测量不确定度与误差的区别以及测量结果的修正

  Alu ·  2009-04-27 10:29  ·  33599 次点击
:本文对测量不确定度的概念进行了分析,并说明了测量相关的定义及特性。以及由此产生的测量误差进行分析,并给出测量结果的数据处理要求。
一、测量的几个相关定义及方法
1、真值:“与给定的特定量的定义一致的值”。
(1)量的真值只有通过完善的测量才有可能获得;
(2)真值按其本性是不确定的。
所以,对于给定的使用目的,对所需要的量值总是允许有误差和不确定度。
2、被测量:“作为测量对象的特定量。”
3、影响量:“不是被测量,但是对测量结果有影响的量。”
影响量可能来自环境条件(温度、湿度、气压、振动等),也可能来自于测量仪器的不正确安装、使用以及仪器本身结构的变化等。
4、测量结果:“由测量所得到的赋予被测量的值。”
在测量结果的完整表示中,应包括或附有不确定度,必要时还应说明测量所处的条件,或影响量的取值范围
5、测量方法:“进行测量时,按类别叙述的一组操作逻辑次序。”
即按照给定测量原理实施测量时,概括说明的一组合乎逻辑的操作顺序。
测量方法按不同的方式分为若干种:
(1)直接测量法:不必去测量与被测量有函数关系的其他量,而能直接得到被测量值的一种测量方法。如,水银温度计测量温度,压力表测量流体压力。
(2)间接测量法:通过测量与被测量有函数关系的其他量,从而得到被测量值的一种测量方法。例如电阻率的测量:导线长度、截面积以及电阻的测量。
(3)定义测量法:根据量的单位定义来确定该量的一种测量方法。例如,通过电阻单位欧姆的定义,通过电压和电流的测量得出电阻。
(4)替代测量法:选定的且已知其值的同种量替代被测量,使在指示装置上得到相同效应以确定被测量值一种测量方法。例如,在天平上用已校准的砝码替代被测量求出其质量。
(5)微差测量法:被测量与同它只有微小差别的已知同种量相比较,通过测量这两个量值间的差值以确定被测量值的一种测量方法。如:在比较仪上用量块测量活塞的直径。
(6)零位测量法:整已知其值的一个或几个被测量有已知平衡关系的量,通过平衡确定被测量值的一种测量方法。如,用电桥测量电阻就常用这种方法。
二、测量误差:“测量结果减去被测量的真值。”
用公式表示:测量误差=测量结果-真值
因真值本质上是不能确定的,因而测量误差也是无法准确得到或确切获知的。
约定真值:“对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值,有时该值是约定采用的。”或为给定目的而取的可以代替真值的量值。
1、由计量基准、标准复现而赋予该特定量的值;
2、采用权威组织推荐的该量的值;
3、用某量的多次测量结果来确定约定真值。
三、不确定度
“表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。”
合理:应考虑到各种因素对被测量的影响所做的修正,特别是测量应处于随机控制过程中(测量在重复性条件下进行的)。
相联系:测量不确定度是一个与测量结果“在一起”的参数,在测量结果的完整表达式中应包括测量不确定度。
从词义上理解,“测量不确定度”意味着对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度,是定量说明测量结果的质量的一个参数。
四、误差与不确定度是两个不同的概念
1、误差(表明测量结果偏离真值的差值)用于修正测量结果;不确定度用于表征被测量之值的分散性——通过对测量过程的分析和评定得出一个区间;
2、误差为带有正号或负号的量值;不确定度为无符号的参数;
3、以前所说测量结果的误差为多少,实际是说测量结果的不确定度为多少。
五、测量误差的来源与分类
(一)测量误差的主要来源
1、方法(理论)误差:测量方法(或理论)不十分完备,特别是忽略和简化等所引起的误差。
2、器具误差:计量器具本身的结构、工艺、调整以及磨损、老化或故障所引起的误差。
3、环境误差:测量环境的各种条件,如温度、湿度、气压、磁场、振动等所引起的误差。
4、人员误差:由观测者的主观因素和实际操作,如个性、生理特点或习惯、技术水平以及失误等所引起的误差。
另外,由于被测量的定义不完善,以及测量的样本(抽样)不能代表所定义的被测量等,亦可能引起相应的误差。在一般的计量工作中,通常对此多不考虑。
(二)测量误差的分类
1、绝对误差和相对误差
绝对误差即是前述“误差”;
相对误差——“测量误差除以被测量的真值”。
当被测量值的大小相近时,通常用绝对误差进行测量水平的比较;
当被测量值相差较大时,用相对误差才能进行有效的比较。
2、系统误差和随机误差
误差往往是由若干分量组成,这些分量按特性可分为随机误差和系统误差。
误差=测量结果-真值
=(测量结果-总体均值)+(总体均值-真值)
=随机误差+系统误差
任意一个误差△i均可分解为系统误差εi和随机误差δi的代数和。
六、测量结果修正
1、未修正结果:“系统误差未修正前的测量结果。”
如:用某尺测量圆柱直径,如果进行10次测量,所得的示值分别为14.9,14.6,14.8,14.6,14.9,14.7,14.7,14.8,14.9,14.8mm
则该测量列的未修正结果为其算术平均值14.8mm。
2、已修正结果:“系统误差修正后的测量结果”。
系统误差中已识别(已掌握)的系统误差,其大小与符号已知,从而可以按“修正值”进行修正。
3、修正值:“用代数方法与未修正测量结果相加,以补偿其系统误差的值”。
(1)修正值为负的系统误差;
(2)由于系统误差不能完全获知,因此这种补偿并不完全——修正值只能对系统误差进行有限程度的补偿。修正后,系统误差会减小,但不可能为零。
真值=测量结果+修正值=测量结果-误差
(3)经过修正的测量结果,即使具有较大的不确定度,但可能十分接近被测量的真值(即误差甚小)——不应把测量不确定度与已修正测量结果的误差相混淆。
4、偏差:一个值减去其参考值。
“一个值”:指测量所得的值;
“参考值”:设定值、应有值或标称值;
“标称值”:测量仪器上表明其特性或指导其使用的量值,该值为圆整值或近似值。它是从零件加工的“尺寸偏差”的概念引伸过来的。
“尺寸偏差”:所得到的某一实际尺寸,与其所要求的参考尺寸或标称尺寸之差。相对于实际尺寸来说,由于加工过程中的诸多因素的影响,它偏离了要求的或应有的参考尺寸,于是产生了尺寸偏差。

8 条回复

zham2003  2010-05-13 19:42
好不不错,我要下载
zhoucljob  2010-05-13 17:24
不错,有总比没有好啊
计量管理  2010-04-19 20:11
学习一下~~~~~
xdhu  2010-04-07 11:07
入门的基础知识
xdhu  2010-04-07 10:55
学习一下,说的比较精炼
goodjake  2009-09-16 15:04
楼主的帖子描述的还是比较清晰的.
Phonej  2009-09-15 17:47
在测量结果中如果把测量结果的表示也表述一下会比较完整,现在有些欠缺了
hlm350521  2009-06-10 04:20
计量术语,缺少深入解释,,,,,,,

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