测量不确定度的评定

　　引言

　　测量工作是各个领域中不可缺少的一项基础工作。随着科学技术的不断发展,人们对测量结果精密度的要求也越来越高。当报告测量结果时,不仅要给出测定的量值的多少,还必须对测量精度给出定量说明,以确定其可信程度。测量不确定度就是对测量精度的定量表征,测量结果必须包括其不确定度才是完整并有意义的。

　　1　测量不确定度的概念及其产生原因

　　按照JJF 1059—1999《测量不确定度评定与表示》的规定,不确定度是用来表征合理地赋予被测量值的分散性,与测量结果相关联的参数。不确定度可以是标准偏差或其倍数,或是说明了置信水平区间的半宽度。

　　产生测量不确定度的因素很多,主要来自以下几个方面:

　　(1)被测量的定义不完整或不完善;

　　(2)实现被测量的定义的方法不理想;

　　(3)取样的代表性不够,即被测量的样本不能代表所定义的被测量;

　　(4)对测量过程受环境影响的认识不周全,或对环境条件的测量与控制不完善;

　　(5)对模拟仪器的读数存在人为偏差;

　　(6)测量仪器的分辨力与鉴别力不够;

　　(7)赋予计量标准的值和标准物质的值不准;

　　(8)引用于数据计算的常量和其他参量不准;

　　(9)测量方法和测量程序的近似性;

　　(10)在表面上看来完全相同的条件下,被测量重复观测值的变化。

　　由此可见,测量不确定度一般来源于随机性和模糊性,前者归因于条件不充分,后者归因于对事物本身概念的不明确。

　　2　测量不确定度的分类

　　测量不确定度一般由许多分量组成,并且是一种综合效应,其结果可能服从于某种概率分布。因此,测量不确定度往往用标准(偏)差来表示。在实际使用中,人们往往希望知道测量结果的置信区间,因此测量不确定度也可以用标准(偏)差的倍数或置信区间的半宽度来表示,为了区分这种不同的表示方法,分别称它们为标准不确定度u和扩展不确定度U。

　　在测量不确定度的许多分量中,其中一些分量具有统计性,可以由被测量平均值的实验标准(偏)差S(x)表征,这类分量称为A类标准不确定度,用uA表示;另一些分量具有非统计性,可以根据经验或资料及假设的概率分布估计出标准(偏)差来表征,这类分量称为B类标准不确定度,用uB表示。将A类和B类标准不确定度的各分量按照求出平方和再开方的方法计算,其结果为合成标准不确定度,记为uC。将合成标准不确定度乘以包含因子,得到扩展标准不确定度U。

　　测量不确定度的分类可表示如下: