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浅谈测量不确定度与误差的区别


 首先要明确的是测量不确定度与误差二者之间概念上的差异。
测量不确定度表征被测量的真值所处量值范围的评定。它按某一置信概率给出真值可
能落入的区间。它可以是标准差或其倍数,或是说明了置信水准的区间的半宽。它不是具体
的真误差,它只是以参数形式定量表示了无法修正的那部分误差范围。它来源于偶然效应和
系统效应的不完善修正,是用于表征合理赋予的被测量值的分散性参数。不确定度按其获得
方法分为A、B 两类评定分量。A 类评定分量是通过观测列统计分析作出的不确定度评定,
B 类评定分量是依据经验或其他信息进行估计,并假定存在近似的“标准偏差”所表征的不确
定度分量。
误差多数情况下是指测量误差,它的传统定义是测量结果与被测量真值之差。通常可分
为两类:系统误差和偶然误差。误差是客观存在的,它应该是一个确定的值,但由于在绝大
多数情况下,真值是不知道的,所以真误差也无法准确知道。我们只是在特定的条件下寻求
最佳的真值近似值,并称之为约定真值。
通过对概念的理解,我们可以看出测量不确定度与测量误差的主要有以下几方面区别:
一.评定目的的区别:
测量不确定度为的是表明被测量值的分散性;
测量误差为的是表明测量结果偏离真值的程度。
二.评定结果的区别:
测量不确定度是无符号的参数,用标准差或标准差的倍数或置信区间的半宽表示,由人
们根据实验、资料、经验等信息进行评定,可以通过A,B 两类评定方法定量确定;
测量误差为有正号或负号的量值,其值为测量结果减去被测量的真值,由于真值未知,
往往不能准确得到,当用约定真值代替真值时,只可得到其估计值。
三.影响因素的区别:
测量不确定度由人们经过分析和评定得到,因而与人们对被测量、影响量及测量过程的
认识有关;
测量误差是客观存在的,不受外界因素的影响,不以人的认识程度而改变;
因此,在进行不确定度分析时,应充分考虑各种影响因素,并对不确定度的评定加以验
证。否则由于分析估计不足,可能在测量结果非常接近真值(即误差很小)的情况下评定得到
的不确定度却较大,也可能在测量误差实际上较大的情况下,给出的不确定度却偏小。
四.按性质区分上的区别:
测量不确定度不确定度分量评定时一般不必区分其性质,若需要区分时应表述为:“由随
机效应引入的不确定度分量”和“由系统效应引入的不确定度分量”;
测量误差按性质可分为随机误差和系统误差两类,按定义随机误差和系统误差都是无穷
多次测量情况下的理想概念。
五.对测量结果修正的区别:
“不确定度”一词本身隐含为一种可估计的值,它不是指具体的、确切的误差值,虽可估
计,但却不能用以修正量值,只可在已修正测量结果的不确定度中考虑修正不完善而引入的
不确定度;
而系统误差的估计值如果已知则可以对测量结果进行修正,得到已修正的测量结果。
一个量值经修正后,可能会更靠近真值,但其不确定度不但不减小,有时反而会更大。这
主要还是因为我们不能确切的知道真值为多少,仅能对测量结果靠近或离开真值的程度进行
估计而已。
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。在技术规范、规程中规定的测量仪器允许误差的极限值,称为“最大允许误差”或“允
许误差限”。它是制造厂对某种型号仪器所规定的示值误差的允许范围,而不是某一台仪器
实际存在的误差。测量仪器的最大允许误差可在仪器说明书中查到,用数值表示时有正负号,
通常用绝对误差、相对误差、引用误差或它们的组合形式表示。例如土0.1PV,土1%等。
测量仪器的最大允许误差不是测量不确定度,但可以作为测量不确定度评定的依据。测量结
果中由测量仪器引入的不确定度可根据该仪器的最大允许误差按B 类评定方法评定。又如
测量仪器的示值与对应输入量的约定真值之差,为测量仪器的示值误差。对于实物量具,示
值就是其标称值。通常用高一等级测量标准所提供的或复现的量值,作为约定真值(常称校
准值或标准值)。在检定工作中,当测量标准给出的标准值的扩展不确定度为被检仪器最大
允许误差的1/3~1/10 时,且被检仪器的示值误差在规定的最大允许误差内,则可判为
合格。
 
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