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標(biāo)題: 測量誤差、測量準(zhǔn)確度、測量儀器的準(zhǔn)確度的不確定度分析 [打印本頁]

作者: sysjlsgl 時間: 2008-9-11 16:15
標(biāo)題: 測量誤差、測量準(zhǔn)確度、測量儀器的準(zhǔn)確度的不確定度分析
JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》雖已頒布實施多年，但多年來在實際操作中，大家對涉及的測量誤差、測量準(zhǔn)確度、測量儀器的準(zhǔn)確度等概念仍存在模糊認(rèn)識。本文對這些常用概念的理解及其在不確定度分析中的應(yīng)用作一研究和討論。

一、關(guān)于測量誤差

1.誤差定義:測量結(jié)果減去被測量真值。
顯然，誤差是一個確定的值，是客觀存在的測量結(jié)果與真值之差。但由于真值不能確定，故誤差無法準(zhǔn)確知道。我們實際工作中使用的是約定真值，得到的誤差也只是個近似值。
從誤差定義中可知，誤差只與測量結(jié)果有關(guān)，而與測量程序、測量原理、測量條件無關(guān)。對同一被測量，不論采用哪種程序或方法，只要得出相同的測量結(jié)果，其誤差必然相同。
誤差的分量按其性質(zhì)可劃分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，其合成為代數(shù)和，故具有一個符號，或正或負(fù)，誤差絕不可能出現(xiàn)正負(fù)號(±)。
2.以上分析可知，誤差與不確定度是兩個不同的概念，不確定度是說明分散性的一個參數(shù)，是人們經(jīng)過分析和評定得到的，與人們的認(rèn)識程度有關(guān)。如果測量結(jié)果非常接近真值，也就是說其誤差很小，但由于人們認(rèn)識不足，評定得到的不確定度可能較大；還有可能測量誤差實際上較大，由于分析估計不足給出的不確定度卻偏小。
同一被測量無論測量程序、測量條件如何，只要測量結(jié)果相同，則誤差就相同。不同的測量結(jié)果卻可能有相同的不確定度。例如:被測量m重復(fù)條件下測量次數(shù)n=5，得到這5個測量結(jié)果中，任意結(jié)果(mi)的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差相同。
不確定度恒為正，不存在符號問題，同時不確定度評定方法分為A類與B類。二者沒有性質(zhì)的區(qū)別。不確定度分量的合成為方和根。
3.最大允許誤差通常也稱為允差，它是技術(shù)規(guī)范、規(guī)程中規(guī)定的測量儀器允許誤差的極限值，是制造廠對某種測量儀器所規(guī)定的示值誤差的允許范圍，而不是某一臺儀器實際存在的誤差。測量儀器的最大允許誤差可在儀器說明書中查到，用數(shù)值表示時也具有正負(fù)號(±)。通常用絕對誤差、相對誤差、引用誤差或它們的組合形式表示。例如:±0.1mV、±2%、±1×10-4滿量程、±(0.1%讀數(shù)+0.1ns)等。

二、關(guān)于測量準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度定義:測量結(jié)果與被測量真值之間的一致程度。
“一致程度”是一個定性概念，不可定量描述。定性意味著可以用準(zhǔn)確度高低來定性地表示測量質(zhì)量。各種形式的擴(kuò)展不確定度及相對擴(kuò)展不確定度，才是定量說明測量結(jié)果的質(zhì)量。諸如“準(zhǔn)確度”、“精密度”、“測量精確度”等詞都具有定性的概念，“精密度”在JJF1001-1998中已不再出現(xiàn)，最好不再使用。

三、關(guān)于測量儀器的準(zhǔn)確度

1.定義:測量儀器給出接近于真值的響應(yīng)能力。
測量儀器的準(zhǔn)確度一般劃分為等和級，又稱準(zhǔn)確度等級。“準(zhǔn)確度等級”定義為:符合一定的計量要求，使誤差在規(guī)定限以內(nèi)的測量儀器級別。對測量儀器的定性評定中，用等與級的概念表述方便、實用。
2.在測量不確定度估算中，針對不同的等與級有不同的估算方法。
(1)按“等”使用的儀器的不確定度計算
①“等”根據(jù)擴(kuò)展不確定度確定，表明測出的實際值擴(kuò)展不確定度的檔次。
②通常證書給出準(zhǔn)確度等別時，按規(guī)程所規(guī)定的該等別的擴(kuò)展不確定度大小，一般采用正態(tài)分布或t分布來計算標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u，此時的u已包含了其上一級校準(zhǔn)所帶來的不確定度。因此，上一等別的校準(zhǔn)的不確定度不需要再考慮。
③按“等”使用的指示類儀器，使用時要對示值進(jìn)行修正或使用標(biāo)準(zhǔn)曲線；量具要使用其實際值。所以要考慮儀器長期穩(wěn)定性的影響。通常把連續(xù)幾次校準(zhǔn)周期之間的差值(取平均)作為不確定度的一個分量。
④若環(huán)境條件偏離參考條件或校準(zhǔn)條件時，要考慮由此而引起的不確定度分量。
(2)按級使用的儀器的不確定度計算
①“級”根據(jù)示值誤差確定，表示示值誤差的檔次。
②按“級”使用，即按儀器的標(biāo)稱值使用。
③通常證書給出準(zhǔn)確度級別時，按規(guī)程所規(guī)定的該級別的最大允許誤差，進(jìn)行B類評定。將最大允許誤差之模作為區(qū)間半寬來處理，一般采用均勻分布。例如:最大允許誤差為±A，則
④按“級”使用的指示類儀器，直接使用其示值而不需要進(jìn)行修正；量具使用其標(biāo)稱值。所以，可以認(rèn)為儀器的示值誤差中已包含了儀器長期穩(wěn)定性的影響，不必考慮儀器長期穩(wěn)定性引起的不確定度。
⑤按“級”使用的儀器，使用時環(huán)境條件只要不超出允許使用范圍，儀器示值誤差就始終沒有超出示值允差的要求，在這種情況下，不必考慮環(huán)境條件引起的不確定度分量。

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