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测量不确定度知识系列(一):与测量误差的区别

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-06-18
核心提示:测量不确定度(measurement uncertainty简称不确定度(uncertainty),其定义为:根据所用到的信息,表征赋予被测量值分散性的非负参数。
   近期和实验员朋友们聊天,发现很多人竟然不了解测量不确定度!!!在此整理测量不确定度的相关知识,以供大家参考。
 
  测量不确定度(measurement uncertainty简称不确定度(uncertainty),其定义为:根据所用到的信息,表征赋予被测量值分散性的非负参数。
 
  看完定义后,一脸茫然,还是不知道什么是测量不确定度???
 
  为了方便理解,这里引入大家都熟悉的概念--测量误差。测量不确定度和测量误差是误差理论中的两个重要概念,它们都是评价测量结果质量高低的重要指标,都可以作为测量结果的精度评定参数,因此常常被混淆和误用。
 
  测量误差表示测量结果偏离真值的程度,它客观存在但人们无法准确得到。测量不确定度是合理表示测量结果分散性的参数,由人们对测量过程的分析和评估得到的,因而与人们的认识程度有关。例如,测量结果可能非常接近真值(误差很小),但由于认识不足,人们赋予的不确定度落在一个较大的区间内。也可能实际上测量误差很大,但由于分析估计不足,给出的不确定度偏小。
 
  测量误差和测量不确定度的主要区别如下:

项目

测量误差

测量不确定度

定义内涵

表示测量结果偏离真值,是一个差值。在数轴上表示为一个点

由随机效应和系统效应引起测量结果的分散性,是一个区别值。在数轴上表示为一个区间

表达符号

非正即负,或零

恒取正值,当用方差求得时取正平方根值

量值

客观存在,不以人的认识程度而改变

客观存在,但与人们对被测量、影响因素及测量过程的认识有关,在给定条件下可以计算

评定

(可操作性)

由于真值未知,不能准确评定。当用约定真值代替真值时,可得到测量误差估计值

在给定条件下,根据实验、资料、经验等信息进行定量评定

分量

按出现于测量结果中的规律,分为随机误差和系统误差

按评定方法分为不确定度A类评定和B类评定,或“由随机效应引入的不确定度分量”,两类知识评定方式不同而已,并无本质差别

分量的合成

各误差分量的代数和

当各分量彼此独立时为分量的方和根;当分量相关时,需考虑其协方差

自由度

不存在

存在,可作为不确定度评定可靠程度的指标

置信概率

不存在

有,特别是B类不确定度和扩展不确定度的评定,可按置信概率给出置信区间

与测量结果的关系

有关,针对某个测量值,不同测量结果误差不同

无关,测量不确定度不导自测量结果。不论测量结果是否相同,都可以有相同或不同的测量不确定度

应用

已知系统误差的估计值时可对测量结果进行修正,得被测量的最佳估计

不能对测量结果修正,与测量结果一起表示在一定概率水平被测量值的范围。对已修正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

 

虽然测量不确定度与误差有着以上种种不同,但它们仍存在着密切的联系。不确定度的概念是误差理论的应用和拓展,而误差分析依然是测量不确定度评估的理论基础,在估计B类分量时,更是离不开误差分析。例如测量仪器的特性可以用最大允许误差、示值误差等术语描述。

 

从测量不确定度的词义上理解,意味着对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度。测量不确定度是定量说明测量结果质量的一个参数,它并不意味着对测量结果有效性的怀疑,而是表示对测量结果有效性的信任程度。

 
 
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