|
|
|
标准砝码计量的计量误差与不确定度的重要关系
上海九津砝码厂————
标准砝码计量的计量误差与不确定度的重要关系
测量误差和测量不确定度的重要区别
(1)测量误差和测量不确定度两者**根本的区别在于定义上的差别。
误差表示测量结果对真值的偏离量，因此它是一个确定的差值，在数轴上表示为一个点。
而测量不确定度表示被测量之值的分散性，它以分布区间的半宽度表示，因此在数轴上它表示一个区间。
(2)按出现于测量结果中的规律，误差通常分为**误差和系统误差两类。
**误差表示测量结果与无限多次测量结果的平均值(也称为总体均值)之差，而系统误差则是无限多次测量结果的平均值与真值之差，因此它们都是对应于无限多次测量的理想概念。
由于实际上只能进行有限次测量，因此只能用有限次测量的平均值，即样本均值作为无限多次测量结果平均值的估计值。
也就是说，在实际工作中我们只能得到**误差和系统误差的估计值。
而不确定度是根据对标准不确定度的评定方法不同而分成A类评定和B类评定两类，它们与“**误差”和“系统误差”的分类之间不存在简单的对应关系。“**”和“系统”表示两种不同的性质，而“A类”和“B类”表示两种不同的评定方法。
目前，**上一致认为，为避免误解和混淆，不再使用“**不确定度”和“系统不确定度”这两个术语(这两个术语在采用不确定度概念的初期，曾被许多人经常使用，并且**今还有不少人在不正确地使用)。
在进行测量不确定度评定时，一般不**区分各不确定度分量的性质。若**须要区分时，也应表示为“由**效应引入的不确定度分量”或“由系统效应引入的不确定度分量”。
(3)误差的概念与真值相联系，而系统误差和**误差又与无限多次测量的平均值有关，因此它们都是理想化的概念。实际上只能得到它们的估计值，因而误差的可操作性较差。而不确定度则可以根据实验、资料、经验等信息进行评定，从而是可以定量操作的。
(4)根据误差的定义，误差表示两个量的差值。
当测量结果大于真值时误差为正值，当测量结果小于真值时误差为负值。因此误差既不应当也不可能以“±”号的形式出现。而根据规定，不确定度以分散性区间的半宽度表示，且恒为正值，故在不确定度之前也不能冠以“±”号。即使不确定度是由方差经**后得到，也仅取其正值。
(5)误差和不确定度的合成方法不同。
误差是一个确定的值，因此对各误差
分量进行合成时，采用代数相加的方法。而不确定度表示一个区间，因此当对应于各不确定度分量的输入量彼此不相关时，用方和根法进行合成(也称为几何相加)，否则应考虑加入相关项。
(6)已知系统误差的估计值时，可以对测量结果进行修正，达到已修正的测量结果。修正值即为系统误差的反号。但不能用不确定度对测量结果进行修正。
对已修正测量结果进行不确定度评定时，应考虑修正不完善引入的不确定度分量，即应考虑修正值的不确定度。
(7)测量结果的不确定度表示在重复性或复现性条件下被测量之值的分散性，因此测量不确定度仅与测量方法有关、而与具体测得的数值大小无关。此处所述的测量方法应包括测量原理、测量仪器、测量环境条件、测量程序、测量人员、以及数据处理方法等。而根据定义，测量结果的误差仅与测量结果以及真值有关，而与测量方法无关。
例如，用钢板尺测量某一物体的长度，得到测量结果为14.5mm。如果为测量得**为准确而改用卡尺进行测量，并假设得到的测量结果仍为14.5mm。不少人可能会认为由于卡尺的测量准确度较高，而测量误差**小一些。
但实际上由于两者的测量结果相同，真值也相同，因此它们的测量误差是相同的。两者的测量不确定度则是不相同的，因为如果分别用两种方法进行多次重复测量的话，它们的测量结果的分散性无疑是不同的。
(8)测量结果的误差和测量结果的不确定度两者在数值上没有确定的关系。
虽然测量误差和测量不确定度都可用来描述测量结果，测量误差是描述测量结果对真值的偏离，而测量不确定度则描述被测量之值的分散性，但两者在数值上并无确定的关系。
测量结果可能**接近于真值，此时其误差很小，但由于对不确定度来源认识不足，评定得到的不确定度可能很大。也可能测量误差实际上较大，但由于分析估计不足，评定得到的不确定度可能很小，例如当存在还未发现的较大误差时。
(9)误差是通过实验测量得到的，而不确定度是通过分析评定得到的。
由于误差等于测量结果减去被测量的真值，因此只有在已知约定真值的条件下才能通过测量结果得到误差，因此误差是由测量得到的，而不可能由分析评定得到。
不确定度则可以通过分析评定得到，当然有时还得辅以**要的实验测量。
(10)误差和不确定度是两个不同的概念，测量得到的误差肯定不会有不确定度。
反之也是一样，评定得到的不确定度可能存在误差。例如，在测量仪器的检定或校准中，主要的目的是给出测量仪器的示值误差。
换句话说，示值误差就是检定或校准的测量结果，这时不确定度评定的目的就是要估算出所测得的示值误差的不确定度。反之，评定得到的不确定度也会存在误差，当知道不确定度的约定真值时，就可以得到不确定度的误差。
文件《测量不确定度表示指南》(GUM)给出了评定测量不确定度的基本方法，**领域的测量不确定度评定都应按GUM给出的方法进行。但在某些情况下也可以采用本领域内约定的简化或近似方法来评定测量不确定度。
例如，文件**/TS14253-2就给出了几何量测量领域评定测量不确定度的简化方法。
该文件定义用GUM方法评定得到的不确定度为约定真值不确定度，即不确定度的约定真值，而用该文件给出的近似方法评定得到的不确定度称为近似不确定度，因此它与约定真值不确定度之差就是所得测量不确定度的误差。
(11)对观测列进行统计分析得到的实验标准差表示该观测列中任一个被测量估计值的标准不确定度，并不表示被测量估计值的**误差。
(12)自由度是表示测量不确定度评定**程度的指标，它与评定得到的不确定度的相对标准不确定度有关。而误差则没有自由度的概念。
(13)当了解被测量的分布时，可以根据置信概率求出置信区间，而置信区间的半宽度则可以用来表示不确定度，而误差则不存在置信概率的概念。
上海九津砝码厂————
下一篇：标准砝码的起草征稿修订计划分析