計(jì)量測(cè)量的不確定度詳解
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測(cè)量是科學(xué)技術(shù)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 、國內(nèi)外貿(mào)易以致日常生活各個(gè)領(lǐng)域中不可缺的一項(xiàng)工作。測(cè)量的目的是確定被測(cè)量的值并獲取測(cè)量結(jié)果。測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量往 往會(huì)直接影響國家和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量也是科學(xué)實(shí)驗(yàn)成敗的重 要因素之一 。因此在報(bào)告測(cè)量結(jié)果時(shí)，必須對(duì)其質(zhì)量給出定量的說明 。以確定 測(cè)量結(jié)果的可信程度 。
流量計(jì)的流量測(cè)量
測(cè)量不確定度，是近年來對(duì)測(cè)量結(jié)果的誤差表述。大家知道，任何測(cè)量都不可能絕對(duì)準(zhǔn)確，都必然有誤差，而誤差也不可能準(zhǔn)確知道。因此測(cè)量不確定度是對(duì)被測(cè)量的真值所處范圍的評(píng)定結(jié)果，所以在進(jìn)行測(cè)量的說明和使用測(cè)量結(jié)果時(shí)，都必須考慮測(cè)量不確定度。
測(cè)量不確定度
根據(jù)國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范：JJF1059-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》中定義是：“表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)”。此參數(shù)可以是諸如標(biāo)準(zhǔn)偏差，或其倍數(shù)，或說明了置信水平的區(qū)間的半寬度。測(cè)量不確定度由多個(gè)分量組成。其中一些分量可用測(cè)量列結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析估算，并用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。另一些分量則可用基于經(jīng)驗(yàn)或其它信息的假定概率分布估算，也可用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。測(cè)量結(jié)果應(yīng)理解為被測(cè)量之值的最佳估計(jì)，而所有的不確定度分量均貢獻(xiàn)給了分散性，包括那些由系統(tǒng)效應(yīng)引起的（如與修正值和參考標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的）分量。這就是說，測(cè)量不確定度是一個(gè)估計(jì)值，用它來表征被測(cè)量真值所處的量值范圍。換言之，它表示測(cè)量結(jié)果附近的一個(gè)范圍或區(qū)間，而被測(cè)量真值以一定的概率落于其中。所以，它是對(duì)測(cè)量結(jié)果質(zhì)量優(yōu)劣的一種評(píng)定：測(cè)量結(jié)果愈接近真值，其質(zhì)量愈高，則測(cè)量不確定度愈小，反之，測(cè)量結(jié)果愈遠(yuǎn)離真值，其質(zhì)量愈低，則測(cè)量不確定度愈大。從計(jì)量學(xué)的觀點(diǎn)看，一切測(cè)量結(jié)果不但要附有計(jì)量單位，而且還必須附有測(cè)量不確定度，才算是完整的測(cè)量報(bào)告，沒有單位的數(shù)據(jù)不能表征被測(cè)量的大小，沒有不確定度的測(cè)量結(jié)果不能判定測(cè)量技術(shù)的水平和測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量，從而失去或減弱測(cè)量結(jié)果的可比性。測(cè)量不確定度與測(cè)量誤差的關(guān)系“測(cè)量不確定度”是合理地表征被測(cè)量分散程度的一個(gè)參數(shù)。它與誤差緊密相連但卻有區(qū)別：測(cè)量誤差定義為測(cè)量結(jié)果與其真值之差，這是一個(gè)理想化的概念，因它的真值常常不能確切地知道，假如知道它的修正值（或更精確的近似值），則可修正該測(cè)量結(jié)果，使其更接近真值。測(cè)量不確定度是對(duì)影響產(chǎn)生誤差的分散性的估計(jì)，即它是用以表示測(cè)量結(jié)果分散區(qū)間的量值，也就是描述未定誤差特征的量值，是可以用估計(jì)方法求出的?！安淮_定度”不是指具體的、確切的誤差值，雖可估計(jì)出，但卻不能用于修正量值。 測(cè)量誤差與測(cè)量不確定度的主要區(qū)別
| 序號(hào) | 測(cè)量誤差 | 測(cè)量不確定度 |
| 1 | 有正號(hào)或負(fù)號(hào)的量值，其值為測(cè)量結(jié)果減去被測(cè)量的真值。 | 無符號(hào)的參數(shù)，用標(biāo)準(zhǔn)差或標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)或置信區(qū)間的半寬表示 |
| 2 | 以真值為中心，說明測(cè)量結(jié)果與真值的差異程度。（表明測(cè)量結(jié)果偏離真值） | 以測(cè)量結(jié)果為中心，評(píng)估測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量【真】值相符合的程度。（表明被測(cè)量值的分散性） |
| 3 | 客觀存在，不以人的認(rèn)識(shí)程度而改變 | 與人們對(duì)被測(cè)量、影響量及測(cè)量過程的認(rèn)識(shí)有關(guān) |
| 4 | 由于真值未知，往往不能準(zhǔn)確得到，當(dāng)用約定真值代替真值時(shí)，可以得到其估計(jì)值 | 可以由人們根據(jù)實(shí)驗(yàn)、資料、經(jīng)驗(yàn)等信息進(jìn)行評(píng)定，從面是可以定量確定。評(píng)定方法有A,B兩類 |
| 5 | 按性質(zhì)可分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差兩類，按定義隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差都是無窮多次測(cè)量情況下的理想概念 | 不確定度分量評(píng)定時(shí)一般不必區(qū)分其性質(zhì)，若需要區(qū)分時(shí)應(yīng)表述為：“由隨機(jī)效應(yīng)引入的不確定度分量”和“由系統(tǒng)效應(yīng)引入的不確定度分量” |
| 6 | 已知系統(tǒng)誤差的估計(jì)值時(shí)可以對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，得到已修正的測(cè)量結(jié)果 | 不能用不確定度對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，在已修正測(cè)量結(jié)果的不確定度中應(yīng)考慮修正不完善而引入的不確定度 |
不確定度相關(guān)聯(lián)詞的定義
標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示的測(cè)量結(jié)果的不確定度，稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度。按照估計(jì)方法的不同，它可分為兩類：用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算者，稱為A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，或稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類估算法；不同于A類的其它方法計(jì)算者，稱為B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，或稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類估算法。將標(biāo)準(zhǔn)不確定度區(qū)分為A類和B類的目的，只說明計(jì)算方法的不同，以便于研究，并非表明兩種方法得到的分量在本質(zhì)上存在差異，兩種方法均基于概率分布。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：根據(jù)其它一些量值的測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度求出被測(cè)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，它等于各項(xiàng)分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的平方和的正平方根，即通常所說的方和根。擴(kuò)展不確定度，又稱總不確定度：是指定義測(cè)量結(jié)果區(qū)間的有關(guān)量，即被測(cè)量的值以某一可能性（即置信水平）落入該區(qū)間中。擴(kuò)展不確定度一般是該區(qū)間的半寬，我們過去常說誤差界限與此類似。覆蓋因子：為獲得控制不確定度，作為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘數(shù)的數(shù)字因子。亦可以說，它是擴(kuò)展不確定度與合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的比值，過去用3σ表示極限誤差，其中的“3”有些類似于覆蓋因子。測(cè)量不確定度的分類
1、按測(cè)量不確定度的表示方法分為：
標(biāo)準(zhǔn)不確定度；
合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度；
擴(kuò)展不確定度。
1、公司計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立，復(fù)查審核，必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定度進(jìn)行分析、評(píng)定，并寫出建標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)復(fù)查的技術(shù)報(bào)告。2、新產(chǎn)品投產(chǎn)前，必須編制計(jì)量器具配備計(jì)劃，對(duì)產(chǎn)品的關(guān)鍵參數(shù)的工藝、質(zhì)量檢測(cè)進(jìn)行不確定度分析。3、客戶要求對(duì)所出具的檢測(cè)數(shù)據(jù)給出不確定度分析時(shí)，需進(jìn)行不確定度分析。4、如果檢測(cè)數(shù)據(jù)不作評(píng)定產(chǎn)品或服務(wù)質(zhì)量的最終憑據(jù)，或測(cè)量精度要求不高，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行不確定度分析。分析時(shí)，可參照《測(cè)量設(shè)備選用指南》提供的方法進(jìn)行粗略分析。5、能源、經(jīng)營、安全環(huán)保和工業(yè)衛(wèi)生有關(guān)參數(shù)的檢測(cè)中測(cè)量設(shè)備計(jì)劃編制工作時(shí)，一般不進(jìn)行分析。如果所配的測(cè)量設(shè)備明顯偏離有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，或者要求進(jìn)行不確定度分析時(shí)，應(yīng)進(jìn)行不確定度的分析。6、當(dāng)采用低值易耗，一次性檢定的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，除非特殊要求可不進(jìn)行不確定度分析。
影響測(cè)量不確定度的因素
測(cè)量中產(chǎn)生誤差的因素很多，也就是說，影響測(cè)量不確定度的因素很多，這些因素有：
儀器的誤差；
測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)帶來的誤差；
被測(cè)對(duì)象本身造成的誤差；
環(huán)境的誤差；
測(cè)量方法帶來的誤差；
操作者帶來的誤差。
被測(cè)量的定義不完善；
被測(cè)量定義復(fù)現(xiàn)不理想；
測(cè)量樣本不能代表定義的被測(cè)量；
沒有充分了解環(huán)境條件對(duì)測(cè)量過程的影響，或環(huán)境條件測(cè)量不完善；
模擬或儀表讀數(shù)時(shí)有人為偏移；
測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的值不準(zhǔn)確；
儀器分辨率或鑒別力閾有限；
根據(jù)外部源得出并在數(shù)據(jù)簡化計(jì)算中使用常數(shù)及其它參數(shù)不準(zhǔn)確；
測(cè)量方法和測(cè)量過程中引入的近似值及假設(shè)；
在同一條件下被測(cè)量重復(fù)測(cè)量值中的變化。
測(cè)量不確定度，在施工、生產(chǎn)、經(jīng)營、能源、安全環(huán)保、工業(yè)衛(wèi)生的計(jì)量檢測(cè)當(dāng)中，都時(shí)時(shí)存在，通過對(duì)測(cè)量設(shè)備的配備，實(shí)施檢測(cè)以及在說明和使用檢測(cè)結(jié)果時(shí)對(duì)不確定度進(jìn)行分析，是對(duì)測(cè)量設(shè)備的測(cè)量給出接近真值的響應(yīng)能力能否滿足施工、生產(chǎn)的需要的一種評(píng)定。通過此種評(píng)定，我們就能在既滿足施工、生產(chǎn)的技術(shù)要求，又節(jié)約資金，達(dá)到提高工程產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源消耗，提高測(cè)量設(shè)備的使用效率，減少因錯(cuò)配、錯(cuò)用測(cè)量設(shè)備而造成不必要的浪費(fèi)，爭(zhēng)創(chuàng)更好效益的目的。
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