對(duì)測量不(bù)确定度概念的(de)理(lǐ)解
2018-07-31
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對(duì)測量不(bù)确定度概念的(de)理(lǐ)解
測量不(bù)确定度的(de)概念引入我國(guó)相($ xiàng)對(duì)時(shí)間(jiān)較短(duǎn),在許←φ多(duō)發達國(guó)家(jiā)和♦"♠(hé)發展中國(guó)家(jiā)已經普遍采用(yòng),無論↔✘©哪個(gè)領域進行(xíng)測量,在給出完整的(∏↑de)測量結果時(shí)普遍采用(yò'✔≈♣ng)測量不(bù)确定度。在經濟全球化(huà)的(de)今天,測量&₽∏ 不(bù)确定度評定與表達方法的(de)統一(yī),乃是(shì)科(kē) ↓δ技(jì)交流和(hé)國(guó)際貿易的(de)迫切要(yào©↕♠←)求,它是(shì)各國(guó)進行(xíng)的(§☆de)測量及其所得(de)到(dào)的(de)結果可β→β♠(kě)以進行(xíng)互相(xiàng)比較,取得(₹εde)相(xiàng)互承認或共識的(de)基礎✔上(shàng)。因此,統一(yī)測量不(bù)确定度的(de)評定和(↓¥≤♠hé)表達方法具有(yǒu)廣泛性和(h €é)實用(yòng)性。
目前,工(gōng)程檢測實驗室對(duì)測量不(b" ↕←ù)确定度的(de)應用(yòng)處于起步階段,多(₽<duō)數(shù)檢測人(rén)員(yuán)✔∞€認為(wèi)測量不(bù)确定度評定是(shì)對(duì)校(xiào≥←♥σ)準實驗室而言的(de),對(duì)測量不(bù)确定度的(de)概♣<γ 念模糊,對(duì)評定方法不(bù)甚了(le)解。為(wèi)了(le×₹)強化(huà)理(lǐ)解,本文(wén)以測量誤差與測量不(bù)确定度的×≠ (de)定義解析,了(le)解兩者的(de)←γ區(qū)别,首先在概念上(shàng)理(lǐ)解測量不(bù)确定度;✔↔Ω÷通(tōng)過介紹測量不(bù)确定度A類和(hα•£é)B類評定方法的(de)異同點,使檢測人(rén)員(yuán)初步$↔認知(zhī)測量不(bù)确定度的(de)評↔定方法,為(wèi)今後開(kāi)展測量不(bù)确定度的(de)評定工§©(gōng)作(zuò)打下(xià)基礎。
測量誤差與測量不(bù)确定度區(qū)别
測量誤差與測量不(bù)确定度從(cóng)定義、評定方法、成方法、'γ表達形式及分(fēn)量的(de)分(fēn)類等方面均有(yǒu)區(Ω®♥★qū)别。
1.測量誤差
測量誤差是(shì)“測量結果減去(qù)被測量的(d§'e)真值”(JJF1001-1998),簡稱誤差。§λ¶一(yī)個(gè)量的(de)真值,是(shì)在被觀測時(shí)本γ∏α身(shēn)所具有(yǒu)的(de)真實大(dà)小(xiǎo),δ'隻有(yǒu)完整的(de)測量才能(n€↑±éng)得(de)到(dào)真值,而實際上(shàng)任何¶ ↕測量都(dōu)有(yǒu)缺陷,因此,真值是(shì)一(yī)個(®₹gè)理(lǐ)想化(huà)的(de)概念。由于真值♣≈€σ無法确切地(dì)知(zhī)道(dào),所以誤ε★差也(yě)無法準确知(zhī)道(dào)。由定義可(kě)知(zhī)誤•₽差是(shì)兩個(gè)量值之差,即誤差表示的≥&≤(de)是(shì)一(yī)個(gè)∞α≤差值,而不(bù)是(shì)區(qū)間(jiān)。誤差是(sh♣©<£ì)一(yī)個(gè)具有(yǒu)确定符号的(de)量值,或£ 正或負。過去(qù)通(tōng)過誤差分(fēn)析所得(de)到π± γ(dào)的(de)測量結果的(de)“誤差β≤•”,實際上(shàng)是(shì)被測量不(bù)能λ≠↕ (néng)确定的(de)範圍,并非誤差。
2.測量不(bù)确定度
測量不(bù)确定度從(cóng)詞意上(s←&¥♠hàng)理(lǐ)解,意味著(zhe)對(duì)測量結果有(yǒ©σu)效性的(de)可(kě)疑程度或不(b₽λ®ù)肯定程度。從(cóng)傳統意義上(shàng)理(lǐ)解,它是→✘φ•(shì)被測量真值所處範圍的(de)估計(jì)值☆•,但(dàn)是(shì)真值是(shì)不(bù)存在的(de®₽α),是(shì)難以達到(dào)的(d€∞e)理(lǐ)想值。
JJF1059.1-2012《測量不(bù)≠φ•确定度評定與表示》對(duì)測量不(bù)确定✔σ度的(de)定義:根據所用(yòng)到(d✘§ào)的(de)信息,表征賦予被測量值分(fēn)散性的α&∑"(de)非負數(shù)。而在JJF1059-1999中的(de)'•$定義是(shì):表征合理(lǐ)地(dì)賦予被測量✔₹λ之值的(de)分(fēn)散性,與測量結果相(xiàng)聯系的(dΩ♥e)參數(shù)。不(bù)論采用(yòng)何£§"種定義,其評定方法均相(xiàng)同,表達形式也(yě)一(yī¶®")樣。
規範中的(de)定義有(yǒu)些(xiē)抽象,我們姑且給出更通(tōn✘€$δg)俗解釋,不(bù)确定度一(yī)詞指可(kě)疑程度 ¶,廣義而言,測量結果不(bù)确定度反映了(le×γ)人(rén)們對(duì)測量結果不(bù)能(né©'λ ng)肯定的(de)程度,或是(shì)對(duì)測量結果正确性的(de)★×∑♣可(kě)疑程度,也(yě)是(shì)人(rén)們對(duì)真值所處範₹₩圍或測量誤差可(kě)能(néng)的(de)範圍的(de)一(yī)種估計(δ♠jì)。
測量不(bù)确定度是(shì)表示測量值分(fēn)±∑£散性的(de),它僅表示分(fēn)散性而不(bù)表示系統性偏差。因此£§,如(rú)發現(xiàn)測量值中有(yǒu)顯著的(de)系統性偏差,要(☆←∑yào)加以修正。未知(zhī)的(de)£系統性偏差可(kě)作(zuò)為(wèi)分(fēn)散性'±處理(lǐ)。
在測量不(bù)确定度定義中“賦予”這(zhεΩ è)個(gè)詞很(hěn)關鍵:由于測量不≈÷(bù)确定度是(shì)表示測量分(fēn)散↑ φ性的(de)參數(shù),是(shì)一(≥$←€yī)個(gè)“模糊”的(de)範圍,它的(de)邊σ$♠界需要(yào)人(rén)“賦予”;因此,這(z₽¥πhè)種“賦予”不"β♥<(bù)可(kě)避免地(dì)要(yào)取>∞決于評定者的(de)主觀意識(資源、信息、能™£×(néng)力、經驗)以及客觀需求(精密度要(yào)≤₩求、置信度要(yào)求、風(fēng)險性要(y™¶<ào)求)。這(zhè)種“賦予”應是(shì)合♣≥ 理(lǐ)的(de),要(yào)求符合♠↓統計(jì)規律,符合實際情況,符合JJF1∏≈Ω©059.1-2012的(de)規定。
測量不(bù)确定度評定的(de)原則和(hé ¥)前提條件(jiàn)
測量不(bù)确定度評定應掌握對(duì)測量不(bù)确定度來(láσ✘<i)源“既不(bù)遺漏,也(♠∞yě)不(bù)重複”的(d©'↓☆e)原則,但(dàn)對(duì)較小(xiǎo)的(de)分(fēn)>α≠量來(lái)說(shuō),有(yǒu)些(xσ≥↓iē)重複或遺漏是(shì)可(kě)以容忍的(d•Ω®e);在不(bù)确定度分(fēn)量中如(rú)果發現(xiàn)有(≈≈↓yǒu)顯著的(de)系統性的(de)偏差,則應将測量值修正後再評定™"✔。該系統性偏差是(shì)否顯著可(kě)以用(yòn₹≥g)t檢驗來(lái)判别;在不(bù)确定度分(fēn)量中如<♦±÷(rú)果發現(xiàn)有(yǒu)粗大(dà)誤差或明(↓✘míng)顯異常值、離(lí)群值,則應将其剔除β 後再參與評定。剔除的(de)方法可(kě)按GB4883-2008《'©×數(shù)據的(de)統計(jì)處理(lǐ)∏∏&和(hé)解釋正态樣本離(lí)群值的(de)判₽♦σ斷和(hé)處理(lǐ)》進行(xíng)™。
測量不(bù)确定度的(de)分(fēn)類
按有(yǒu)無量綱分(fēn)類,可(kě)分(fēn)為(wè←↑Ωi)絕對(duì)測量不(bù)确定度和(hé)相(xiàng)♦對(duì)測量不(bù)确定度。絕對(du€×$©ì)不(bù)确定度即不(bù)确定度的(de)量綱與被測量量綱相(xiàn•g)同;相(xiàng)對(duì)不(bù)确定度指不( "© bù)确定度除以測量值的(de)期望(平均值),無量綱,常以百分(fēn ×₽)數(shù)表示。
1.按賦予不(bù)确定度大(dà)小(xiǎo)的(de)程度來αφ(lái)分(fēn)類
1)标準不(bù)确定度:以标準偏差來(lái)表示的(de)不(bù)确α 定度
2)擴展不(bù)确定度:以标準偏差倍數(shù)來(láiε♠ )表示的(de)不(bù)确定度
2.從(cóng)計(jì)量工(gōng)作(zuò)的(de↔∞€≈)角度分(fēn)類
可(kě)分(fēn)為(wèi)校(xiào)準的(de)不(b'≥ù)确定度和(hé)檢測的(de)不(bù)确定度:
1)校(xiào)準的(de)不(bù)确定度用(yòng)計(jì)♦₩©量标準器(qì)校(xiào)準工(gōng)作(zuò)計(jì) ™♥量器(qì)具引入的(de)不(bù)确定度,也(yě)就(jiù)是≥×>(shì)工(gōng)作(zuò)計(jì)量器≈φ(qì)具示值誤差的(de)不(bù)确定度。該不(bù)确定度®ε₹由實施校(xiào)準的(de)機(jī)構給出。
2)檢測的(de)不(bù)确定度用(yòng)工(g →ōng)作(zuò)計(jì)量器(qì)具(儀器(qì)、儀表、♠εβ裝置、量具)确定被測量量值的(de)不(bù)确定度。
3.按評定方法來(lái)分(fēn)π≥類A類評定
用(yòng)統計(jì)分(fēn)析的(de)方法對(☆★∑duì)觀測列進行(xíng)不(bù)确定度評定叫A類評定。隻要(y">Ω♥ào)有(yǒu)條件(jiàn)(人(rén) <δ力、時(shí)間(jiān)、設備、材料、方法和(hé)資金(&✔jīn))都(dōu)可(kě)以對(duì)被測量采用(yòng•↓)A類評定,但(dàn)對(duì)樣品破壞性試驗是(shì)例外(wα♠ài)。由于A類評定是(shì)在重複性♣γ或複現(xiàn)性試驗的(de)基礎上(sh₽ ☆±àng)進行(xíng)的(de),所以比較真實、客觀、↓δ♥有(yǒu)說(shuō)服力。但(dàn)是(shì),在∞≤做(zuò)重複性或複現(xiàn)性試驗時(shí≤≥π),要(yào)充分(fēn)考慮各個(gè)影(yǐng)響量的(₹de)作(zuò)用(yòng),按照(zh≠®®δào)預先的(de)設計(jì)方案,讓這(zhè)些(xiē)影(yǐσ< ng)響量發揮作(zuò)用(yòng)(對(duì£∑×)不(bù)确定度産生(shēng)貢獻)₽↔ 或者有(yǒu)意識地(dì)避免某個(gè)影(yǐng)響•←↔≈量發揮作(zuò)用(yòng)。在A類評定時(shí),做&★(zuò)重複性或複現(xiàn)性試驗是(shì)有(y©®ǒu)條件(jiàn)、有(yǒu)目的(de)的(de),不(bù)能(n×✘éng)随心所欲或盲目地(dì)做(zuò),否則容易發生(shēng)重複 ¥評定或遺漏某些(xiē)影(yǐng)響量的(de)情況。這♦ (zhè)裡(lǐ)需要(yào)強調,在作(£→↔♣zuò)A類評定的(de)重複性試驗時(shí),必須是(shì ε☆≤)在短(duǎn)時(shí)間(jiān¥™)內(nèi)做(zuò)的(de)連續的(de)獨立的(de)測量。γ
B類評定
用(yòng)不(bù)同于對(duì)β≠←觀測列進行(xíng)統計(jì)分(fēn)析的(de)方法的(de)評定叫 Ω做(zuò)B類評定。通(tōng)常隻要(yào)可(kě)能£∑π(néng)在确保進行(xíng)A類評定的(de)同≠≤時(shí)進行(xíng)B類評定。B類評定•₩♠π有(yǒu)時(shí)取決于人(rén)的(de)經驗,是(s™∞₩∏hì)一(yī)種比較近(jìn)似的(de)估計(jì)。B類評定一✘¥ ♥(yī)般是(shì)先确定影(yǐng)響量引起被觀測值變化(huà)的(&★<de)範圍(半寬),同時(shí)估計(jì)這(zhè)一(✘↓yī)變化(huà)可(kě)能(néng)的(de)分(fēn)布,再推算(€₩✘suàn)出不(bù)确定度分(fēn)量。其實“分(₩×fēn)布”就(jiù)是(shì)一(yī)種數(sh☆✘✔Ωù)理(lǐ)統計(jì)特征。所以,B類評定本質上(shàng)Ω≤÷還(hái)是(shì)離(lí)不(bù)開(₽&kāi)統計(jì)分(fēn)析的(de)方法,隻不(bùφ∏)過這(zhè)種統計(jì)分(fēn)析,不(b§↑ù)是(shì)通(tōng)過評定者重複試驗得(de)出的(de),而是(§≤€"shì)基于他(tā)人(rén)的(de)統計(jì)分(fēn)析結★≥果,或者理(lǐ)論上(shàng)推算™"¥(suàn)出來(lái)的(de)。
A類評定和(hé)B類評定的(de)≈∑關系
1)在評定不(bù)确定度時(shí)不(bù)一(yī)•φ定非要(yào)有(yǒu)A類評定,可(kě)以隻有(yǒu₹↓ε )B類評定分(fēn)量。有(yǒu)時(shí),有(yǒu)好(hǎo)≤幾個(gè)分(fēn)量都(dōu)可(kě)以用(yòng)A類評定。但↕♥€<(dàn)是(shì),可(kě)能(nén±₹g)至少(shǎo)會(huì)有(yǒu)一(π≥&yī)個(gè)B類評定的(de)分(f₹<ēn)量。例如(rú)在檢測工(gōng)作(©✘♦☆zuò)中,通(tōng)過儀器(qì)→ 校(xiào)準得(de)到(dào)的(de)示值&σ誤差的(de)不(bù)确定度分(fēn)量是(shì)必須 ×≤ 考慮的(de)B類評定分(fēn)量。《《關于實驗室認可(kě)的(de)問(wèn)答(dá)
2)無論是(shì)A類評定還(hái)是(shì)B類評定,都(d→'"φōu)要(yào)注意既不(bù)遺漏(分(fēn)量)、也(y®∑<£ě)不(bù)重複。實際工(gōng)作(zuò)中常★α>出現(xiàn)的(de)情況是(shì):同一(yī)個(gè)影(yǐ>© ng)響量在A類評定時(shí)已經起作(zuò↔δ)用(yòng)了(le),而評定人(rén)員(yuán)并™不(bù)清楚,又(yòu)在B類評定時(shí)考慮了(le©£)它的(de)貢獻。例如(rú),讀(dú)數(shù)誤差和(hé)量化$♥÷ (huà)誤差的(de)影(yǐng)響,除非實驗室在安排試驗時׶<€(shí),刻意避免産生(shēng)或盡量縮小(xiǎo)讀(dú♣✘¥)數(shù)誤差(如(rú)加讀(dú)數(sh∏₽₽εù)放(fàng)大(dà)鏡)及量化(huà ≈±δ)誤差(微(wēi)量遞增輸入量),否則在∑σ€ 試驗時(shí),它們肯定要(yào)參與對(du≥∑Ωì)不(bù)确定度的(de)貢獻。但(dàn)是(shì), ®有(yǒu)些(xiē)實驗室不(bù)管A類評定重複試驗時(sπ™•hí)的(de)情況如(rú)何,在B類評定中又(yò$∑≈♣u)加入了(le)讀(dú)數(shù)誤差、量化(hu§'à)誤差的(de)影(yǐng)響分(fēn)量。• £₩這(zhè)是(shì)典型的(de)重複評定的(de)例₽↔子(zǐ)。反之,有(yǒu)些(xiē)儀器(qìβΩ♦•)分(fēn)辨率太差,重複測量結果幾乎沒有(≥÷₩yǒu)差别,A類評定分(fēn)量幾乎為(wèi)零£§,這(zhè)時(shí)則必須考慮由分(fēn)辨率引入$£γ'的(de)B類評定分(fēn)量。
