测量不确定度的科学评定及相关概念浅析

    我们进行各种测量时,不可能得到绝对正确的测量结果(真值),只能得到被测量的约定真值。测量不确定度就是对测量结果的正确性或准确度的“可疑程度”的定量表征。因此无论在哪个领域进行的测量,在给出测量结果时必须给出测量不确定度,以确定测量结果的可信程度,这样附有测量不确定度的测量结果才是完整并具有实际意义的。

    一、测量不确定度的概念

    测量不确定度是表征合理赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。

    1·测量不确定度按照其评定方法可分为A、B两类:

    A类评定是对观测列用统计分析的方法,以标准差表征;B类评定是不同于A类的其他方法的评定,以估计的标准差表征。

    A、B分类的目的是表明不确定度评定的两种方法,仅为了讨论方便,并不意味着两类评定方法之间存在着本质上的区别。它们都基于概率分布,并都用方差或标准差表示。

    2·不确定度的表示形式有绝对、相对两种。绝对形式的不确定度与被测量的量纲相同;相对形式的不确定度没有量纲。

    3·测量不确定度与误差的关系

    不确定度分为A、B类,误差分为偶然、系统误差。不确定度和误差有着一定的对应关系。A类可能是偶然误差(如重复测量中的变化),也可能是系统误差(如上一级基准由统计方法得到的不确定度值);B类可能是偶然误差(如估计室内温度波动影响),也可能是系统误差(如所用常数的不确定度)。

    不确定度和误差是两个不同的概念,测量不确定度是表示测量结果分散性的参数,是人们对测量结果的分析和评定得到的,因此与人们的认识程度有关。而误差是测量结果减去被测量的真值之差。两者区别见表1。

    二、产生测量不确定度的主要因素

    产生测量不确定度的原因有:

    1·对被测量对象的定义不完整;

    2·实现被测量定义方法的不理想;

    3·样本的代表性不够,即被测量的样本不能完全代表所定义的被测量;

    4·对测量过程中环境影响认识不全或对环境条件的测量与控制不完善;

    5·对模拟式仪器的读数存在人为偏差;

    6·测量仪器的计量性能的局限性;

    7·赋予计量标准和标准物质的不准确;

    8·引用的数据或其他参数的不确定与测量方法和测量程序有关的近似性和假定性;

    9·在表面上完全相同的条件下,被测量在重复观测中的变化。

    三、B类评定不确定度的基本评定方法

    A类不确定度是通过测量列的观测值用贝塞尔公式求得实验标准差S_(xi),平均值的实验标准差S (x)-作为标准不确定度,自由度为v=n-1,方法较简单,本文主要介绍B类不确定度的基本评定方法。