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測量的目的是為了確定被測量的量值。測量結(jié)果的質(zhì)量(品質(zhì))是量度測量結(jié)果可信程度的最重要的依據(jù)。測量不確定度就是對測量結(jié)果質(zhì)量的定量表征,測量結(jié)果的可用性很大程度上取決于其不確定度的大小。所以,測量結(jié)果表述必須同時包含賦予被測量的值及與該值相關(guān)的測量不確定度,才是完整并有意義的。
表征合理地賦予被測量之值的分散性、與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù),稱為測量不確定度。從詞義上理解,"不確定度"即懷疑或不肯定,因此,廣義上說,測量不確定度意味著對測量結(jié)果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度。實際上,由于測量不完善和人們認識的不足,所得的被測量值具有分散性,即每次測得的結(jié)果不是同一值,而是以一定的概率分散在某個區(qū)域內(nèi)的多個值。雖然客觀存在的系統(tǒng)誤差是一個相對確定的值,但由于我們無法完全認知或掌握它,而只能認為它是以某種概率分布于某區(qū)域內(nèi)的,且這種概率分布本身也具有分散性。測量不確定度正是一個說明被測量之值分散性的參數(shù),測量結(jié)果的不確定度反映了人們在對被測量值準確認識方面的不足。即使經(jīng)過對已確定的系統(tǒng)誤差的修正后,測量結(jié)果仍只是被測量值的一個估計值,這是因為,不僅測量中存在的隨機因素將產(chǎn)生不確定度,而且,不完全的系統(tǒng)因素修正也同樣存在不確定度。
不要把誤差與不確定度混為一談。測量不確定度表明賦予被測量之值的分散性,是通過對測量過程的分析和評定得出的一個區(qū)間。測量誤差則是表明測量結(jié)果偏離真值的差值。經(jīng)過修正的測量結(jié)果可能非常接近于真值(即誤差很小),但由于認識不足,人們賦予它的值卻落在一個較大區(qū)間內(nèi)(即測量不確定度較大)。
為了表征賦予被測量之值的分散性,測量不確定度往往用標準差表示。在實際使用中,由于人們往往希望知道測量結(jié)果的置信區(qū)間,因此測量不確定度也可用標準差的倍數(shù)或說明了置信水平的區(qū)間的半寬表示。為了區(qū)分這兩種不同的表示方法,分別稱它們?yōu)闃藴什淮_定度和擴展不確定度。
本小節(jié)涉及的某些內(nèi)容與概念需用概率統(tǒng)計的概念與術(shù)語,可參見《質(zhì)量專業(yè)理論與實務(wù)(中級)》第一章。
1.標準不確定度
以標準差表示的測量不確定度,稱為標準不確定度,用符號u表示,它不是由測量標準引起的不確定度,而是指不確定度以標準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準差,稱為標準不確定度分量。標準不確定度分量有兩類評定方法,即A類評定和B類評定。
用對觀測列進行統(tǒng)計分析的方法來評定標準不確定度,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)的標準不確定度稱為A類不確定度分量,用符號uA表示。
用不同于對觀測列進行統(tǒng)計分析的方法來評定標準不確定度,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)的標準不確定度稱為B類不確定度分量,用符號uB表示。
當測量結(jié)果是由若干個其他量的值求得時,測量結(jié)果的標準不確定度,等于這些其他量的方差和協(xié)方差適當和的正平方根,稱之為合成標準不確定度,用符號uc表示。合成標準不確定度是測量結(jié)果標準差的估計值,它表征了測量結(jié)果的分散性。
2.擴展不確定度
用標準差的倍數(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,稱為擴展不確定度,通常用符號U表示。
擴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,它是將合成標準不確定度擴展了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)果是標準差為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)。
測量的目的是為了確定被測量的量值。測量結(jié)果的質(zhì)量(品質(zhì))是量度測量結(jié)果可信程度的最重要的依據(jù)。測量不確定度就是對測量結(jié)果質(zhì)量的定量表征,測量結(jié)果的可用性很大程度上取決于其不確定度的大小。所以,測量結(jié)果表述必須同時包含賦予被測量的值及與該值相關(guān)的測量不確定度,才是完整并有意義的。
表征合理地賦予被測量之值的分散性、與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù),稱為測量不確定度。從詞義上理解,"不確定度"即懷疑或不肯定,因此,廣義上說,測量不確定度意味著對測量結(jié)果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度。實際上,由于測量不完善和人們認識的不足,所得的被測量值具有分散性,即每次測得的結(jié)果不是同一值,而是以一定的概率分散在某個區(qū)域內(nèi)的多個值。雖然客觀存在的系統(tǒng)誤差是一個相對確定的值,但由于我們無法完全認知或掌握它,而只能認為它是以某種概率分布于某區(qū)域內(nèi)的,且這種概率分布本身也具有分散性。測量不確定度正是一個說明被測量之值分散性的參數(shù),測量結(jié)果的不確定度反映了人們在對被測量值準確認識方面的不足。即使經(jīng)過對已確定的系統(tǒng)誤差的修正后,測量結(jié)果仍只是被測量值的一個估計值,這是因為,不僅測量中存在的隨機因素將產(chǎn)生不確定度,而且,不完全的系統(tǒng)因素修正也同樣存在不確定度。
不要把誤差與不確定度混為一談。測量不確定度表明賦予被測量之值的分散性,是通過對測量過程的分析和評定得出的一個區(qū)間。測量誤差則是表明測量結(jié)果偏離真值的差值。經(jīng)過修正的測量結(jié)果可能非常接近于真值(即誤差很小),但由于認識不足,人們賦予它的值卻落在一個較大區(qū)間內(nèi)(即測量不確定度較大)。
為了表征賦予被測量之值的分散性,測量不確定度往往用標準差表示。在實際使用中,由于人們往往希望知道測量結(jié)果的置信區(qū)間,因此測量不確定度也可用標準差的倍數(shù)或說明了置信水平的區(qū)間的半寬表示。為了區(qū)分這兩種不同的表示方法,分別稱它們?yōu)闃藴什淮_定度和擴展不確定度。
本小節(jié)涉及的某些內(nèi)容與概念需用概率統(tǒng)計的概念與術(shù)語,可參見《質(zhì)量專業(yè)理論與實務(wù)(中級)》第一章。
1.標準不確定度
以標準差表示的測量不確定度,稱為標準不確定度,用符號u表示,它不是由測量標準引起的不確定度,而是指不確定度以標準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準差,稱為標準不確定度分量。標準不確定度分量有兩類評定方法,即A類評定和B類評定。
用對觀測列進行統(tǒng)計分析的方法來評定標準不確定度,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)的標準不確定度稱為A類不確定度分量,用符號uA表示。
用不同于對觀測列進行統(tǒng)計分析的方法來評定標準不確定度,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)的標準不確定度稱為B類不確定度分量,用符號uB表示。
當測量結(jié)果是由若干個其他量的值求得時,測量結(jié)果的標準不確定度,等于這些其他量的方差和協(xié)方差適當和的正平方根,稱之為合成標準不確定度,用符號uc表示。合成標準不確定度是測量結(jié)果標準差的估計值,它表征了測量結(jié)果的分散性。
2.擴展不確定度
用標準差的倍數(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,稱為擴展不確定度,通常用符號U表示。
擴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,它是將合成標準不確定度擴展了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)果是標準差為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)。