計量測量的不確定度詳解
發(fā)布人：傳感器技術(shù)
時(shí)間：2023-07-29
來(lái)源：工程師
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測量是科學(xué)技術(shù)、工農業(yè)生產(chǎn) 、國內外貿易以致日常生活各個(gè)領(lǐng)域中不可缺的一項工作。測量的目的是確定被測量的值并獲取測量結果。測量結果的質(zhì)量往 往會(huì )直接影響國家和企業(yè)的經(jīng)濟利益，測量結果的質(zhì)量也是科學(xué)實(shí)驗成敗的重 要因素之一 。因此在報告測量結果時(shí)，必須對其質(zhì)量給出定量的說(shuō)明 。以確定 測量結果的可信程度 。
流量計的流量測量
測量不確定度，是近年來(lái)對測量結果的誤差表述。大家知道，任何測量都不可能絕對準確，都必然有誤差，而誤差也不可能準確知道。因此測量不確定度是對被測量的真值所處范圍的評定結果，所以在進(jìn)行測量的說(shuō)明和使用測量結果時(shí)，都必須考慮測量不確定度。
測量不確定度
根據國家計量技術(shù)規范：JJF1059-2012《測量不確定度評定與表示》中定義是：“表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯(lián)系的參數”。此參數可以是諸如標準偏差，或其倍數，或說(shuō)明了置信水平的區間的半寬度。測量不確定度由多個(gè)分量組成。其中一些分量可用測量列結果的統計分析估算，并用實(shí)驗標準偏差表征。另一些分量則可用基于經(jīng)驗或其它信息的假定概率分布估算，也可用標準偏差表征。測量結果應理解為被測量之值的最佳估計，而所有的不確定度分量均貢獻給了分散性，包括那些由系統效應引起的（如與修正值和參考標準有關(guān)的）分量。這就是說(shuō)，測量不確定度是一個(gè)估計值，用它來(lái)表征被測量真值所處的量值范圍。換言之，它表示測量結果附近的一個(gè)范圍或區間，而被測量真值以一定的概率落于其中。所以，它是對測量結果質(zhì)量?jì)?yōu)劣的一種評定：測量結果愈接近真值，其質(zhì)量愈高，則測量不確定度愈小，反之，測量結果愈遠離真值，其質(zhì)量愈低，則測量不確定度愈大。從計量學(xué)的觀(guān)點(diǎn)看，一切測量結果不但要附有計量單位，而且還必須附有測量不確定度，才算是完整的測量報告，沒(méi)有單位的數據不能表征被測量的大小，沒(méi)有不確定度的測量結果不能判定測量技術(shù)的水平和測量結果的質(zhì)量，從而失去或減弱測量結果的可比性。測量不確定度與測量誤差的關(guān)系“測量不確定度”是合理地表征被測量分散程度的一個(gè)參數。它與誤差緊密相連但卻有區別：測量誤差定義為測量結果與其真值之差，這是一個(gè)理想化的概念，因它的真值常常不能確切地知道，假如知道它的修正值（或更精確的近似值），則可修正該測量結果，使其更接近真值。測量不確定度是對影響產(chǎn)生誤差的分散性的估計，即它是用以表示測量結果分散區間的量值，也就是描述未定誤差特征的量值，是可以用估計方法求出的?！安淮_定度”不是指具體的、確切的誤差值，雖可估計出，但卻不能用于修正量值。 測量誤差與測量不確定度的主要區別
| 序號 | 測量誤差 | 測量不確定度 |
| 1 | 有正號或負號的量值，其值為測量結果減去被測量的真值。 | 無(wú)符號的參數，用標準差或標準差的倍數或置信區間的半寬表示 |
| 2 | 以真值為中心，說(shuō)明測量結果與真值的差異程度。（表明測量結果偏離真值） | 以測量結果為中心，評估測量結果與被測量【真】值相符合的程度。（表明被測量值的分散性） |
| 3 | 客觀(guān)存在，不以人的認識程度而改變 | 與人們對被測量、影響量及測量過(guò)程的認識有關(guān) |
| 4 | 由于真值未知，往往不能準確得到，當用約定真值代替真值時(shí)，可以得到其估計值 | 可以由人們根據實(shí)驗、資料、經(jīng)驗等信息進(jìn)行評定，從面是可以定量確定。評定方法有A,B兩類(lèi) |
| 5 | 按性質(zhì)可分為隨機誤差和系統誤差兩類(lèi)，按定義隨機誤差和系統誤差都是無(wú)窮多次測量情況下的理想概念 | 不確定度分量評定時(shí)一般不必區分其性質(zhì)，若需要區分時(shí)應表述為：“由隨機效應引入的不確定度分量”和“由系統效應引入的不確定度分量” |
| 6 | 已知系統誤差的估計值時(shí)可以對測量結果進(jìn)行修正，得到已修正的測量結果 | 不能用不確定度對測量結果進(jìn)行修正，在已修正測量結果的不確定度中應考慮修正不完善而引入的不確定度 |
不確定度相關(guān)聯(lián)詞的定義
標準不確定度：
用標準偏差表示的測量結果的不確定度，稱(chēng)為標準不確定度。按照估計方法的不同，它可分為兩類(lèi)：用統計方法計算者，稱(chēng)為A類(lèi)標準不確定度，或稱(chēng)為標準不確定度的A類(lèi)估算法；不同于A(yíng)類(lèi)的其它方法計算者，稱(chēng)為B類(lèi)標準不確定度，或稱(chēng)為標準不確定度的B類(lèi)估算法。將標準不確定度區分為A類(lèi)和B類(lèi)的目的，只說(shuō)明計算方法的不同，以便于研究，并非表明兩種方法得到的分量在本質(zhì)上存在差異，兩種方法均基于概率分布。合成標準不確定度：根據其它一些量值的測量結果的標準不確定度求出被測結果的標準不確定度，它等于各項分量標準不確定度的平方和的正平方根，即通常所說(shuō)的方和根。擴展不確定度，又稱(chēng)總不確定度：是指定義測量結果區間的有關(guān)量，即被測量的值以某一可能性（即置信水平）落入該區間中。擴展不確定度一般是該區間的半寬，我們過(guò)去常說(shuō)誤差界限與此類(lèi)似。覆蓋因子：為獲得控制不確定度，作為合成標準不確定度乘數的數字因子。亦可以說(shuō)，它是擴展不確定度與合成標準不確定度的比值，過(guò)去用3σ表示極限誤差，其中的“3”有些類(lèi)似于覆蓋因子。測量不確定度的分類(lèi)
1、按測量不確定度的表示方法分為：
標準不確定度；
合成標準不確定度；
擴展不確定度。
1、公司計量標準的建立，復查審核，必須對標準的測量不確定度進(jìn)行分析、評定，并寫(xiě)出建標或標準復查的技術(shù)報告。2、新產(chǎn)品投產(chǎn)前，必須編制計量器具配備計劃，對產(chǎn)品的關(guān)鍵參數的工藝、質(zhì)量檢測進(jìn)行不確定度分析。3、客戶(hù)要求對所出具的檢測數據給出不確定度分析時(shí)，需進(jìn)行不確定度分析。4、如果檢測數據不作評定產(chǎn)品或服務(wù)質(zhì)量的最終憑據，或測量精度要求不高，可根據實(shí)際需要進(jìn)行不確定度分析。分析時(shí)，可參照《測量設備選用指南》提供的方法進(jìn)行粗略分析。5、能源、經(jīng)營(yíng)、安全環(huán)保和工業(yè)衛生有關(guān)參數的檢測中測量設備計劃編制工作時(shí)，一般不進(jìn)行分析。如果所配的測量設備明顯偏離有關(guān)技術(shù)標準的要求，或者要求進(jìn)行不確定度分析時(shí)，應進(jìn)行不確定度的分析。6、當采用低值易耗，一次性檢定的測量設備進(jìn)行檢測時(shí)，除非特殊要求可不進(jìn)行不確定度分析。
影響測量不確定度的因素
測量中產(chǎn)生誤差的因素很多，也就是說(shuō)，影響測量不確定度的因素很多，這些因素有：
儀器的誤差；
測量標準帶來(lái)的誤差；
被測對象本身造成的誤差；
環(huán)境的誤差；
測量方法帶來(lái)的誤差；
操作者帶來(lái)的誤差。
被測量的定義不完善；
被測量定義復現不理想；
測量樣本不能代表定義的被測量；
沒(méi)有充分了解環(huán)境條件對測量過(guò)程的影響，或環(huán)境條件測量不完善；
模擬或儀表讀數時(shí)有人為偏移；
測量標準或標準物質(zhì)的值不準確；
儀器分辨率或鑒別力閾有限；
根據外部源得出并在數據簡(jiǎn)化計算中使用常數及其它參數不準確；
測量方法和測量過(guò)程中引入的近似值及假設；
在同一條件下被測量重復測量值中的變化。
測量不確定度，在施工、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、能源、安全環(huán)保、工業(yè)衛生的計量檢測當中，都時(shí)時(shí)存在，通過(guò)對測量設備的配備，實(shí)施檢測以及在說(shuō)明和使用檢測結果時(shí)對不確定度進(jìn)行分析，是對測量設備的測量給出接近真值的響應能力能否滿(mǎn)足施工、生產(chǎn)的需要的一種評定。通過(guò)此種評定，我們就能在既滿(mǎn)足施工、生產(chǎn)的技術(shù)要求，又節約資金，達到提高工程產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源消耗，提高測量設備的使用效率，減少因錯配、錯用測量設備而造成不必要的浪費，爭創(chuàng )更好效益的目的。
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