[工学]第4章测量不确定度.pptVIP

第四章 测量不确定度 本章介绍的测量不确定度就是评定测量结果质量高低的一个重要指标。不确定度愈小，测量结果的质量愈高，使用价值愈大，其测量水平也愈高；不确定度愈大，测量结果的质量愈低，使用价值愈小，其测量水平也愈低。 第一节 测量不确定度的基本概念 “不确定度”一词起源于1927年德国物理学家海森堡在量于力学中提出的不确定度关系，又称测不准关系。 由于在实际使用时对不确定度的理解和表示方法缺乏一致性。鉴于国际间表示测量不确定度的不一致，1986年由国际标准化组织(ISO)等七个国际组织共同组成了国际不确定度工作组，制定了《测量不确定度表示指南》，简称“指南GUM”； 1993年，指南GUM由国际标准化组织颁布实施，在世界各国得到执行和广泛应用。 1．测量不确定度定义 测量不确定度 是指测量结果变化的不肯定，是表征被测量的真值在某个量值范围的一个估计，是测量结果含有的一个参数，用以表示被测量值的分散性。 两类评定方法 根据测量不确定度定义，在测量实践中如何对测量不确定度进行合理的评定，这是必须解决的基本问题。对于一个实际测量过程，影响测量结果的精度有多方面因素，因此测量不确定度一般包含若干个分量，各不确定度分量不论其性质如何，皆可用两类方法进行评定，即 A类评定与B类评定 A类评定与B类评定方法 将影响测量不确定度因素分为两类： 一些分量由一系列观测数据的统计分析来评定，称为A类评定； 另一些分量是基于经验或其他信息所认定的概率分布来评定，称为B类评定。 结果表达： 所有的不确定度分量均用标准差表征，它们或是由随机误差而引起，或是由系统误差而引起，都对测量结果的分散性产生相应的影响。 2．测量不确定度与误差 测量不确定度和误差是误差理论中两个重要概念 不确定度与误差的联系 误差是不确定度的基础 研究不确定度首先需研究误差，只有对误差的性质、分布规律、相互联系及对测量结果的误差传递关系等有了充分的认识和了解，才能更好地估计各不确定度分量，正确得到测量结果的不确定度。 用测量不确定度表示测量结果更具有合理性和实用性。 测量不确定度的内容不能包罗更不能取代误差理论的所有内容 如传统的误差分析与数据处理等均不能被取代。 3．关于不确定度的分类方法 按评定方法将不确定度区分为统计学的，非统计学的两类，而废除“随机不确定度”、“系统不确定度”的办法，是国际上经过长期分析的研究成果，必须引起充分注意，因为，一些资料还在沿用“随机不确定度’“系统不确定度”这种不正确的提法。 关于不确定度的分类方法 统计学方法评定的不确定度可能来源于偶然误差(如重复对某一量测量时，由贝塞尔法评定的标准差)，也可能来源于系统误差(如上一级基准器由统计法评定的不确定度)． 非统计学法评定的不确定度可能来源于偶然误差(如估计室内温度波动影响的不确定度)，也可能来源于系统误差(如由估计所得手册上常数的不确定度)． 第二节 标准不确定度的评定 用标准差表征的不确定度，称为标准不确定度，用u表示。测量不确定度所包含的若干个不确定度分量，均是标准不确定度分量，用ui表示。 1. 标准不确定度的A类评定 A类评定是用统计分析法评定，其标准不确定度u等同于由系列观测值获得的标准差σ，即 u＝σ。 2.标准不确定度的B类评定 B类评定不用统计分析法，而是基于其他方法估计概率分布或分布假设来评定标准差并得到标准不确定度。 B类评定在不确定度评定中占有重要地位，因为有的不确定度无法用统计方法来评定，或者虽可用统计法，但不经济可行，所以在实际工作中，采用B类评定方法居多。 B类评定 设被测量X的估计值为x，其标准不确定度的B类评定是借助于影响x可能变化的全部信息进行科学判定的。这些信息可能是：以前的测量数据、经验或资料；有关仪器和装置的一般知识；制造说明书和检定证书或其他报告所提供的数据；由手册提供的参考数据等。 为了合理使用信息，正确进行标准不确定度的B类评定．要求有一定的经验及对一般知识有透彻的了解。 常用的B类评定法 采用B类评定法，需先根据实际情况分析，对测量值进行一定的分布假设，可假设为正态分布，也可假设为其他分布，常见有下列几种情况： ②当估计值x取自有关资料，所给出的测量不确定度Ux为标准差的k倍时，则其标准不确定度为 举 例 例-1 校准书上给出标称值为10Ω的标准电阻阻值为l0.007420±129μΩ，若测量值服从正态分布，且置信水平为9