测量不确定度的评定与表示(05.11.22).ppt

测量不确定度评定与表示 主要内容 一、什么是不确定度以及学习不确定度的意义； 二、不确定度和测量误差的区别 三、介绍概率分布和一些基本术语 四、不确定度的来源 五、测量不确定度的分类及评定 六、测量不确定度的报告与表示 七、举例 一、什么是不确定度以及研究不确定度的意义 1、什么是不确定度？ 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。 砝码的质量表示ms=(100.021 47±0.00035)g 分散性：它的物理含义为一个量值区间，也就是说测量结果在这个区间出现，而不是一个定值。这个区间可以是某一个概率包含可能得到的测量结果，如95%，99%等。 二、不确定度和误差的区别 表格： 三、介绍一些概率分布和基本术语及其概念 在概率论中，X落在下述区间内的概率特别有用。 在某一区间[-a,a]内，被测量值以等概率落入，而落于该区间外的概率为零，则称被测量值服从均匀分布，通常记作 式中： 10.不确定度分量 在测量过程中，引起不确定度的每个来源，称为不确定度分量。 11.不确定度的A类评定 type A evaluation of uncertainty 用对观测列进行统计分析的方法，来评定标准不确定度。 12.不确定度的B类评定 type B evaluation of uncertainty 用不同于对观测列进行统计分析的方法，来评定标准不确定度。 13.合成标准不确定度 combined standard uncertainty 当测量结果是由若干个其他量的值求得时，按其他各量的方差和协方差算得的标准不确定度。 注：协方差有许多情况为零。 14.扩展不确定度 expanded uncertainty 确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。 注：扩展不确定度有时也称展伸不确定度或范围不确定度。 扩展不确定度指合成不确定度乘上某个系数。 15.包含因子 coverage factor 为求得扩展不确定度，对合成标准不确定度所乘的数字因子。 16.自由度 degrees of freedom 在方差的计算中，和的项数减去对和的限制数。 在贝塞尔公式中，和的项数就是指∑后的 17.置信概率 confidence level; level of confidence 同时又称置信水平，置信系数，置信水准。 与置信区间或统计包含区间有关的概率值。符号为p。 p=1-α。一般用95%和99%表示。α是显著性水平。 四、测量不确定度的来源 6、测量仪器的计量性能的局限性 7、测量标准或标准物质的不确定度。 8、引用的数据或其他参量的不确定度。 9、与测量方法和测量程序有关的近似性和假定性 10、在表面上完全相同的条件下被测量在重复观测中的变化。 总之，不确定度的来源离不开五个字：人、机、料、法、环。 五、不确定度的评定 1、测量不确定度的分类： 可分为标准不确定度和扩展不确定度。 ⑴标准不确定度可分为： A类标准不确定度 u A (u i) B类标准不确定度 u B (u i) 合成标准不确定度 u C ⑵扩展不确定度 以U表示，k取2或3， 或以U95、U99表示。 与此相对应的相对标准不确定度和相对扩展不确定度。 2、测量不确定度的评定流程： ⑴建立数学模型 建立数学模型的主要目的：找出不确定度的相关量，即那些量对U有贡献，通常用表达式 Y=f(X1, X2，---，XN) 由于数学模型可能不完善，所有有关的量应充分地反映其实际情况的变化，以便可以根据尽可能多的观测数据来评定不确定度。 ⑵求最佳值 当被测量Y的最佳估计值y是通过输入量X1，X2，---，XN的估计值 x1,x2,---xN得出时,可以有以下两种方法： 第一法： 即y的平均值可作为最佳值。 第二法： 即可先求出各输入量的最佳值，再求出y的最佳值。 以上两种方法，当f是输入量Xi的线性函数是，它们的结果相同。但当f是Xi的非线性函数时，用上两式计算出Y的最佳估计值可能不同，而以①式的计算方法较为优越。 ⑶列各分量的表达式 实际就是找出多少个U分量，但一个分量不一定只有一个不确定度来源，既不能重复，又不要漏项。 通用表达式 指输入量的不确定度； 3、标准不确定度A类评定 采用统计分析的方法，来评定标准不确定度,称为A类不确定度。 使用最多的、最普遍的是贝塞尔公式。 即对被测量X，在重复性条件或复现性条件下进行n次独立重复观测，观测值为 此时，平均值的实验标准差 不确定度的评定程序 求合成不确定度 及有效自由度 [解] 由于各不确定度分量不相关，故 得 由 得 6、扩展不确定度 扩展不确定度过去曾经称为总不确定度，这个名