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淺談測量不確定度與誤差的區別


 首先要明確的是測量不確定度與誤差二者之間概念上的差異。
測量不確定度表征被測量的真值所處量值范圍的評定。它按某一置信概率給出真值可
能落入的區間。它可以是標準差或其倍數,或是說明了置信水準的區間的半寬。它不是具體
的真誤差,它只是以參數形式定量表示了無法修正的那部分誤差范圍。它來源于偶然效應和
系統效應的不完善修正,是用于表征合理賦予的被測量值的分散性參數。不確定度按其獲得
方法分為A、B 兩類評定分量。A 類評定分量是通過觀測列統計分析作出的不確定度評定,
B 類評定分量是依據經驗或其他信息進行估計,并假定存在近似的“標準偏差”所表征的不確
定度分量。
誤差多數情況下是指測量誤差,它的傳統定義是測量結果與被測量真值之差。通常可分
為兩類:系統誤差和偶然誤差。誤差是客觀存在的,它應該是一個確定的值,但由于在絕大
多數情況下,真值是不知道的,所以真誤差也無法準確知道。我們只是在特定的條件下尋求
*佳的真值近似值,并稱之為約定真值。
通過對概念的理解,我們可以看出測量不確定度與測量誤差的主要有以下幾方面區別:
一.評定目的的區別:
測量不確定度為的是表明被測量值的分散性;
測量誤差為的是表明測量結果偏離真值的程度。
二.評定結果的區別:
測量不確定度是無符號的參數,用標準差或標準差的倍數或置信區間的半寬表示,由人
們根據實驗、資料、經驗等信息進行評定,可以通過A,B 兩類評定方法定量確定;
測量誤差為有正號或負號的量值,其值為測量結果減去被測量的真值,由于真值未知,
往往不能準確得到,當用約定真值代替真值時,只可得到其估計值。
三.影響因素的區別:
測量不確定度由人們經過分析和評定得到,因而與人們對被測量、影響量及測量過程的
認識有關;
測量誤差是客觀存在的,不受外界因素的影響,不以人的認識程度而改變;
因此,在進行不確定度分析時,應充分考慮各種影響因素,并對不確定度的評定加以驗
證。否則由于分析估計不足,可能在測量結果非常接近真值(即誤差很小)的情況下評定得到
的不確定度卻較大,也可能在測量誤差實際上較大的情況下,給出的不確定度卻偏小。
四.按性質區分上的區別:
測量不確定度不確定度分量評定時一般不必區分其性質,若需要區分時應表述為:“由隨
機效應引入的不確定度分量”和“由系統效應引入的不確定度分量”;
測量誤差按性質可分為隨機誤差和系統誤差兩類,按定義隨機誤差和系統誤差都是無窮
多次測量情況下的理想概念。
五.對測量結果修正的區別:
“不確定度”一詞本身隱含為一種可估計的值,它不是指具體的、確切的誤差值,雖可估
計,但卻不能用以修正量值,只可在已修正測量結果的不確定度中考慮修正不完善而引入的
不確定度;
而系統誤差的估計值如果已知則可以對測量結果進行修正,得到已修正的測量結果。
一個量值經修正后,可能會更靠近真值,但其不確定度不但不減小,有時反而會更大。這
主要還是因為我們不能確切的知道真值為多少,僅能對測量結果靠近或離開真值的程度進行
估計而已。
雖然測量不確定度與誤差有著以上種種不同,但它們仍存在著密切的聯系。不確定度的
概念是誤差理論的應用和拓展,而誤差分析依然是測量不確定度評估的理論基礎,在估計B
類分量時,更是離不開誤差分析。例如測量儀器的特性可以用*大允許誤差、示值誤差等術
語描述。在技術規范、規程中規定的測量儀器允許誤差的極限值,稱為“*大允許誤差”或“允
許誤差限”。它是制造廠對某種型號儀器所規定的示值誤差的允許范圍,而不是某一臺儀器
實際存在的誤差。測量儀器的*大允許誤差可在儀器說明書中查到,用數值表示時有正負號,
通常用優良誤差、相對誤差、引用誤差或它們的組合形式表示。例如土0.1PV,土1%等。
測量儀器的*大允許誤差不是測量不確定度,但可以作為測量不確定度評定的依據。測量結
果中由測量儀器引入的不確定度可根據該儀器的*大允許誤差按B 類評定方法評定。又如
測量儀器的示值與對應輸入量的約定真值之差,為測量儀器的示值誤差。對于實物量具,示
值就是其標稱值。通常用高一等級測量標準所提供的或復現的量值,作為約定真值(常稱校
準值或標準值)。在檢定工作中,當測量標準給出的標準值的擴展不確定度為被檢儀器*大
允許誤差的1/3~1/10 時,且被檢儀器的示值誤差在規定的*大允許誤差內,則可判為
合格。
 
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