测量不确定度内涵

cunchengliu · 发表于 2011-6-12 15:25:35

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测量不确定度

测量不确定度的定义：合理赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。从以下几个方面理解测量不确定度的内涵：

1.
“合理赋予”是指应考虑到各种因素对测量的影响所做的修正，特别是测量应处于统计控制的状态下，即处于随机控制过程中。所谓统计控制状态就是一种随机状态，即处于重复性条件下或重现性条件下的测量状态。一方面，测量过程是在一定条件下进行的，既可以在重复性条件下进行测量，也可以在复现性条件下进行测量，整个的测量过程处于相应条件下的控制状态。另一方面，“合理赋予”就是利用建立在概率与数理统计基础上的统一规范的方法评定并表示被测量之值的分散性。这个统一规范就是测量不确定度评定指南，对我国来说，就是JJF 1059—1999测量不确定度评定与表示。

2.
定义中的“被测量之值”是指被测量可能出现的所有值的集，由于测量是在随机控制状态下进行的，被测量之值不仅包括在一定测量条件下已经出现的测得值，更重要的还包括可能出现但没有出现的其他值，由于测量条件的限制，后者往往占有更大的比例。也就是说，被测量之值是指在给定条件下（重复性条件或复现性条件），通过无穷多次测量可以得到被测量的所有值。实际测量中，通过有限次测量，得到的被测量之值只是被测量之值的估计值。根据需要，被测量之值的估计值可以用一次测量的观测值、多次测量观测值的算术平均值、示值误差、或者其修正值、修正表、修正因子、修正曲线等表示，甚至可以用一组观测值的中位值表示。

3.
“分散性”，是指被测量可能取值的范围，即在给定条件下，衡量被测量之值变化程度的参数。按照概率与数理统计理论，分散性可以用重复性条件下的实验标准偏差定量表征，可以用复现性条件下的实验标准偏差定量表征，也可以用统计控制下的四分位间距定量表征。

4.
测量结果，就是通过有限次的测量，赋予被测量之值的估计值，并加上按照统一规范的方法评定的被测量可能取值的范围。被测量之值的估计值是一个随机变量，描述这一随机变量分散程度（数学特征）的参数就是测量不确定度。所谓“相联系”，是指测量不确定度是一个与被测量之值的估计值“在一起”的参数，用来表明在给定条件下对被测量进行测量时,测量结果所可能出现的区间。

5.
基于以上理论，在重复性条件下，对某被测量进行n次测量，得到一组观测值，用其中的某一个观测值作为被测量的估计值，其分散性用单次测量结果的标准不确定度表征。在随后同样的被测量的测量中，只要以单次观测值表示被测量的估计值，其分散性不会超过单次测量结果的标准不确定度。如果用一组观测值的算术平均值表示被测量的估计值，其分散性用算术平均值的标准不确定度表征。换句话说，对同一被测量，随后的测量，只要以算术平均值表示被测量的估计值，其分散性不会超过算术平均值的标准不确定度。可以推论，用被测量的估计值（一个）和测量不确定度完整地表示测量结果，只要按照给定的条件测量，无论何时何地进行测量，即重复性条件或复现性条件，所得到和尚未得到的被测量的估计值的绝大部分，或者以一定置信概率包含在测量不确定度之内，即区间半宽度度之内。因此，只要按照给定的测量不确定度进行测量，无论是何时何地，任何人得到的被测量的估计值都具有相同的可靠性。