測(cè) 量 不 確 定 度
科
普
篇
測(cè)量不確定度是與測(cè)量結(jié)果關(guān)聯(lián)的一個(gè)參數(shù),用于表征合理賦予被測(cè)量的值的分散性。它可以用于“不確定度"方式,也可以是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差(或其給定的倍數(shù))或給定置信度區(qū)間的半寬度。該參量常由很多分量組成,它的表達(dá)(GUM)中定義了獲得不確定度的不同方法。
前文回顧
測(cè) 量 不 確 定 度 丨 科普篇①
結(jié) 果
不確定度當(dāng)由方差得出時(shí),取其正平方根。當(dāng)分散性的大小用說(shuō)明了置信水準(zhǔn)的區(qū)間的半寬度表示時(shí),作為區(qū)間的半寬度取負(fù)值顯然也是毫無(wú)意義的。當(dāng)不確定度除以測(cè)量結(jié)果時(shí),稱之為相對(duì)不確定度,這是個(gè)無(wú)量綱量,通常以百分?jǐn)?shù)或10的負(fù)數(shù)冪表示。 [2]
認(rèn) 識(shí) 過(guò) 程
在測(cè)量不確定度的發(fā)展過(guò)程中,人們從傳統(tǒng)上理解它是“表征(或說(shuō)明)被測(cè)量真值所處范圍的一個(gè)估計(jì)值(或參數(shù))";也有一段時(shí)期理解為“由測(cè)量結(jié)果給出的被測(cè)量估計(jì)值的可能誤差的度量"。這些曾經(jīng)使用過(guò)的定義,從概念上來(lái)說(shuō)是一個(gè)發(fā)展和演變過(guò)程,它們涉及到被測(cè)量真值和測(cè)量誤差這兩個(gè)理想化的或理論上的概念(實(shí)際上是難以操作的未知量),而可以具體操作的則是現(xiàn)定義中測(cè)量結(jié)果的變化,即被測(cè)量之值的分散性。
早在七十年代初,國(guó)際上已有越來(lái)越多的計(jì)量學(xué)者認(rèn)識(shí)到使用“不確定度"代替“誤差"更為科學(xué),從此,不確定度這個(gè)術(shù)語(yǔ)逐漸在測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用。1978年國(guó)際計(jì)量局提出了實(shí)驗(yàn)不確定度表示建議書INC-1。1993年制定的《測(cè)量不確定度表示指南》得到了BIPM、OIML、ISO、IEC、IUPAC、IUPAP、IFCC七個(gè)國(guó)際組織的批準(zhǔn),由ISO出版,是國(guó)際組織的重要文獻(xiàn)。中國(guó)也已于1999年頒布了與之兼容的測(cè)量不確定度評(píng)定與表示計(jì)量技術(shù)規(guī)范。至此,測(cè)量不確定度評(píng)定成為檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室必重要的工作之一。
意 義
測(cè)量不確定度是一個(gè)新的術(shù)語(yǔ),它從根本上改變了將測(cè)量誤差分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的傳統(tǒng)分類方法,它在可修正的系統(tǒng)誤差修正以后,將余下的全部誤差劃分為可以用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的(A類分量)和其他方法估算的出類分量)兩類誤差。A類分量是用多次重復(fù)測(cè)量以統(tǒng)計(jì)方法算出的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ來(lái)表征,而B類分量是用其他方法估計(jì)出近似的“標(biāo)準(zhǔn)偏差"u來(lái)表征,并可像標(biāo)準(zhǔn)偏差那樣去處理u。若上述分量彼此獨(dú)立,通??捎梅讲詈铣傻姆椒ǖ贸龊铣刹淮_定度的表征值。由于不確定度是未定誤差的特征描述,故不能用于修正測(cè)量結(jié)果。[3]
不 確 定 度
不確定度的含義是指由于測(cè)量誤差的存在,對(duì)被測(cè)量值的不能肯定的程度。反過(guò)來(lái),也表明該結(jié)果的可信賴程度。它是測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)。不確定度越小,所述結(jié)果與被測(cè)量的真值愈接近,質(zhì)量越高,水平越高,其使用價(jià)值越高;不確定度越大,測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量越低,水平越低,其使用價(jià)值也越低。
在報(bào)告物理量測(cè)量的結(jié)果時(shí),必須給出相應(yīng)的不確定度,一方面便于使用它的人評(píng)定其可靠性,另一方面也增強(qiáng)了測(cè)量結(jié)果之間的可比性。
參 考 資 料
1. 沙定國(guó). 誤差分析與測(cè)量不確定度評(píng)定[M]. 中國(guó)計(jì)量出版社, 2003.
2. 邱英, 彭延齡. 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[J]. 機(jī)械工程師, 2007(4):60-62.
3. 張海濱, 王中宇, 劉智敏. 測(cè)量不確定度評(píng)定的驗(yàn)證研究[J]. 計(jì)量學(xué)報(bào), 2007, 28(3):193-197.