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测量误差和测量不确定度
来源: | 作者:david | 发布时间: 2021-03-11 | 291 次浏览 | 分享到:

掌握测量不确定度和测量误差的概念并了解误差的合成和测量不确定度的计算和评定方法
说明

由于各种因素的影响,任何一种测量都不可避免地存在误差,测量的不准确,测量结果就会分散,分散程度用不确定度来表征。所有的测量都存在不确定度问题,不确定度越小,测量结果的准确度越高。

测量结果

赋予一个被测量的一组量值及任何其他可用的相关信息。

测量结果通常表示为一个单一量值和一个测量不确定度。如果为某种目的,认为测量不确定度可以忽略时,测量结果可以表示为一个单一量值,在很多场合,这是测量结果表达常用的方法。

测量准确度

测量结果与被测量真值之间的一致性。

测量准确度不是一个量,也不是给出一个数值。当一个测量器具有较小的测量误差,可以被称为具有较高的准确度

:术语“测量准确度”不应用作“测量正确度”,术语“测量精密度”不应用作“测量准确度”,但测量准确度和这两者有关;测量准确度有时可以理解为被测量的测量值之间的接近程度。

测量精密度

在规定条件下,对一个量进行重复测量所得到的量值间的一致性。

在数值上,测量精密度通常可以通过不精密的测量表示为在规定测量条件下的标准偏差、方差和变异系数。

测量重复性

在重复性测量条件下的测量精密度

测量再现性

在一组包括不同的地点、操作者和测量系统等条件在内的测量条件。

测量的可追溯性

测量结果通过文件规定的不间断的校准链将其与规定的参照对象联系起来的特性,每个链环均对测量不确定度有贡献。

测量可追溯性的前提是预先建立了校准等级制度。

测量不确定度

基于所用信息,表征赋予被测量的量值的分散性的非负参数。(VIM

测量误差

被测量值减去参考量值。测量误差的概念可以用于:

a) 当存在一个单一的参考值可以参考,这发生在如果校准是借助一个其量值具有可以忽略的测量不确定度的测量标准进行的,或给出一个约定真值时,这时测量误差是已知的;

b) 如果被测量假设用一个**的真值或一组其范围可以忽略的真值表示,这时测量误差是未知的。测量误差不应和制造误差或错误混淆。

测量仪器的特性

1、测量仪器

用于单独或与一个或多个辅助装置一起进行测量的装置。

能够单独的使用的测量仪器是一个测量系统。

测量仪器可以是一个指示式测量仪器或实物量具。

2、测量系统

一个或多个测量仪器和常常是其他装置的组合,包括任何试剂、电源,装配和调整到给出信息以用来得到在规定的范围内的特定类别量的被测量值。

3、测量范围

由能在规定条件下具有规定测量不确定度的给定测量仪器或测量系统测量的同种量值的组合。

4、*大允许测量误差

对给定的测量、测量仪器或测量系统,对应于一个已知的参考量值,由规范、规程允许的测量误差极限值。

规范、规程等所允许的测量误差极限值。指在规定的参考条件下,测量仪器在技术标规定的允许误差的极限值。实际就是各计量性能所要求的*大许误差值。简称为*大允许误差,也可称为测量仪的*大允许误差

l  通常,术语*大允许误差或误差极限用语有2个极值的情况。

l  术语公差不应用来指定“*大允许误差”

5、测量系统分辨率

能够引起测量系统相应示值的可以察觉的变化的被测量的*小变化。测量系统的分辨率可能取决于如噪声(内外部)或摩擦。也可能取决于被测量值。

测量误差

测量误差是由测量赋予被测量的值与其真值之差

误差

被测量值减去参考量值。“测量误差”的概念可以用于:

a) 当存在一个单一的参考值可以参考,这发生在如果校准是借助一个其量值具有可以忽略的测量不确定度的测量标准进行的,或给出一个约定真值时,这时测量误差是已知的;

b) 如果被测量假设用一个**的真值或一组其范围可以忽略的真值表示,这时测量误差是未知的。测量误差不应和制造误差或错误混淆。


**误差

测量误差有时称为测量的**误差。

误差分类

l  系统误差:在重复条件下对同一个量进行多次测量时,**值和符号保持不变的误差,或在条件改变时,按一定的规律变化的误差。

l  随机误差:在相同条件下,多次测量同一量值时,以不可预计的方式变化的误差。

l  粗大误差:超出规定条件下预期的误差,即明显歪曲测量结果的误差。

测量仪器的特性

1、测量仪器

用于单独或与一个或多个辅助装置一起进行测量的装置。

能够单独的使用的测量仪器是一个测量系统。

测量仪器可以是一个指示式测量仪器或实物量具。

2、测量系统

一个或多个测量仪器和常常是其他装置的组合,包括任何试剂、电源,装配和调整到给出信息以用来得到在规定的范围内的特定类别量的被测量值。

3、测量范围

由能在规定条件下具有规定测量不确定度的给定测量仪器或测量系统测量的同种量值的组合。

4、*大允许测量误差

对给定的测量、测量仪器或测量系统,对应于一个已知的参考量值,由规范、规程允许的测量误差极限值。

规范、规程等所允许的测量误差极限值。指在规定的参考条件下,测量仪器在技术标规定的允许误差的极限值。实际就是各计量性能所要求的*大许误差值。简称为*大允许误差,也可称为测量仪的*大允许误差

l  通常,术语*大允许误差或误差极限用语有2个极值的情况。

l  术语公差不应用来指定“*大允许误差”

5、测量系统分辨率

能够引起测量系统相应示值的可以察觉的变化的被测量的*小变化。测量系统的分辨率可能取决于如噪声(内外部)或摩擦。也可能取决于被测量值。

测量不确定度

l  表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。

l  基于所用信息,表征赋予被测量的量值的分散性的非负参数。

l  测量不确定度包括诸如与修正有关的来自系统的分量和测量标准的指定量值以及定义不确定度等分量。有时估计的系统效应不作修正,代之以引入相关测量不确定度分量.

l  一般地,对一组给定信息,测量不确定度可以理解为和赋予被测量的声明量值相联系。这个声明值的修改导致相关不确定度的修改。

误差和不确定度

区分误差和不确定度很重要,因为误差定义为:被测量的单位结果和真值之差。由于真值往往不知道,故误差是一个理想的概念,不可能被确切地知道。但不确定度是可以一个区间的形式表示,如果是为一个分析过程和所规定样品类型做评估时,可适用于其所描述的所有测量值。因此,测量误差与测量不确定度无论从定义、评定方法、合成方法、表达形式、分量的分类等方面均有区别。下表为测量误差与不确定度的对比表

误差

不确定度

量的定义

测量结果减真值

测量结果的分散性、分布区间的半宽。

与测量结果的关系

针对给定测量结果不同结果误差不同

合理赋予被测量之值均有相同不确定度。不同测量结果,不确定度可以相同。

与测量条件的关系

与测量条件、方法、程序无关,只要测量结果不变,误差也不变。

条件、方法、程序改变时,测量不确定度必定改变而不论测量结果如何。

表达形式

差值,有一个符号:正或负

标准偏差、标准偏差的几倍、置信区间的半宽,恒为正值

分量的划分

按出现于测量结果中的规律分为随机误差与系统误差。

按评定的方法划分为A类和B类。两类不确定度分量无本质区别。

分量的合成

代数和

方和根,必要时引入协方差

置信概率

不存在

一般,如需要,可以给出。