的步驟對測量值進(jìn)行計(jì)算,求出算術(shù)平均值、殘差和標(biāo)準(zhǔn)差:判斷剔除粗大誤差:33準(zhǔn)則、肖維勒準(zhǔn)則、格拉布斯準(zhǔn)則、準(zhǔn)則、肖維勒準(zhǔn)則、格拉布斯準(zhǔn)則、t t檢驗(yàn)準(zhǔn)則、狄克遜準(zhǔn)則:檢驗(yàn)準(zhǔn)則、狄克遜準(zhǔn)則: 若無,進(jìn)行 ,若有,返回循環(huán)inxnxxxnx1).(121nixxvii,.2 , 1, 2211isvn檢查系統(tǒng)誤差:定值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)和修正:(1)對比檢定法(單組測量)(2)均值與標(biāo)準(zhǔn)差比較法(多組測量)

2、(3)t檢驗(yàn)法(多組測量)(4)秩和檢驗(yàn)法(多組測量)0 x檢查系統(tǒng)誤差: 明顯變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)和修正: (1)殘差觀察法(單組測量) (2)殘差核算法(單組測量)前后分組核算(線性)、 阿卑-赫梅特準(zhǔn)則(周期) (3)不同公式核對法(單組測量) 若無,進(jìn)行 ,若有,修正后返回 未定系統(tǒng)誤差的處理:按照隨機(jī)誤差處理計(jì)算算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差和極限測量誤差:確定測量方法總的極限測量誤差:) 1(,1222nnvnnixxxtlimqiijiie1212總寫出最后結(jié)果的表達(dá)式xxlim0測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例n等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例。n不等精度直接測量列測量結(jié)果

3、的數(shù)據(jù)處理實(shí)例。等精度直接測量列等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例mmli/mmxmmlii775.24974.22291例:對某一軸徑等精度測量9次,得到下表數(shù)據(jù),求測量結(jié)果。0.000001-0.00124.77490024.77580.000004-0.00224.77370.000004+0.00224.77760.000009-0.00324.77250.000025+0.00524.78040.000016-0.00424.77130.000009+0.00324.77820.000001-0.00124.7741序號mmvi/22/mmvimmvii00

4、1. 091 2912000069. 0mmvii假定該測量列不存在固定的系統(tǒng)誤差,則可按下列步驟求測量結(jié)果。1、求算術(shù)平均值:mmmmmmnlxnii775.247749.249974.22212、求殘差:根據(jù)公式求各測得值的殘差,并列入表中。xlvii3、校核算術(shù)平均值及其殘差:根據(jù)殘差代數(shù)和校核規(guī)則,現(xiàn)用規(guī)則2進(jìn)行校核,因9,001. 0nmmA由上表知mmmmAnmmvii004.0001.045 .02001.091故以上計(jì)算正確。若發(fā)現(xiàn)計(jì)算有誤,應(yīng)重新進(jìn)行上述計(jì)算和校核。等精度直接測量列等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例4、判斷系統(tǒng)誤差: 根據(jù)殘差觀察法,

5、由上表可以看出誤差符號大體上正負(fù)相同,且無顯著變化規(guī)律。因此可判斷該測量列無變化的系統(tǒng)誤差存在。若按殘差校核法,因n=9,則521nKmmmmvviiii001.0001.009651因差值較小,故也可判斷該測量列無系統(tǒng)誤差存在。等精度直接測量列等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例5、求測量列單次測量的標(biāo)準(zhǔn)差:根據(jù)貝塞爾公式或別捷爾斯公式,求得測量列單次測量的標(biāo)準(zhǔn)差為mmmmnvnii0029.08000069.01212mmmmnnvnii0031.089021.0253.11253.11等精度直接測量列等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例用兩

6、種方法計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)差比值為:u1069. 10029. 00031. 0因707. 08212069. 0nu故同樣可判斷該測量列無系統(tǒng)誤差存在。等精度直接測量列等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例6、判斷粗大誤差: 根據(jù)3判斷準(zhǔn)則的適用特點(diǎn),本實(shí)例測量軸徑的次數(shù)比較少,因而不采用3準(zhǔn)則來判別粗大誤差。 若按格拉布斯判別準(zhǔn)則,將測得值按大小順序排列后有 mmmmmmxxmmmmmmxxmmxmmx005.0755.24780.24004.0771.24755.24780.24771.249191首先判別x(9)是否含有粗大誤差 70. 10029. 0755.24780.

7、249g查表得因故可判別測量列不存在粗大誤差。 91090,11. 270. 111. 205. 0 , 9ggggg且等精度直接測量列等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例7、求算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差:mmmmnx001. 090029. 08、求算術(shù)平均值的極限誤差:因?yàn)闇y量次數(shù)比較少,算術(shù)平均值的極限誤差按t分布計(jì)算。已知=n-1=8,取=0.05,查附表得:31. 2at根據(jù)公式,求得算術(shù)平均值的極限誤差為:mmmmtxxa0023. 0001. 031. 2lim等精度直接測量列等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例9、寫出最后測量結(jié)果:最后測

8、量結(jié)果通常用算術(shù)平均值及其極限誤差來表示,即mmxxL0023. 0755.24lim等精度直接測量列等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例不等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例例:對某一角度進(jìn)行六組不等精度測量,各組測量結(jié)果如下。測6次得:測24次得:測12次得:測30次得:測12次得:測36次得:,061875 1o,081875 3o,131875 5o,101875 2o,161875 4o,091875 6o求最后測量結(jié)果。(假定各組測量結(jié)果不存在系統(tǒng)誤差和粗大誤差。)不等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例1、求加權(quán)算術(shù)平均值:首先根據(jù)測量次數(shù)確定各組的權(quán),

9、有20, 6, 2, 2, 4, 5, 16:2:2:4:5:1:61654321654321iippppppppppppp取:再根據(jù)公式求加權(quán)算術(shù)平均值 ,選取參考值 則可得a 0061875oa 6161001018754061875203672102244501061875oooiiiiipaapaa不等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例2、求殘差并進(jìn)行校核:由公式 得aavii 6 5 4 32 11,3,6,2, 0,4vvvvvv用加權(quán)殘差代數(shù)和等于零校核加權(quán)算術(shù)平均值及其殘差的計(jì)算是否正確,即01miiivp因 610661284iiivp故計(jì)算正確。不等精度直接測量列測量結(jié)果

10、的數(shù)據(jù)處理實(shí)例3、求加權(quán)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差: 2 2 2 2 2 2 2 1121 .120512820161632622405411miimiiixpmvp不等精度直接測量列測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例4、求加權(quán)平均值的極限誤差: 因?yàn)樵摻嵌冗M(jìn)行六組測量共有120 個(gè)直接測量值,可認(rèn)為該測量列服從正態(tài)分布,取置信系數(shù)t=3,則最后結(jié)果的極限誤差為:lim3 . 31 . 133xx5、寫出最后測量結(jié)果:lim3 . 3101875oxaa 測量誤差是表明測量結(jié)果偏離真值的差值,它客觀存在但人們無法準(zhǔn)確得到。例如:測量結(jié)果可能非常接近真值(誤差很小),但由于認(rèn)識不足,人們賦予的值卻落在一個(gè)較大區(qū)間(誤差

11、)內(nèi),另一方面測量結(jié)果可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離真值(誤差很大),而人們賦予的值卻落在一個(gè)較小區(qū)間(誤差)內(nèi)。 如何較準(zhǔn)確地確定一個(gè)這樣的區(qū)間,即這個(gè)區(qū)間表征被測量之值與真值之間的分散性?就是說,測量結(jié)果可信的程度在什么水平上?根據(jù)現(xiàn)代計(jì)量學(xué)觀點(diǎn),計(jì)量或測量結(jié)果可信的程度是需要通過分析和評定來確定的。 上述數(shù)據(jù)處理結(jié)果表示存在的問題:第二節(jié)測量不確定度一、研究不確定度的必要性 誤差概念和誤差分析在用于評定測量結(jié)果時(shí),有時(shí)顯得既不完備,也難于操作。 一種更為完備合理、可操作性強(qiáng)的評定測量結(jié)果的方法。 尋求尋求誕生誕生測量不確定度 v19271927年德國物理學(xué)家海森堡提出測不準(zhǔn)關(guān)系,也稱為不年德國物理學(xué)家海森

12、堡提出測不準(zhǔn)關(guān)系,也稱為不確定度關(guān)系。確定度關(guān)系。 v19531953年年Y.BeersY.Beers在在誤差理論導(dǎo)引誤差理論導(dǎo)引一書中給出實(shí)驗(yàn)不確一書中給出實(shí)驗(yàn)不確定度。定度。 v19701970年年C.F.DietrichC.F.Dietrich出版了出版了不確定度、校準(zhǔn)和概率不確定度、校準(zhǔn)和概率。 v19731973年英國國家物理實(shí)驗(yàn)室的年英國國家物理實(shí)驗(yàn)室的J.E.BurnsJ.E.Burns等指出,當(dāng)討論等指出,當(dāng)討論測量準(zhǔn)確度時(shí),宜用不確定度。測量準(zhǔn)確度時(shí),宜用不確定度。 v19781978年國際計(jì)量局發(fā)出不確定度征求意見書,征求各國年國際計(jì)量局發(fā)出不確定度征求意見書,征求各國和國

13、際組織的意見。和國際組織的意見。 v19801980年,國際計(jì)量局提出了實(shí)驗(yàn)不確定度建議書年,國際計(jì)量局提出了實(shí)驗(yàn)不確定度建議書INC-1INC-1(19801980)。)。 二、不確定度的由來 v19811981年年1010月國際計(jì)量委員會提出了建議書(月國際計(jì)量委員會提出了建議書(CI-1981CI-1981),),同意同意INC-1INC-1。 v19861986年組成國際不確定度工作組,負(fù)責(zé)制定用于計(jì)量、年組成國際不確定度工作組,負(fù)責(zé)制定用于計(jì)量、生產(chǎn)、科學(xué)研究中的不確定度指南。生產(chǎn)、科學(xué)研究中的不確定度指南。 v19931993年出版了年出版了測量不確定度表示指南測量不確定度表示指南

14、(Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement,簡稱,簡稱GUM)。)。 v19991999年中國人民解放軍總裝備部批準(zhǔn)發(fā)布了年中國人民解放軍總裝備部批準(zhǔn)發(fā)布了GJB 3756-GJB 3756-99 99 測量不確定度的表示及評定測量不確定度的表示及評定。v19991999年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)發(fā)布了年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)發(fā)布了JJF 1059-1999 JJF 1059-1999 測量不確定度評定與表示測量不確定度評定與表示, ,這規(guī)范原則上等同采用了這規(guī)范原則上等同采用了GUMGUM的基本內(nèi)容。的基本內(nèi)容。二、不確定度的由

15、來 三、不確定度的應(yīng)用領(lǐng)域 (1 1)一些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢測、質(zhì)量保)一些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢測、質(zhì)量保證與控制,以及商品流通領(lǐng)域中的商品檢驗(yàn)等有證與控制,以及商品流通領(lǐng)域中的商品檢驗(yàn)等有關(guān)質(zhì)量監(jiān)督、質(zhì)量控制和建立質(zhì)量保證體系的質(zhì)關(guān)質(zhì)量監(jiān)督、質(zhì)量控制和建立質(zhì)量保證體系的質(zhì)量認(rèn)證活動;量認(rèn)證活動; (2 2)建立、保存、比較溯源于國家標(biāo)準(zhǔn)的各級)建立、保存、比較溯源于國家標(biāo)準(zhǔn)的各級標(biāo)準(zhǔn)、儀器和測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)、檢定、封緘和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、儀器和測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)、檢定、封緘和標(biāo)記等計(jì)量確認(rèn)活動;記等計(jì)量確認(rèn)活動;(3 3)基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域中的研究、開發(fā))基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域中的研究、開發(fā)和試驗(yàn)

16、,以及實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可活動;和試驗(yàn),以及實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可活動; (4 4)科學(xué)研究與工程領(lǐng)域內(nèi)的測量,以及與貿(mào))科學(xué)研究與工程領(lǐng)域內(nèi)的測量,以及與貿(mào)易結(jié)算、醫(yī)療衛(wèi)生、安全防護(hù)、環(huán)境與資源監(jiān)測易結(jié)算、醫(yī)療衛(wèi)生、安全防護(hù)、環(huán)境與資源監(jiān)測等有關(guān)的其他測量活動;等有關(guān)的其他測量活動; (5 5)用于對可以用單值和非單值表征被測量的)用于對可以用單值和非單值表征被測量的測量結(jié)果的評定,以及對測量和測量器具的設(shè)計(jì)測量結(jié)果的評定,以及對測量和測量器具的設(shè)計(jì)和合格評定。和合格評定。 三、不確定度的應(yīng)用領(lǐng)域 測量不確定度的定義引用引用ISO/IECISO/IEC導(dǎo)則導(dǎo)則2 2中的有關(guān)術(shù)語并采用下列定義:中的有關(guān)術(shù)語并采用下

17、列定義:1. 1. 測量測量 不確定度:不確定度:表征合理地賦予被測量之值的分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)。散性,與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。2. 2. 標(biāo)準(zhǔn)不確定度:標(biāo)準(zhǔn)不確定度:以標(biāo)準(zhǔn)偏差表示的測量不確定度。以標(biāo)準(zhǔn)偏差表示的測量不確定度。3. 3. 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度:合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度:當(dāng)測量結(jié)果是若干個(gè)其他分量當(dāng)測量結(jié)果是若干個(gè)其他分量求得時(shí),由其它各量的方差或(和)協(xié)方差算得的標(biāo)準(zhǔn)求得時(shí),由其它各量的方差或(和)協(xié)方差算得的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。不確定度。4. 4. 擴(kuò)展不確定度:擴(kuò)展不確定度:確定測量結(jié)果區(qū)間的量,合理賦予確定測量結(jié)果區(qū)間的量,合理賦予被測量之值分布的大

18、部分可望含于此區(qū)間。被測量之值分布的大部分可望含于此區(qū)間。第三節(jié)第三節(jié) 測量不確定度的評定和應(yīng)用測量不確定度的評定和應(yīng)用測量不確定度的評定物理實(shí)驗(yàn)中的不確定度,一般主要來源于測量方物理實(shí)驗(yàn)中的不確定度,一般主要來源于測量方法、測量人員、環(huán)境波動、測量對象變化等等。法、測量人員、環(huán)境波動、測量對象變化等等。計(jì)算不確定度是將可修正的系統(tǒng)誤差修正后,將計(jì)算不確定度是將可修正的系統(tǒng)誤差修正后,將各種來源的誤差按計(jì)算方法分為兩類,即各種來源的誤差按計(jì)算方法分為兩類,即 用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的不確定度(用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的不確定度(A A類)類) 非統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的不確定度(非統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的不確定度(B B類)類)A

19、類類B類類B類類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定A A類類 統(tǒng)計(jì)不確定度統(tǒng)計(jì)不確定度,是指可以采用是指可以采用統(tǒng)計(jì)方法統(tǒng)計(jì)方法(即具有隨機(jī)(即具有隨機(jī)誤差性質(zhì))計(jì)算的不確定度,如測量讀數(shù)具有分散性,測量時(shí)誤差性質(zhì))計(jì)算的不確定度,如測量讀數(shù)具有分散性,測量時(shí)溫度波動影響等等。這類統(tǒng)計(jì)不確定度通常認(rèn)為它是服從正態(tài)溫度波動影響等等。這類統(tǒng)計(jì)不確定度通常認(rèn)為它是服從正態(tài)分布規(guī)律,因此可以像計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差那樣,用分布規(guī)律,因此可以像計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差那樣,用“貝塞爾公式貝塞爾公式”計(jì)算被測量的計(jì)算被測量的A A類不確定度。類不確定度。A A類不確定度為類不確定度為 式中式中i i1 , 2 , 3 , n , 1 , 2

20、, 3 , n , 表示測量次數(shù)。表示測量次數(shù)。xASU) 1(2nnvnssix用其它非統(tǒng)計(jì)方法評定的用其它非統(tǒng)計(jì)方法評定的B B類分量類分量: :不能用統(tǒng)計(jì)方法只能用其他方法估算不能用統(tǒng)計(jì)方法只能用其他方法估算( (如儀器誤差如儀器誤差) )(1) B(1) B類評定的信息來源類評定的信息來源: :(2) B(2) B類評定的概率分布估計(jì)類評定的概率分布估計(jì)正態(tài)分布、正態(tài)分布、t t分布、均勻分布、三角分布、反正弦分布、均勻分布、三角分布、反正弦分布分布標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定(3)(3)計(jì)量器具的計(jì)量器具的B B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度類標(biāo)準(zhǔn)不確定度儀器誤差儀器誤差 的確定:的確定: A. A.由儀器的

21、準(zhǔn)確度表示由儀器的準(zhǔn)確度表示 B. B.由儀器的準(zhǔn)確度級別來計(jì)算由儀器的準(zhǔn)確度級別來計(jì)算 C. C.未給出儀器誤差時(shí)未給出儀器誤差時(shí)連續(xù)可讀儀器連續(xù)可讀儀器: :最小分度最小分度/2/2非連續(xù)可讀儀器非連續(xù)可讀儀器: :最小分度最小分度3儀Bu儀標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定由儀器的準(zhǔn)確度表示由儀器的準(zhǔn)確度表示由儀器的準(zhǔn)確度級別來計(jì)算)(008. 0%1 . 05 . 7V儀)(2 . 0%5 . 030mA儀電壓表電壓表(0.10.1級)級)電流表電流表(0.50.5級)級)米尺米尺:最小分度為:最小分度為1mm1mm連續(xù)可讀儀器連續(xù)可讀儀器mm.50 儀儀 mm.0050 儀儀 讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)顯微鏡:

22、最小分度為:最小分度為0.01mm0.01mm數(shù)字秒表數(shù)字秒表: :最小分度最小分度=0.01s=0.01ss01. 0儀非連續(xù)可讀儀器非連續(xù)可讀儀器連續(xù)可讀儀器連續(xù)可讀儀器 與與 非連續(xù)可讀儀器非連續(xù)可讀儀器測量不確定度的合成(1)直接測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成)直接測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成 NiNjijiijicuuuu120,12ijNiicuu(2)間接測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成)間接測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成 NiNjixjxiijjixiicyuuxfxfuxfu122)(Nixiicyuxfu122)(),.,(21Nxxxfy 測量不確定度的合成測量結(jié)果及其測量不確定度的表達(dá)n引入不確定度概

23、念后,測量結(jié)果的完整表達(dá)式中應(yīng)引入不確定度概念后,測量結(jié)果的完整表達(dá)式中應(yīng)包含包含測量值和不確定度;測量值和不確定度;單位;單位;置信度。置信度。 (1)(1)用合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度表示用合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度表示n合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度仍然是標(biāo)準(zhǔn)差,它表征了測量結(jié)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度仍然是標(biāo)準(zhǔn)差,它表征了測量結(jié)果的分散性。果的分散性。 n適用范圍適用范圍: :基礎(chǔ)計(jì)量學(xué)研究、量值的國際對比等?;A(chǔ)計(jì)量學(xué)研究、量值的國際對比等。(2)(2)用擴(kuò)展不確定度表示用擴(kuò)展不確定度表示n擴(kuò)展不確定度是為提供測量結(jié)果一個(gè)區(qū)間的要求而擴(kuò)展不確定度是為提供測量結(jié)果一個(gè)區(qū)間的要求而附加的不確定度,是由合成不確定度的倍數(shù)來表示附加的

24、不確定度,是由合成不確定度的倍數(shù)來表示的,即,通常取的,即,通常取2 2和和3 3,取決于被測量的重要性、效,取決于被測量的重要性、效益和風(fēng)險(xiǎn)。益和風(fēng)險(xiǎn)。 n我國的我國的國家計(jì)量規(guī)范國家計(jì)量規(guī)范JJG1027-91JJG1027-91測量誤差及數(shù)據(jù)測量誤差及數(shù)據(jù)處理處理中把中把 作為廣泛采用的約定概率,作為廣泛采用的約定概率,n當(dāng)當(dāng) 取時(shí),可不必注明。取時(shí),可不必注明。 95. 0P95. 0P測量結(jié)果及其測量不確定度的表達(dá)(2)(2)用擴(kuò)展不確定度表示用擴(kuò)展不確定度表示n非正態(tài)分布的置信概率與合成不確定度的倍數(shù)。非正態(tài)分布的置信概率與合成不確定度的倍數(shù)。n不確定度對應(yīng)置信概率的規(guī)范表示。不確

25、定度對應(yīng)置信概率的規(guī)范表示。 n測量結(jié)果不確定度的有效數(shù)字修約。測量結(jié)果不確定度的有效數(shù)字修約。n通常約定不確定度最多用兩位數(shù)字表示,且僅當(dāng)首通常約定不確定度最多用兩位數(shù)字表示,且僅當(dāng)首位為位為1 1或或2 2時(shí)保留兩位。尾數(shù)采用時(shí)保留兩位。尾數(shù)采用“只進(jìn)不舍只進(jìn)不舍”的原的原則,在運(yùn)算過程中只需取兩位數(shù)字計(jì)算即可。則,在運(yùn)算過程中只需取兩位數(shù)字計(jì)算即可。 測量結(jié)果及其測量不確定度的表達(dá)測量不確定度與誤差的區(qū)別n測量不確定度和誤差是計(jì)量學(xué)中研究的基本命題,測量不確定度和誤差是計(jì)量學(xué)中研究的基本命題,也是計(jì)量測試人員經(jīng)常運(yùn)用的重要概念之一。它也是計(jì)量測試人員經(jīng)常運(yùn)用的重要概念之一。它直接關(guān)系著測

26、量結(jié)果的可靠程度和量值傳遞的準(zhǔn)直接關(guān)系著測量結(jié)果的可靠程度和量值傳遞的準(zhǔn)確一致。首先要明確的是測量不確定度與誤差二確一致。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。者之間概念上的差異。測量不確定度與誤差的區(qū)別n測量不確定度測量不確定度表征被測量的真值所處量值范圍的評定。它表征被測量的真值所處量值范圍的評定。它按某一置信概率給出真值可能落入的區(qū)間。它可以是標(biāo)準(zhǔn)按某一置信概率給出真值可能落入的區(qū)間。它可以是標(biāo)準(zhǔn)差或其倍數(shù),或是說明了置信水準(zhǔn)的區(qū)間的半寬。它不是差或其倍數(shù),或是說明了置信水準(zhǔn)的區(qū)間的半寬。它不是具體的真誤差,它只是以參數(shù)形式定量表示了無法修正的具體的真誤差,它只是以參數(shù)形

27、式定量表示了無法修正的那部分誤差范圍。它來源于偶然效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)的不完善那部分誤差范圍。它來源于偶然效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)的不完善修正,是用于表征合理賦予的被測量值的分散性參數(shù)。不修正,是用于表征合理賦予的被測量值的分散性參數(shù)。不確定度按其獲得方法分為確定度按其獲得方法分為A A、B B兩類評定分量。兩類評定分量。A A類評定分類評定分量是通過觀測列統(tǒng)計(jì)分析作出的不確定度評定,量是通過觀測列統(tǒng)計(jì)分析作出的不確定度評定,B B類評定類評定分量是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)或其他信息進(jìn)行估計(jì),并假定存在近似的分量是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)或其他信息進(jìn)行估計(jì),并假定存在近似的“標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差”所表征的不確定度分量。所表征的不確定度分量。 n

28、誤差誤差多數(shù)情況下是指多數(shù)情況下是指測量誤差測量誤差,它的傳統(tǒng)定義是測量,它的傳統(tǒng)定義是測量結(jié)果與被測量真值之差。通??煞譃閮深悾合到y(tǒng)誤差結(jié)果與被測量真值之差。通常可分為兩類:系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。誤差是客觀存在的,它應(yīng)該是一個(gè)確定和隨機(jī)誤差。誤差是客觀存在的,它應(yīng)該是一個(gè)確定的值,但由于在絕大多數(shù)情況下,真值是不知道的,的值,但由于在絕大多數(shù)情況下,真值是不知道的,所以真誤差也無法準(zhǔn)確知道。我們只是在特定的條件所以真誤差也無法準(zhǔn)確知道。我們只是在特定的條件下尋求最佳的真值近似值,并稱之為約定真值。下尋求最佳的真值近似值,并稱之為約定真值。 測量不確定度與誤差的區(qū)別測量不確定度測量不確定度與與測

29、量誤差測量誤差的主要有以下幾方面區(qū)別:的主要有以下幾方面區(qū)別:(1)(1)評定目的的區(qū)別:評定目的的區(qū)別: 測量不確定度測量不確定度為的是表明被測量值的分散性;為的是表明被測量值的分散性; 測量誤差測量誤差為的是表明測量結(jié)果偏離真值的程度。為的是表明測量結(jié)果偏離真值的程度。測量不確定度與誤差的區(qū)別(2)(2)評定結(jié)果的區(qū)別:評定結(jié)果的區(qū)別: 測量不確定度測量不確定度是無符號的參數(shù),用標(biāo)準(zhǔn)差或標(biāo)準(zhǔn)差是無符號的參數(shù),用標(biāo)準(zhǔn)差或標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)或置信區(qū)間的半寬表示,由人們根據(jù)實(shí)驗(yàn)、資料、的倍數(shù)或置信區(qū)間的半寬表示,由人們根據(jù)實(shí)驗(yàn)、資料、經(jīng)驗(yàn)等信息進(jìn)行評定,可以通過經(jīng)驗(yàn)等信息進(jìn)行評定,可以通過A A,B

30、B兩類評定方法定量兩類評定方法定量確定;確定; 測量誤差測量誤差為有正號或負(fù)號的量值,其值為測量結(jié)果為有正號或負(fù)號的量值,其值為測量結(jié)果減去被測量的真值,由于真值未知,往往不能準(zhǔn)確得到,減去被測量的真值,由于真值未知,往往不能準(zhǔn)確得到,當(dāng)用約定真值代替真值時(shí),只可得到其估計(jì)值。當(dāng)用約定真值代替真值時(shí),只可得到其估計(jì)值。測量不確定度與誤差的區(qū)別(3)(3)影響因素的區(qū)別:影響因素的區(qū)別: 測量不確定度測量不確定度由人們經(jīng)過分析和評定得到,因而與人由人們經(jīng)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(rèn)識有關(guān);們對被測量、影響量及測量過程的認(rèn)識有關(guān); 測量誤差測量誤差是客觀存在的,不受外

31、界因素的影響,不以是客觀存在的,不受外界因素的影響,不以人的認(rèn)識程度而改變;人的認(rèn)識程度而改變; 因此,因此,在進(jìn)行不確定度分析時(shí),應(yīng)充分考慮各種影響在進(jìn)行不確定度分析時(shí),應(yīng)充分考慮各種影響因素,并對不確定度的評定加以驗(yàn)證。否則由于分析估因素,并對不確定度的評定加以驗(yàn)證。否則由于分析估計(jì)不足,可能在測量結(jié)果非常接近真值計(jì)不足,可能在測量結(jié)果非常接近真值( (即誤差很小即誤差很小) )的的情況下評定得到的不確定度卻較大,也可能在測量誤差情況下評定得到的不確定度卻較大,也可能在測量誤差實(shí)際上較大的情況下,給出的不確定度卻偏小。實(shí)際上較大的情況下,給出的不確定度卻偏小。 測量不確定度與誤差的區(qū)別(4

32、)(4)按性質(zhì)區(qū)分上的區(qū)別:按性質(zhì)區(qū)分上的區(qū)別: 測量不確定度測量不確定度不確定度分量評定時(shí)一般不必區(qū)分其不確定度分量評定時(shí)一般不必區(qū)分其性質(zhì),若需要區(qū)分時(shí)應(yīng)表述為:性質(zhì),若需要區(qū)分時(shí)應(yīng)表述為:“由隨機(jī)效應(yīng)引入的由隨機(jī)效應(yīng)引入的不確定度分量不確定度分量”和和“由系統(tǒng)效應(yīng)引入的不確定度分由系統(tǒng)效應(yīng)引入的不確定度分量量”; 測量誤差測量誤差按性質(zhì)可分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差兩類,按性質(zhì)可分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差兩類,按定義隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差都是無窮多次測量情況下按定義隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差都是無窮多次測量情況下的理想概念。的理想概念。 測量不確定度與誤差的區(qū)別(5)(5)對測量結(jié)果修正的區(qū)別:對測量結(jié)果修正

33、的區(qū)別: “ “不確定度不確定度”一詞本身隱含為一種可估計(jì)的值,它不是指一詞本身隱含為一種可估計(jì)的值,它不是指具體的、確切的誤差值,雖可估計(jì),但卻不能用以修正量值,具體的、確切的誤差值,雖可估計(jì),但卻不能用以修正量值,只可在已修正測量結(jié)果的不確定度中考慮修正不完善而引入的只可在已修正測量結(jié)果的不確定度中考慮修正不完善而引入的不確定度;不確定度; 而而系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差的估計(jì)值如果已知則可以對測量結(jié)果進(jìn)行修正,的估計(jì)值如果已知則可以對測量結(jié)果進(jìn)行修正,得到已修正的測量結(jié)果。得到已修正的測量結(jié)果。 一個(gè)量值經(jīng)修正后,可能會更靠近真值,但其不確定度不一個(gè)量值經(jīng)修正后,可能會更靠近真值,但其不確定度不但

34、不減小,有時(shí)反而會更大。這主要還是因?yàn)槲覀儾荒艽_切的但不減小,有時(shí)反而會更大。這主要還是因?yàn)槲覀儾荒艽_切的知道真值為多少,僅能對測量結(jié)果靠近或離開真值的程度進(jìn)行知道真值為多少,僅能對測量結(jié)果靠近或離開真值的程度進(jìn)行估計(jì)而已。估計(jì)而已。測量不確定度與誤差的區(qū)別測量不確定度的評定和應(yīng)用依據(jù)依據(jù)JJF1059-1999,對測量不確定度各分量評定時(shí),對測量不確定度各分量評定時(shí),列表說明,做流程圖:列表說明,做流程圖:開 始建 立 數(shù) 學(xué) 模 型 確 定 被 測 量求 測 得 數(shù) 據(jù) 的 最 佳 值列 出 不 確 定 度 的 來 源標(biāo) 準(zhǔn) 不 確 定 度分 量 的 確 定A類B類列 表評 定 擴(kuò) 展 不

35、 確 定 度計(jì) 算 合 成 不 確 定 度標(biāo) 準(zhǔn) 不 確 定 度 計(jì) 算 是 否 完 成提 出 不 確 定 度 報(bào) 告結(jié) 束否是測量不確定度的評定和應(yīng)用例例1 1:對某被測物進(jìn)行:對某被測物進(jìn)行1010次等精度測量(重復(fù)性測次等精度測量(重復(fù)性測量),儀器分辨率量),儀器分辨率2m2m,儀器檢定證書給出不確定,儀器檢定證書給出不確定度是標(biāo)準(zhǔn)差的度是標(biāo)準(zhǔn)差的2 2倍(包含因子倍(包含因子2 2),其值為),其值為50m50m,測量數(shù)據(jù)列下表,進(jìn)行測量不確定度的測量數(shù)據(jù)列下表,進(jìn)行測量不確定度的A A類和類和B B類類評定,并給出測量結(jié)果。評定,并給出測量結(jié)果。 序號mmmmmm-mm1999.76999.79-0.030.00092999.77-0.020.00043999.78-0.010.00014999.75-0.040.00165999.800.010.00016999.800.010.00017999.820.030.00098999.810.020.00049999.830.040.001610999.820.030.0009ixxixx2)(xxi

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