大学物理实验中测量不确定度的评定与表示

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1、物理实编者按实验屮，对测呈不确定度的评定与表示是一项重耍的工作，但是U国际不确定度工作纟FU993年制定《测量不确定度农示指南》以来，国内，钮括高校实验教学中均未开展铧及工作.虽有若干院校己开始试行，但在貝体方法上尚无统一或权威性的处理方法.下而发农浙江大学刘才明老师的义$，以期引起各校对此W题的熏视，爿欢迎就此展开讨论.大学物理实验中测量不确定度的评定与表示刘才明（浙江大学物理系，杭州310027）摘要介绍丫不确定度的冇关概念，并结合具体实验教学的测《模型，提出Y对不确定度A类分最及B类分量评定的合理简化，给出了两种不同简化模

2、式下展伸不确定度的表示式.关键词测莆不确定度;R信概率;展伸不确定度分类号O241.11引言对测量不确定度的正确评定与表示，是一个极其重要的问题.1980年，国际计量局（BIPM）制定了实驳不确定度建议节INC-1.其后经各国际计量组织及名国计虽界广泛实践及讨论研宂，国呩不确定度工作纴（ISO/TAGVWG3）于1993年制定了《测莆不确定度表示指南》，为实验不确定度的统一奠定了S础，为测fl和科学实验的发展提供了冇力的保证.我国的计量技术规范《测量误差及数据处理（访行）》经«家技术监锷局批准，已于1992年10月1日起施行.规

3、范屮明确规定，测呈结果的最终表示形式I用展伸不确定度（乂称总不确定度）表征被测量真偟在某个萤值范围内的•一个评定，根据所用的買信概率表达形式吋写为小组在《岛等工业学校物理实验课程教学基本耍求修订征求意见稿》的几点说明屮明确指出，作为“保底®花”，有条件的K校可以在教学屮引入不确定度进行访点.但到H前为止，多数商校尚米正式使用，即便少釤使用了不确定度思想进行误差教学的院校，其教学榷式也存在较大差别，其中固然是因为大学物理实验茗学的特殊性，允许各校根据具体条件和情况在教学牛作一些简化忽略与抽象，但往往在这些简化与抽象的过程中，一些院

4、校忽视丫误差理论内容的科学性和栂念的IE确性前提，由此导致丫教学模式的偏差其莖尨原则性的错误.木文试图从国际不确定度工作俎199:年制定的《测S不确定度表示指南》出发.结合我国IK计莆技术规范及具体的大学物理实验教学特殊性，障明在大学物理实验教学屮如何正确评价测莆结果的冲确定度，并给出两种不同简化模式下不确定度的表示式.r=_y土卩单位（p=）并规定.在置信概率取国际上广泛采用的约定概率p=0.95吋.不必注明P值.如P对）.95.则结果表达式中均应注明S信概率P值.我国在大学物理实验教学中使川不确定度的建议始于1991年，并于

5、当年暑假在清华大学举办了教师培训班.1992年1（）月家教委工科物理实验课程指导2不确定度的概念不确定度是说明测萤结果的一个参数，表征合理赋予被测莆伉的分散性.它表示由于测萤误差的存在而对被测《值不能确定的程度.不确定度反映丫可能存在的误差分布范围，即随机误差分埴和未定系统误收稿日期：1996-04-08差分每:的联合分布范围.它讨近似理解为一定概率的误差限值，理解为与-定S信概率相联系的误差分冇基本宽度的一半.不确定度一般包含有多个分萤，按数值的评定方法可归并成两类：A类分量：III测量列的统计分析评定的不确定度分量，记作」A

6、.B类分量：由非统计分析方法评定的不确定度分景，记作对A类分萤和B类分莆的合成应按方差合成原理进行.若任意两个不确定度分量都彼此独立，且A类分萤、B类分莆均可折合成标准偏差表示，则合成不确定度欧及前苏联一些学者大觉的实验研宄表明：误差分布规律并非大多是正态分布，而是多种多样的.我国U•最学家的研宂也得到了类似结论.然而鉴于：①正态分布在多种分布规律中最具冇典型性，是误差理论屮运用鉍多的具体分布规律；测虽次数。一吋.相当多的其它形式的分布，如多项分布、二项分布、泊松分布、/分布、F分布分布等都趋向于正态分布等原因，在人学物理实验教

7、学屮仍uj•采用“大呈的测呈误差接近正态分布”这一模糊说法.2）实验测莆屮均为有限次测莆，特别是一般教学实验屮的测泉次数，大多不超过10次，这时测莆结果偏离正态分布，而服从/分布，则A类不确定度分眾可由贝塞尔公式求出将合成不确定度^乘以一个与一定置信概率相联系的包含因子.则得增人置信水准的不确定度称力展伸不确定度，记为tB

8、JU=Kfo3关于A类分量的一些具体问题的讨论1）一些物理实验的讲义及教材论述：大多数测呈误差均服从正态分布.这一说法是缺乏充分论据的.东测景列的标准偏差Sx=测虽列平均值的标准偏差4=tpSx=tp上式

9、屮为与-•定S信概率相联系的H信因子，可山表1查出.表1A=的置信因子什测量次数z：2345678910II2030oo尸=0.6831.841.321.201.141.111.091.081.071.061.051.031.021.00尸=0.9512.74.