测量不确定度——-用于表征测量结果可靠性程度的参数

    一、引　　言

    随着科学技术的发展,越来越多的工程需要借助于各种测量手段取得的测试数据来评估其质量。由于测量方法的不完善、测试仪器及人员素质等因素的影响,任何测量都不可避免地存在着测量误差。因此任何测试结果仅局限于取得测量值是无意义的,必须同时对测量值可能含有的误差大小或范围作出估计,这样的测量结果才完整而有意义。

    随着现代科技、工业和商贸的发展,经典误差理论向现代误差理论变迁,用测量不确定度来表示测量结果的可靠性程度已越来越被人们认可和接受。研究误差的分布规律及其合成方法,正确评估测量不确定度,不仅可指导正确选择测试仪器,优化测量过程,降低测试成本,提高测量结果的可靠性,而且能使所进行的试验数据高效地服务于工程实际,并促进测试技术与方法的发展与完善。

    二、测量不确定度概念

    测量的目的是确定被测量的值。由于测量的不完善会使测得值与被测量真值存在差异,这个差异就是测量误差。测量误差定义为测量值减被测量之真值。测量误差的绝对值越大,测得值偏离真值就越远,测量的准确度就越低。对一个具体的测量测量误差是客观存在的,但被测量真值是未知的理想概念,因此测量误差也是一个理想的概念。在一般情况下测量误差的准确值是未知且也不可能得知的,这样对测量误差的具体定量计算就难易操作。

    测量不确定度就是用于表示由于测量误差的存在而对测得值不能肯定(或可疑)的程度的一个参数。测量不确定度定义为与测量结果相联系的参数,用来表征合理地赋予被测值的分散性。这个参数可用标准偏差,标准偏差的若干倍或置信区间的半宽度表示。不确定度越小,其测量结果的可靠性越高,使用价值也越大。测量不确定度的概念和体系是在误差理论的基础上建立和完善的,它对测量结果的质量给出了定量性的评述,测量不确定度与测量误差是对同一事件从已知与未知二个不同角度来进行描述的二个参数。

    测量不确定度的实质是分散性。测量程序以及其中的一些环节,都使测量结果出现不一致(分散)。它们都是一种不确定度,或者是分量,或者是部分合成。因此对被测量Y的任一个测量结果Y_i不存在分散性,而是当采用同一测量程序对Y进行重复测量时,所得到的若干测量结果Y_i出现了分散,用不确定度定量表达的这种分散与Y_i无关,而只与测量程序有关,也就是说,相同的测量程序所得出的不同测量结果,具有相同的不确定度。测量不确定度是给定测量程序下所得到的被测量的测量结果的分散性(彼此不一致的定量表达)。