1.標(biāo)準(zhǔn)不確定度
以標(biāo)準(zhǔn)差表示的測量不確定度,稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度,用符號u表示,它不是由測量標(biāo)準(zhǔn)引起的不確定度,而是指不確定度以標(biāo)準(zhǔn)差來表征被測量之值的分散性。
由于測量結(jié)果的不確定度往往由許多原因引起,對每個不確定度來源評定的標(biāo)準(zhǔn)差,稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量有兩類評定方法,即A類評定和B類評定。
用對觀測列進(jìn)行統(tǒng)計分析的方法來評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度,稱為不確定度的A類評定,有時也稱為A類不確定度評定。所得到的相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度稱為A類不確定度分量,用符號uA表示。
用不同于對觀測列進(jìn)行統(tǒng)計分析的方法來評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度,稱為不確定度的B類評定,有時也稱為B類不確定度評定。所得到的相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度稱為B類不確定度分量,用符號uB表示。
當(dāng)測量結(jié)果是由若干個其他量的值求得時,測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,等于這些其他量的方差和協(xié)方差適當(dāng)和的正平方根,稱之為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度,用符號uc表示。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度是測量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差的估計值,它表征了測量結(jié)果的分散性。
2.擴(kuò)展不確定度
用標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)或說明了置信水平的區(qū)間的半寬表示的測量不確定度,稱為擴(kuò)展不確定度,通常用符號U表示。
擴(kuò)展不確定度確定的是測量結(jié)果的一個區(qū)間,合理地賦予被測量之值的分布的大部分可望包含于此區(qū)間。實際上,擴(kuò)展不確定度是由合成不確定度的倍數(shù)表示的測量不確定度,它是將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度擴(kuò)展了k倍得到的,即U=kuc,k稱為包含因子。通常情況下,k取2(或3)。
〔注〕假設(shè)測量結(jié)果是標(biāo)準(zhǔn)差為uc的正態(tài)分布,它位于〔-kuc,kuc〕之間的概率為2Φ(k)-1,取k=2、3時,2Φ(k)-1=95.45%、99.73%,當(dāng)取k=2.575時,2Φ(k)-1=9900%。
如果只知道,uc2的估計值sc2為自由度v的X2分布,則對于置信度為γ=1-α而言,k=tγ(ν),tγ(ν)是自由度為ν的t分布的γ=1-α分位數(shù)。
(二)測量不確定度的來源
測量過程中有許多引起測量不確定度的來源,它們可能來自以下十個方面:
1.對被測量的定義不完整或不完善
例如:定義被測量是一根標(biāo)稱值為1m的鋼棒的長度,若要求測準(zhǔn)到微米級,則被測量的定義就不夠完整,因為此時被測鋼棒受溫度和壓力的影響已較明顯,而這些條件沒有在定義中說明。由于定義的不完整,將使測量結(jié)果中引入溫度和壓力影響的不確定度。這時,完整的定義應(yīng)是:標(biāo)稱值為1m的鋼棒在25.0℃和101325 Pa時的長度。若在定義要求的溫度和壓力下測量,就可避免由此引起的不確定度。
2.實現(xiàn)被測量定義的方法不理想
如上例,被測量的定義雖然完整,但由于測量時溫度和壓力實際上達(dá)不到定義的要求(包括由于溫度和壓力的測量本身存在不確定度),使測量結(jié)果中引人了不確定度。