测量和测量不确定度教学讲义教案.doc

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1、此文档收集于网络,如有侵权,请联系网站删除测量和测量不确定度(一)不确定度定义:测量不确定度: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。注:(1)此参数可以是诸如标准差或其倍数,或说明了置信水准的区间的半宽度。(2)测量不确定度由多个分量组成。其中一些分量可用测量列结果的统计分布估算,并用实验标准差表征。另一些分量则可用基于经验或其它信息的假定概率分布估算,也可用标准差表征。(3)测量结果应理解为被测量之值的最佳估计,而所有的不确定度分量均贡献给了分散性,包括那些由系统效应引起的(如,与修正

2、值和参考测量标准有关的)分量。(二)测量与测量不确定度测量给出关于某物的属性,它可以告诉我们某物体有多重、或多长、或多热,即告诉我们量值有多大。测量总是通过某种仪器或设备来实现的,尺子、秒表、衡器、温度计等都是测量仪器。被测量的测量结果通常由两部分组成(一个数和一个测量单位),他们构成了量值。例如:人体温度37.2℃是量值,人体温度是被测量,37.2是数,℃是单位。对于比较复杂的测量,通过实际测量获得被测量的测量数据后,通常需要对这些数据进行计算、分析、整理,有时还要将数据归纳成相应的表示式或绘制成表格、曲

3、线等等,亦即要进行数据处理,然后给出测量结果。检测/校准工作的核心是测量。测量不确定度是对测量结果存有怀疑的程度。测量不确定度亦需要用两个数来表示:一个是测量不确定度的大小,即置信区间的半宽;另一个是对其相信的程度,即置信概率(或称置信水准、置信水平、包含概率),表明测量结果落在该区间有多大把握。例如:上述测量人体温度为37.2℃,或加或减0.1℃,置信水准为95%。则该结果可以表示为37.2℃±0.1℃,置信概率为95%这个表述是说,我们测量的人体温度处在37.1℃到37.3℃之间,有95%的把握。当然,

4、还有一些其他不确定度的方式。这里表述的是最终的扩展不确定度,它是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包含于此区间。2.1合理地赋予:此文档仅供学习与交流此文档收集于网络,如有侵权,请联系网站删除测量不确定度是测量者合理赋予给测量结果的,因此测量不确定度将或多或少与评定者有关,例如与人的经验、知识范围和认识水平等有关。定义中的“合理”是指应该考虑各种因素对测量结果的影响,特别是测量应处于统计控制状态下,即处于随机控制过程中。也就是说测量应在重复性条件或复现性条件下进行。测量不确定度可以由人

5、们根据实验、资料、经验等信息进行评定的,不是测量仪器固有的,根据评定人员的水平进行评定,评定出来的测量不确定度是大好,还是小好,不一定,重要的是合理。2.2测量不确定度是与测量结果相联系的参数根据定义,测量不确定度是与测量结果相联系的参数,意指测量不确定度是一个与测量结果“在一起”的参数,在测量结果的完整表述中应该包括测量不确定度。既然不确定度是与测量结果相联系的参数,因此一般不用它来表示测量仪器的特性,只有用仪器得到的测量结果才具有不确定度。测量仪器的特性可以用示值误差或最大允许误差等术语来描述,一般不宜

6、说“测量仪器的不确定度”或“计量标准的不确定度”。可以将测量仪器或计量标准的不确定度,理解为由他们所提供的或复现的量值的不确定度。对于经过校准并已知其示值误差的测量仪器,有时也简单地将其示值误差的不确定度称为测量仪器的不确定度。①测量不确定度用以表明测量结果的质量:质量愈高,不确定度愈小,测量结果的使用价值愈高;质量愈差,不确定度愈大,使用价值愈低。不知道不确定度的测量结果,实际上不具备完整的使用价值。②对单一参数的计量仪器或标准物质因为在给出测量数据时同时给出测量不确定度是合适的。因为在这种情况下,我们非

7、常明确,该测量不确定度就是给出参数的测量不确定度。③如果用测量不确定度用来表示一个机构对某一仪器或参数的校准能力;因为在这种情况下,针对的是具体的被校仪器的参数,并用最佳测量能力的定义对其进行了约束,此参数一般应该用范围来表示④测量仪器的特性评定指标不适用测量不确定度,因为测量不确定度是与测量数据相联系的参数,用不同的标准器来检定被评定仪器,根据测量不确定度的评定方法,被评定仪器的同一示值会有不同的测量不确定度,无法表示该仪器的特性。2.3标准差标准差也被称为标准偏差,或者实验标准差,通常用SD来表示。  

8、简单来说,标准差是一组数据平均值分散程度的一种度量。一个较大的标准差,代表大部分数值和其平均值之间差异较大;一个较小的标准差,代表这些数值较接近平均值。例如,两组数{0,5,9,14}和{5,6,8,9}其平均值都是7此文档仅供学习与交流此文档收集于网络,如有侵权,请联系网站删除,但第二组数具有较小的标准差。标准差可以当作不确定度的一种表示,表示的就是样本数据的离散程度。标准差越小,表明数据越聚集;标准差越大,表

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