测量误差与测量不确定度的联系

王鸿雁

山东核电有限公司265116

摘要：主要研究测量误差和测量不确定度的联系，分析了测量不确定度的提出和发展情况以及其科学意义，在此基础上，对测量误差和测量不确定度的联系进行了探讨。

关键词：测量误差；测量不确定度

测量误差和测量不确定是测量专业经常涉及到的两个概念，二者之间有一定联系，但是也有一定区别，实际工作中发现，很多技术报告和学术研究都存在着把误差当做不确定度的情况，这是一种作为研究人员和测量专业从业人员不应该有的常识性错误。深入探究测量误差和测量不确定度的联系，对提高测量精度控制误差有重要意义。

一、测量不确定度

（一）提出与发展

不确定度一词最早来自1927年德国物理学家海森堡于量子力学中提出的不确定度关系，也称作测不准关系。1963年，美国标准局数理统计专家艾森哈特对仪器校准系统的研究中，首次提出测量不确定度的概念。1970年，NBS测量保证方案的研究与推广工作对不确定度的定量表示方法进行了研究推广。1977年，国际计量委员会要求国际计量局成立不确定度表示工作组，征求多个国家计量院和国际组织关于不确定度的意见之后，公布了一份测量不确定度建议书，即为INC-1（1980）《实验不确定度表述》，标志着测量不确定度表示方式逐渐统一。1986年，CIPM和其他国际组织共同制定了《不确定度测量表示指导细则》，并与1995年进行了增补修订。

（二）内涵

测量不确定度是经典误差理论的应用和发展，是现代误差理论的主要内容，也是测量结果质量评定重要参考指标，用于表示、定量评定测量结果变化的不肯定性和人们对测量认识不足的程度，不确定度越小，表示测量结果可用价值越高，可用价值越高，其测量水平也随之提升。测量不确定度广泛用于贸易、生产、医疗、环保以及科学技术领域，计量标准的建立、检定规程的制定、实验室认可和质量认证都要求出具测量不确定度分析报告。严格意义上讲，不出具不确定的此类昂数据是没有意义的数据，科技工作者和测量专业技术人员都应该深刻理解测量不确定的概念，理解不确定度争取的表示和评定方法，才能够更好的适应现代计量测试技术发展。

二、测量误差与测量不确定度的联系

（一）对测量不确定度的正确认识

1、定义

JJF1059-1999沿用了GUM95的测量不确定度定义，表述测量不确定度为合理赋予被测量值的分散性、和测量结果有联系的参数。

2、来源

测量不确定度主要来自不完善、不完整的被测量定义、不合理的被测量实现方法、代表性不强的取样、不周全的测量环境影响认识与控制、仪器读数/分辨率/鉴别域偏差、参与计算常量/参量不准确、测量方法和测量程序假定性与近似性。

3、分类

（1）A类

是指能用统计方法明确获得的不确定度，通过某一种统计方法对多次测量数据进行分析可获得标准差。

（2）B类

不能使用统计方法，但是可以借助其他方式计算获得的标准偏差。

（3）合成

是指测量结果是根据多个其他量值求得的，一般是其他量方差、协方差计算获得的标准不确定度

（二）误差

1、定义和表示

误差是测量结果和真实值之间的差值，测量误差可以用绝对误差和相对误差表示，引用误差是便于仪器仪表示值的相对误差。

2、来源

测量装置误差、环境因素导致的测量装置和被测量物体变化、测量方法新的不完善以及人员操作不当都会导致测量误差。

3、分类

（1）根据性质和特点划分

根据性质和特点划分，误差有系统误差、随机误差、粗大误差三类。

（2）系统误差

系统误差根据掌握程度可以细分为已定系统误差和未定系统误差。

（3）根据出现规律细分

根据出现规律，系统误差可以细分为不变系统误差和变化系统误差。

不同类别误差没有绝对界限，某些条件下可以互相转化。

（三）测量误差和测量不确定度的联系

测量误差表示的是一个具体的量，测量不确定度则表示测量结果可能存在的一个区间范围，二者定义完全不同，但是二者之间又有一定联系。测量不确定度是指测量结果可能分布的区间，而该区间的大小主要受测量误差、随机误差、未定系统误差影响。随机误差会导致多次重复测量结果不完全一致，是测量结果分散性的主要原因，而不确定度则用于定量描述测量结果的分散程度。稳定系统误差是指随机误差导致分散区间的中心和真实值之间的距离，表示测量结果的可疑性或未知性，将其统计数据合并在区间内将会导致该离散空间的进一步加宽。

考虑到测量真值是不可知的，因此测量无法进行无限次并取其均值，所以已定系统误差也无法完全确定，但是该值比被测量最大允许误差更小。实际测量中，测量不确定度的评定需要处理标准器引入误差，如果标准器使用标称值，并且将量值传递给下一级，标准器最大允许误差将被当做测量结果未定系统误差的分量，而标准器实际值传递给下一级时，标准器示值负修正值成为测量结果已定系统误差分量，修正值不确定度就是已定系统误差导致的不确定度。

结语

测量误差和测量不确定度概念上完全不同，但是工作实际应用却有密切练习，检定工作实际中可能出现仪器示值误差大于最大允许误差，但是实际值扩展不确定度却比最大允许误差小的情况，这种情况下，仪器可以依据实际值使用。不确定度回答了误差理论的空白问题，进一步发展完善了误差理论。

参考文献

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