误差理论与数据处理课件 不确定度.ppt

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1、第四章测量不确定度“不确定度”是合理表征被测量值或其误差分散程度的一个参数。1963年，美国标准局在“仪器校准系统的精密度和准确度估计”的研究中首次提出了采用测量不确定度的概念。1980年，国际计量局提出了《实验不确定度建议书INC-1》1993年，联合发布了《测量不确定度表示指南》和第二版《国际通用计量学基本术语》1998年我国发布了JJF1001-1998《通用计量术语及定义》，99年又发布了JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》。第一节基本概念一、测量不确定度的发展历史按GUM和JJF10

2、59-1999《测量不确定度评定与表示》定义，测量不确定度为“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”。定义中的“分散性”是指包含了各种误差因素在测量过程中所产生的分散性；“合理地”是指测量是在统计控制状态下进行的，各次测量结果的分散性只是由于随机效应引起的，其测量结果或相关参数可以用统计方法进行估计；“相联系的”是指不确定度和测量结果来自于同一测量对象和过程，表示在给定条件下测量时测量结果所可能出现的区间。二、测量不确定度的定义与评定方法测量不确定度可以用标准偏差、或标准偏差的倍数、或置

3、信区间的半宽度来表示。当用标准差表示时称为标准不确定度，规定用σ表示；由于标准偏差所对应的置信水平通常不高，因此不确定度还可以用标准差的倍数表示，称为扩展不确定度，规定用U表示，与标准不确定度的关系可表示为U=kσ，k为包含因子。不确定度表示由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，是定量说明测量结果质量的一个参数。一个完整的测量结果不仅要表示其量值的大小，还需要给出测量的不确定度，表示了被测值在一定概率水平所处的范围。二、测量不确定度的定义与评定方法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

4、性质如何，皆可用两类方法进行评定，即A类与B类评定。一些分量由系列观测数据的统计分析来评定，称为A类评定；一些分量不是用一系列观测数据的统计分析法，而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。所有的不确定度分量均用标准差表征。区分为两类评定方法的目的，仅是为了便于研究，两种方法得到的分量在本质上不存在什么差异，两种方法均基于概率分布。二、测量不确定度的定义与评定方法一般来源于以下几个方面：对被测量的定义不完整或不完善；实现被测量的定义的方法不理想；取样的代表性不够，即被测量的样本不能代表所定

5、义的被测量；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；对模拟仪器的读数存在人为偏移；测量仪器的分辨力或鉴别力不够；赋予计量标准的值和标准物质的值不准；引用于数据计算的常量和其它参量不准；测量方法和测量程序的近似性和假定性；在表面上看来完全相同的条件下，被测量重复观察值的变化。可见，测量不确定度一般源于事物的随机性和模糊性。三、测量不确定度的可能来源四、测量不确定度与误差的关系项目测量不确定度测量误差定义表明被测量值的分散性，是一个区间表明测量结果偏离真值，是一个确定的值量值与人们对被

6、测量、影响因素及策略过程的认识有关，在给定条件下可以统计客观存在，不以人的认识程度而改变评定在给定条件下，根据实验、资料、经验等信息进行定量评定由于真值未知，不能准确评定。当用约定真值代替真值时，可得到估计值分量评定时一般不区分性质，而是根据方法的不同，分为A类和B类，但两类无本质区别按性质分为随机误差、系统误差及过失误差与测量结果的关系无关，不论测量结果是否相同，可以有相同或不同的不确定度。不能用不确定度修正测量结果有关，针对某个被测量，结果不同，误差也不同分量的合成若分量彼此独立，则为方根和，否则需加入

7、协方差项，合成方法统一各误差分量的代数和，某些情况下合成方法不统一自由度存在，是描述不确定度可靠性的参数不存在置信概率存在，特别是B类不确定度和扩展不确定度的评定，可按置信概率给出置信区间不存在结果的修正不能用不确定度对结果进行修正，若测量结果已按系统误差估计值进行了修正，那么在不确定度评定中应考虑修正不完善而引入的分量当知道系统误差估计值，可对测量结果进行修正第二节标准不确定度的评定一、标准不确定度的A类评定二、标准不确定度的B类评定三、自由度第三节合成标准不确定度和扩展不确定度一、合成标准不确定度二、扩

8、展不确定度要计算U就必须先确定包含因子k，而选择包含因子k的前提是要确定被测量的可能分布。对于不同的被测量，没有一种确定其分布的通用模式，但从假设的角度分析，则有三种可能：接近于正态分布；不接近于正态分布，但可判断接近某种已知分布，如矩形分布、三角分布、反正弦分布等；无法判断被测量的分布情况；第四节测量不确定度评定实例