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[連載]有關(guān)不確定度的概念

發(fā)布時(shí)間:2007-04-02 作者:李慎安 來(lái)源:本站整理 瀏覽:4679
編者按

  8月19日至21日,中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)在北京召開(kāi)了計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1059:1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》研討會(huì),共有30余位專(zhuān)家出席。會(huì)上提出討論的問(wèn)題有二十多個(gè),請(qǐng)起草人解答的問(wèn)題十多個(gè),其他會(huì)上交流問(wèn)題以及有關(guān)技術(shù)規(guī)范JJF1033:2001《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核》中有關(guān)不確定度問(wèn)題共十個(gè)左右,國(guó)家質(zhì)檢總局計(jì)量司陳紅副處長(zhǎng)、本刊編委李春琴副秘書(shū)長(zhǎng)也到會(huì)參加討論并解答了一些問(wèn)題?,F(xiàn)約請(qǐng)李慎安老師將所討論的問(wèn)題和意見(jiàn),分別歸納為以下五個(gè)方面加以整理、報(bào)導(dǎo),供讀者了解、參考和討論,歡迎讀者繼續(xù)來(lái)稿參與討論

  1.有關(guān)不確定度的概念
      2.不確定度評(píng)定與簡(jiǎn)化
      3.測(cè)量結(jié)果與不確定度表示
      4.國(guó)際情況與合格判斷
      5.其他問(wèn)題

  當(dāng)前國(guó)際上統(tǒng)一采用的測(cè)量不確定度的定義為:表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性,與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。定義中的分散性究竟指什么的分散性?被測(cè)量之值的分散性?明顯是個(gè)誤解,“被測(cè)量之值”的含義,在GUM中,明確其含義為被測(cè)量的真值,技術(shù)規(guī)范中也采用了這一觀點(diǎn),把他作為真值的同義語(yǔ)。不是真值的分散性(真值不可能有分散性)是肯定的,定義中明確的是賦予被測(cè)量之值,并非賦予真值而是測(cè)量結(jié)果,測(cè)量結(jié)果就定義為“由測(cè)量所得到的賦予被測(cè)量的值?!币簿褪呛侠頎顟B(tài)下重復(fù)觀測(cè)所得測(cè)量結(jié)果的分散性,即在給定條件下(重復(fù)性條件或某種復(fù)現(xiàn)性條件所構(gòu)成的某種統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)下)所得眾多的重復(fù)觀測(cè)結(jié)果所構(gòu)成的分散性。什么的不確定度?被測(cè)量最佳估計(jì)值的不確定度。定義中的后半句含義為不確定度是與被測(cè)量之值(真值)的最佳估計(jì)相聯(lián)系的參數(shù)。

  是不是測(cè)量?jī)x器也有不確定度?在某些文件和文章中,經(jīng)??梢钥吹健皽y(cè)量?jī)x器的不確定度”或“測(cè)量裝置的不確定度”,專(zhuān)家們認(rèn)為這種表述不宜推薦。從不確定度的定義,它只是與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù),只用于定量地說(shuō)明測(cè)量結(jié)果的可疑程度,對(duì)于測(cè)量?jī)x器或裝置而言,是不好理解的。有書(shū)上提出,測(cè)量?jī)x器的不確定度是指測(cè)量?jī)x器所提供的量值的不確定度。但往往測(cè)量?jī)x器可提供不同的量值,例如量塊,其示值為其標(biāo)稱(chēng)值,是所提供的一種量值,已按等進(jìn)行過(guò)校準(zhǔn)后的證書(shū)上,校準(zhǔn)值往往也作為它所提供的量值,除此之外,一些儀器的示值往往并不固定而受到諸多因素的影響,而不能簡(jiǎn)單地只以一個(gè)值給出,還需要指明某些條件,從而使不確定度的表述變得較為復(fù)雜。大量的測(cè)量?jī)x器示值,只有最大允許誤差(MPE)或是相對(duì)最大允差、引用誤差等。這些術(shù)語(yǔ)所表達(dá)的概念是一個(gè)概率近似為p=100%的分散區(qū)間半寬,實(shí)際上也是一種“誤差限”或“可能誤差”,根據(jù)GUM2.2.4節(jié)以及JJF1059 2.11節(jié)注5均指明:不確定度的本質(zhì)(傳統(tǒng)概念)也就是測(cè)量結(jié)果給出的被測(cè)量估計(jì)值可能誤差的量度。從這一點(diǎn)上說(shuō)MPE也是一種不確定度,只不過(guò)不是標(biāo)準(zhǔn)不確定度。把它轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)不確定度得按JJF1059中5.6節(jié)所提供的方法。這十分類(lèi)似 5.2節(jié)通過(guò)U/k與5.3節(jié)通過(guò)Up/kp來(lái)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)不確定度一樣。為了使問(wèn)題不致復(fù)雜化,我們不宜把MPE也視為一種擴(kuò)展不確定度(p=100%)。在一些文件或規(guī)范中的表格里,往往把表頭寫(xiě)成:“測(cè)量?jī)x器不確定度、準(zhǔn)確度等級(jí)或最大允許誤差”,正說(shuō)明了這一問(wèn)題。

  關(guān)于不確定度分量的分類(lèi),當(dāng)前一些書(shū)籍和文章中,過(guò)分強(qiáng)調(diào)了A類(lèi)和B類(lèi)的區(qū)分,而且在不確定度評(píng)定中,往往不甚恰當(dāng)?shù)匾蠼o出A類(lèi)有哪些和B類(lèi)有哪些,A類(lèi)評(píng)定過(guò)了才是B類(lèi)的評(píng)定等。事實(shí)上,用A類(lèi)評(píng)定的分量往往可以用B類(lèi)評(píng)定,反之亦然。即評(píng)定的方法上并不局限于某種。但在不確定度所有分量中,隨機(jī)效應(yīng)導(dǎo)致的分量與系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的分量這兩大類(lèi)則往往總是并存而必須分別加以分析的。例如在化學(xué)分析中,如果平行試驗(yàn)是從取樣和稱(chēng)取試樣開(kāi)始,經(jīng)過(guò)處理而至最后得到兩個(gè)獨(dú)立的平行試驗(yàn)結(jié)果,則通過(guò)這兩個(gè)結(jié)果之差所計(jì)算出來(lái)的單次測(cè)量結(jié)果的合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差sp中,包含了自稱(chēng)取樣品直到最后結(jié)果的全過(guò)程中的隨機(jī)效應(yīng)導(dǎo)致的分散性的總合成,那么,剩下的只有系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的分量了。

  由于不確定度的定義是合理賦予被測(cè)量之值的分散性,很明顯,這個(gè)分散的可靠程度決定于賦予被測(cè)量之值的多少(重復(fù)觀測(cè)次數(shù)n的多少),次數(shù)n越多,越可靠(自由度ν越大),但是,當(dāng)ν不夠大時(shí),要給出具有給定概率p的分散區(qū)間半寬時(shí),就是通過(guò)包含因子kp的適當(dāng)增大(JJF1059附錄A給出的就是增大的kp)來(lái)滿足要求的。因此,不確定度評(píng)定中,對(duì)某些條件適當(dāng)?shù)姆潘?,特別是日常檢測(cè)中,準(zhǔn)確度要求不是很高的情況下,得出的不確定度稍許偏大一點(diǎn),往往是正常的或必要的。這是其定義導(dǎo)致的不確定度有其不確定性。研討會(huì)上,專(zhuān)家們對(duì)此進(jìn)行了充分討論。

 

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