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摘 要:在量值传递与溯源过程中,数据处理是一个关键步骤。人们在使用误差理论的过程中,又发展出了不确定度概念,如何正确使用这两个概念,是基层计量人员需要解决的问题。
关键词:测量不确定度;误差;测量结果;区别
测量是人们认识自然、改造自然的基本手段之一,其目的在于获得被测对象的准确的量值。然而由于各种因素的影响,任何测量过程都不可能获得被测量的真值,而只能是在一定程度上使测量结果逼近真值。因此,一个完整的测量结果应包含被测量的量值(数值×计量单位)和对测得值可疑程度的说明。量值体现被测量的大小,而测得值的可疑程度反映了测量结果的准确性。如何更科学合理地表示测量结果的准确性,是测量工作的重要议题。
测量不确定度和误差直接关系着测量结果的可靠程度和量值传递的准确一致。然而,在日常的工作中由于概念不清,很容易将二者混淆或误用,本文重点论述二者之间的不同之处。
一、测量不确定度与误差二者之间概念上的差异
1.测量不确定度,它是表征被测量的真值所处量值范围的评定。它按某一置信概率给出真值可能落入的区间。它可以是标准差或其倍数,或是说明了置信水准的区间的半宽。它不是具体的真误差,它只是以参数形式定量表示无法修正的那部分误差范围。它来源于偶然效应和系统效应的不完善修正,是用于表征合理赋予的被测量值的分散性参数。不确定度按其获得方法分为A、B两类评定分量。A类评定分量是通过观测列统计分析作出的确定度评定;B类评定分量是依据经验或洞察力进行估计,并假定存在近似的“标准偏差”所表征的不确定分量。
2.误差,在多数情况下是指测量误差,它的传统定义的测量结果与被测量真值之差。误差是客观存在的,它应该的一个确定的值,但由于在绝大多数情况下,真值是不知道的,所以真误差也无法准确知道。我们只是在特定的条件下寻求最佳的真值似值,并称之为约定真值。根据误差的不同特性,通常分为两类:系统误差和偶然误差。
二、测量不确定度与误差二者之间的区别
1.由二者各自的定义可知,测量误差是一个量值,其符号只有一个,非正即负,且不能为正负(±);而测量不确定度的含义为一种区间,其符号恒为正。
2是二者评定目的不同。测量不确定度是对影响产生误差的分散性的估计,为的是表明测量值的分散性;测量误差为测量结果与其真值之差,为的是表明测量结果偏离真值的程度。
3.是二者影响因素不同。测量不确定度由人们经过分析和评定得到,因而与人们对被测量、影响量及测量过程的认识有关;测量误差是客观存在的,不受外界的影响,不以人的认识程度而改变。因引,在进行不确定度分析时,应充分考虑各种影响因素,并对不确定度的评定加以验证。否则由于分析估计不足,可能在测量结果非常接近真值(即误差很小)的情况下评定得到的不确定度却较大,也可能在测量误差实际上较大的情况下,给出的不确定度却偏小。
4.是二者按性质区分上不同。测量不确定度分量评定时一般不必区分其性质,若需要区分时应表述为:“由随机效应引入的不确定度分量”和“由系统效应引入的不确定度分量”;测量误差按性质可分为随机误差两类,按定义随机误差和系统误差都是无穷多次测量情况下的理想概念。
5.是二者对测量结果修正的不同。“不确定度”一词本身隐含为一种可估计的值,它不是指具体、确切的误差值,虽可估计,但却不能用以及修正量值,只可在己修正测量结果的不确定度中考虑修正不完善而引入的不确定度;而系统误差的估计值如果己知则可以对测量结果进行修正,得到己修正的测量结果。一个量值经修正后,可能会更靠近真值,但其不确定度不但不减小,有时反而会更大。这主要还是因为我们不能确切的知道真值为多少,仅能对测量结果靠近或离开真值的程度进行估计而己。
6.是二者评定结果不同。测量不确定度是无符号的参数,用标准差或标准差的倍数或置信区间的半宽表示,由人们根据实验、资料、经验等信息进行评定,可以通过A、B两类评定方法定量确定;测量误差是有正号或负号的量值,其值为没量结果减去被测量的真值,由于真值未知,往往不能准确得到,当用约定真值代替真值时,只可得到其估计值。
三、不确定度与误差是两个截然不同的概念,但他们之间有着密切的联系。
1。误差是不确定度的基础,尽管不确定度概念的引入使误差分类的界限及其转化的问题淡化了,但评定和计算不确定度,还有赖于必要的误差分析。只有对各个误差源的性质、分布进行合理的分析和处理,才能确定出各分量的不确定度和合成不确定度。
例如:测量仪器的特性可以用最大允许误差、示值误差等术语描述。在技术规范、堆积中规定的测量仪器允许误差的极限值,称为“最大允许误差”或“允许误差限”。它是制造厂对某种型号仪器所规定的示值误差的允许范围,而不是某一强仪器实际存在的误差。测量仪器的最大允许误差可在仪器说明书中查到,用娄和值或它们的组合形式表示。例如土0.1PV,土1%等。测量仪器的最大允许误差不是测量不是测量 不确定度,但可以作为测量不确定度评定的依。理结果中由测量认器引入的不确定度可根据该仪器的最大允许误差按B类评定方法评定。又如测量仪器的示值与对应输入量的约定真值之差,为测量仪器的示值误差。对于实特量具,示值就是其标称值。通常用高一等级油量标准所提供的或复出的量值,作为约定真值(常称校准值或标准值)。在检定工作中,当测量标准给出的标准值的扩展不确定度的被检仪器最大允许误差的1/3-1/10时,被检仪器的示值误差在规定的最大允许误差内,则可判为合格。、
2。不确定度是误差的综合和发展,不确定度概念的引入使不能确切知道的误差转化为一个可以定量计算的指标附在测量结果中,从而使测量结果的质量有了一个统一的比较标准。
结论:用测量不确定度评价测量结果较之测量误差科学、合理,他避免了由原误差表示易引起的混淆,使误差理论科学发展的结果,必将会渗透到各种科学技术和生产的测量领域。
关键词:测量不确定度;误差;测量结果;区别
测量是人们认识自然、改造自然的基本手段之一,其目的在于获得被测对象的准确的量值。然而由于各种因素的影响,任何测量过程都不可能获得被测量的真值,而只能是在一定程度上使测量结果逼近真值。因此,一个完整的测量结果应包含被测量的量值(数值×计量单位)和对测得值可疑程度的说明。量值体现被测量的大小,而测得值的可疑程度反映了测量结果的准确性。如何更科学合理地表示测量结果的准确性,是测量工作的重要议题。
测量不确定度和误差直接关系着测量结果的可靠程度和量值传递的准确一致。然而,在日常的工作中由于概念不清,很容易将二者混淆或误用,本文重点论述二者之间的不同之处。
一、测量不确定度与误差二者之间概念上的差异
1.测量不确定度,它是表征被测量的真值所处量值范围的评定。它按某一置信概率给出真值可能落入的区间。它可以是标准差或其倍数,或是说明了置信水准的区间的半宽。它不是具体的真误差,它只是以参数形式定量表示无法修正的那部分误差范围。它来源于偶然效应和系统效应的不完善修正,是用于表征合理赋予的被测量值的分散性参数。不确定度按其获得方法分为A、B两类评定分量。A类评定分量是通过观测列统计分析作出的确定度评定;B类评定分量是依据经验或洞察力进行估计,并假定存在近似的“标准偏差”所表征的不确定分量。
2.误差,在多数情况下是指测量误差,它的传统定义的测量结果与被测量真值之差。误差是客观存在的,它应该的一个确定的值,但由于在绝大多数情况下,真值是不知道的,所以真误差也无法准确知道。我们只是在特定的条件下寻求最佳的真值似值,并称之为约定真值。根据误差的不同特性,通常分为两类:系统误差和偶然误差。
二、测量不确定度与误差二者之间的区别
1.由二者各自的定义可知,测量误差是一个量值,其符号只有一个,非正即负,且不能为正负(±);而测量不确定度的含义为一种区间,其符号恒为正。
2是二者评定目的不同。测量不确定度是对影响产生误差的分散性的估计,为的是表明测量值的分散性;测量误差为测量结果与其真值之差,为的是表明测量结果偏离真值的程度。
3.是二者影响因素不同。测量不确定度由人们经过分析和评定得到,因而与人们对被测量、影响量及测量过程的认识有关;测量误差是客观存在的,不受外界的影响,不以人的认识程度而改变。因引,在进行不确定度分析时,应充分考虑各种影响因素,并对不确定度的评定加以验证。否则由于分析估计不足,可能在测量结果非常接近真值(即误差很小)的情况下评定得到的不确定度却较大,也可能在测量误差实际上较大的情况下,给出的不确定度却偏小。
4.是二者按性质区分上不同。测量不确定度分量评定时一般不必区分其性质,若需要区分时应表述为:“由随机效应引入的不确定度分量”和“由系统效应引入的不确定度分量”;测量误差按性质可分为随机误差两类,按定义随机误差和系统误差都是无穷多次测量情况下的理想概念。
5.是二者对测量结果修正的不同。“不确定度”一词本身隐含为一种可估计的值,它不是指具体、确切的误差值,虽可估计,但却不能用以及修正量值,只可在己修正测量结果的不确定度中考虑修正不完善而引入的不确定度;而系统误差的估计值如果己知则可以对测量结果进行修正,得到己修正的测量结果。一个量值经修正后,可能会更靠近真值,但其不确定度不但不减小,有时反而会更大。这主要还是因为我们不能确切的知道真值为多少,仅能对测量结果靠近或离开真值的程度进行估计而己。
6.是二者评定结果不同。测量不确定度是无符号的参数,用标准差或标准差的倍数或置信区间的半宽表示,由人们根据实验、资料、经验等信息进行评定,可以通过A、B两类评定方法定量确定;测量误差是有正号或负号的量值,其值为没量结果减去被测量的真值,由于真值未知,往往不能准确得到,当用约定真值代替真值时,只可得到其估计值。
三、不确定度与误差是两个截然不同的概念,但他们之间有着密切的联系。
1。误差是不确定度的基础,尽管不确定度概念的引入使误差分类的界限及其转化的问题淡化了,但评定和计算不确定度,还有赖于必要的误差分析。只有对各个误差源的性质、分布进行合理的分析和处理,才能确定出各分量的不确定度和合成不确定度。
例如:测量仪器的特性可以用最大允许误差、示值误差等术语描述。在技术规范、堆积中规定的测量仪器允许误差的极限值,称为“最大允许误差”或“允许误差限”。它是制造厂对某种型号仪器所规定的示值误差的允许范围,而不是某一强仪器实际存在的误差。测量仪器的最大允许误差可在仪器说明书中查到,用娄和值或它们的组合形式表示。例如土0.1PV,土1%等。测量仪器的最大允许误差不是测量不是测量 不确定度,但可以作为测量不确定度评定的依。理结果中由测量认器引入的不确定度可根据该仪器的最大允许误差按B类评定方法评定。又如测量仪器的示值与对应输入量的约定真值之差,为测量仪器的示值误差。对于实特量具,示值就是其标称值。通常用高一等级油量标准所提供的或复出的量值,作为约定真值(常称校准值或标准值)。在检定工作中,当测量标准给出的标准值的扩展不确定度的被检仪器最大允许误差的1/3-1/10时,被检仪器的示值误差在规定的最大允许误差内,则可判为合格。、
2。不确定度是误差的综合和发展,不确定度概念的引入使不能确切知道的误差转化为一个可以定量计算的指标附在测量结果中,从而使测量结果的质量有了一个统一的比较标准。
结论:用测量不确定度评价测量结果较之测量误差科学、合理,他避免了由原误差表示易引起的混淆,使误差理论科学发展的结果,必将会渗透到各种科学技术和生产的测量领域。