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      質(zhì)量工程師考試輔導(dǎo):測量誤差與測量不確定度的聯(lián)系

      考試網(wǎng)(mcjgcyingcheng.com)  2009年10月28日  
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      測量誤差與測量不確定度的區(qū)別
       。1)量值由二者各自的定義可知,測量誤差是一個量值,其符號只有一個,非正即負,且不能為正負(±);而測量不確定度的含義為一種區(qū)間,其符號恒為正。
       。2)誤差是一個定性概念,而不確定度是一個定量概念。從表面上看,測量誤差是測得值減去真值,是一個定量概念。但實際上,由于被測量的真值是未知的理想化概念,因而誤差也無法確切得知。只有通過某種方法對真值有一個約定時,誤差才有量的概念。而測量不確定度則可以利用成熟的統(tǒng)計方法,完成對測量結(jié)果質(zhì)量的評定,是可定量計算的。
       。3)誤差是客觀存在的,不依人們的認識程度而改變;不確定度與人們對被測量和影響量及測量過程的認識程度有關(guān)。從本質(zhì)上講,測量誤差反映的是測得值與真值的偏離,因此他只屬于給定的測量結(jié)果,不論測量方法和測量條件如何,同一被測量的相同的測量結(jié)果,均有相同的誤差。而測量不確定度并不表示這種偏離程度,他只反映對被測量值認識的不足,在重復(fù)性條件下,不同結(jié)果可以有相同的不確定度。
       。4)測量誤差和測量不確定度的來源不同。誤差按其來源可分為:測量裝置的基本誤差、非標(biāo)準(zhǔn)工作條件下增加的附加誤差、測量原理及實際操作不完善引起的方法誤差、被測量值隨時間變化產(chǎn)生的誤差、被測量因影響量變化引起的誤差、人員有關(guān)的誤差等。
        測量不確定度的可能來源有:被測量的定義不完整;被測量定義值的復(fù)現(xiàn)不理想;被測量的樣本不能完全代表定義的被測量;環(huán)境條件的不完善或?qū)y量過程受環(huán)境條件影響認識不足;使用模擬式儀表時,人員的讀數(shù)偏差;測量器具的分辨力和識別門限的限制;測量標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的給出值的不準(zhǔn)確;數(shù)據(jù)處理時所引用的常數(shù)或其他參數(shù)的不準(zhǔn)確;測量系統(tǒng)、測量方法、測量程序的不完善;在相同條件下,被測量重復(fù)觀測值的隨機變化;誤差修正的不完善。
       。5)測量誤差按出現(xiàn)于測量結(jié)果中的規(guī)律分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差。粗大誤差應(yīng)予剔除。隨機誤差和系統(tǒng)誤差均是無窮多次測量時的理想概念。測量不確定度不按性質(zhì)分類,不存在“隨機不確定度”和“系統(tǒng)不確定度”。需要時,可表述為“由隨機影響引入的不確定度分量”和“由系統(tǒng)影響引入的不確定度分量”。不確定度評定時,要剔除測量值中的異常值。不確定度的評定方法可分為A類評定和B類評定。A類不確定度是用統(tǒng)計分布方法評定的不確定度,B類不確定度是用其他方法評定的不確定度。需要說明的是,將標(biāo)準(zhǔn)不確定度區(qū)分為A類、B類的目的,只是說明計算方式不同,以便于研究,并非說明兩種方法所得的分量不確定度在本質(zhì)上存在差異! 
      (6)測量誤差由各誤差分量的代數(shù)和合成,而測量不確定度當(dāng)分量彼此獨立時,為分量的方根和,必要時加入?yún)f(xié)方差。
       。7)測量誤差的實驗標(biāo)準(zhǔn)差來源于某給定的測量結(jié)果,所表述的并非被測量的估計值的隨機誤差;而測量不確定度的實驗標(biāo)準(zhǔn)差來源于合理賦予被測量值,即大量的測量結(jié)果,表述同一觀測列中任一個估計值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。
        (8)已知系統(tǒng)誤差的估計值時,可以對測量結(jié)果進行修正,得到修正后的測量結(jié)果。但不能用不確定度對測量結(jié)果進行修正。對已進行誤差修正的測量結(jié)果,測量不確定度評定時應(yīng)考慮修正不完善引入的不確定度分量。
      測量不確定度較測量誤差在評定測量結(jié)果中的優(yōu)勢
       。1)系統(tǒng)誤差和隨機誤差一方面在某些情況下特別是條件較為復(fù)雜時難以區(qū)分;另一方面,兩類誤差在一定條件下亦會相互轉(zhuǎn)化;同時受測量人員主觀判斷的影響,很難一致;在很多時候,不能全面掌握系統(tǒng)誤差的信息。測量不確定度按評定方法分類避免了測量誤差按性質(zhì)分類所引起的混亂和不統(tǒng)一。
       。2)由于測量不確定度只與測量條件有關(guān),在相同條件下對同一被測量進行連續(xù)多次測量所得一系列測得值可能不同,但都有相同的不確定度。而測量誤差只與測量結(jié)果有關(guān),測量列中每個測得值都有各自的測量誤差,假設(shè)不存在系統(tǒng)誤差和粗大誤差,只考慮隨機誤差,由于每個測得值所含隨機誤差無法確定,故只能以統(tǒng)一的極限值代之?梢姀倪壿嬌现v,測量不確定度的概念較為合理、簡略,易于接受。
       。3)由于測量不確定度避免了作為理想概念而不可知的真值,且只與測量條件有關(guān),故他可通過對影響測量的諸多因素的分析得出,較之測量誤差更便于量化評定。
        (4)由于測量不確定度是絕對值,避免了測量誤差中隨機誤差的表述與誤差定義不相符的矛盾。
        (5)測量誤差與測量不確定度都是測量結(jié)果質(zhì)量評定的方法,但兩者的出發(fā)點不同。測量不確定度是利用分散性尺度來評價測量結(jié)果質(zhì)量,而誤差則是以測量結(jié)果與真值(或者是約定值)的差別來評價測量結(jié)果的質(zhì)量。不同的出發(fā)點導(dǎo)致了評價方法上的一系列不同。由于被測量真值往往不可知,誤差的定義不夠明確,從而衍生出一系列問題。如誤差的分類不統(tǒng)一,計算誤差的方法不統(tǒng)一,隨機誤差和系統(tǒng)誤差的爭議等,以及不同地區(qū)不同專業(yè)對以誤差表示的測量結(jié)果認識不統(tǒng)一,往往引起經(jīng)濟或貿(mào)易上的糾紛。但不確定度定義明確、清晰,對測量結(jié)果分散性進行評價,能夠使用貝塞爾法、最大殘差法、最小二乘法,以及參數(shù)、方差合成定理、誤差傳播定律等成熟經(jīng)典的統(tǒng)計方法,形成一套對測量結(jié)果評定的相對嚴密而完善的方法。
      測量不確定度與誤差的聯(lián)系
        不確定度與誤差是兩個截然不同的概念,但他們之間有著密切的聯(lián)系。
       。1)誤差是不確定度的基礎(chǔ),盡管不確定度概念的引入使誤差分類的界限及其轉(zhuǎn)化的問題淡化了,但評定和計算不確定度,還有賴于必要的誤差分析。只有對各個誤差源的性質(zhì)、分布進行合理的分析和處理,才能確定出各分量的不確定度和合成不確定度。
       。2)不確定度是誤差的綜合和發(fā)展,不確定度概念的引入使不能確切知道的誤差轉(zhuǎn)化為一個可以定量計算的指標(biāo)附在測量結(jié)果中,從而使測量結(jié)果的質(zhì)量有了一個統(tǒng)一的比較標(biāo)準(zhǔn)。
        用測量不確定度評價測量結(jié)果較之測量誤差科學(xué)、合理,他避免了由原誤差表示易引起的混淆,使誤差理論科學(xué)發(fā)展的結(jié)果,必將會滲透到各種科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的測量領(lǐng)域。

       

      來源:考試網(wǎng)-質(zhì)量工程師考試

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