一、誤差的基本概念:
1.誤差的定義:
誤差=測得值-真值;
因此,誤差是一個值,數(shù)學(xué)上就是坐標(biāo)軸上的一個點(diǎn),是具有正負(fù)號的一個數(shù)值。
2.誤差的表示方法:
2.1 絕對誤差:
絕對誤差=測量值-真值(約定真值)
在檢定工作中,常用高一等級準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)作為真值而獲得絕對誤差。
如:用一等活塞壓力計(jì)校準(zhǔn)二等活塞壓力計(jì),一等活塞壓力計(jì)示值為100.5N/cm2,二等活塞壓力計(jì)示值為100.2N/cm2,
則二等活塞壓力計(jì)的測量誤差為-0.3N/cm2。
2.2 相對誤差:
相對誤差=絕對誤差/真值X100%
相對誤差沒有單位,但有正負(fù)。
如:用一等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)校準(zhǔn)二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì),一等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)測得20.2℃,二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)測得20.3℃,則二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)的相對誤差為0.5%。
2.3 引用誤差:
引用誤差=示值誤差/測量范圍上限(或指定值)X100%
引用誤差是一種簡化和實(shí)用方便的儀器儀表示值的相對誤差。
如測量范圍上限為3000N的工作測力計(jì),在校準(zhǔn)示值2400N處的示值為2392.8N,則其引用誤差為-0.3%。
3.誤差的分類:
3.1 系統(tǒng)誤差:在重復(fù)性條件下,對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量的真值之差。
3.2 隨機(jī)誤差:測量結(jié)果與在重復(fù)性條件下,對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值之差。
3.3 粗大誤差:超出在規(guī)定條件下預(yù)期的誤差。
二、精度:
1.精度細(xì)分為:準(zhǔn)確度:系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響。精密度:隨機(jī)誤差對測量結(jié)果的影響。精確度:系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差綜合后對測量結(jié)果的影響。精度是誤差理論中的說法,與測量不確定度是不同的概念,在誤差理論中,精度定量的特征可用目前的測量不確定度(對測量結(jié)果而言)和極限誤差(對測量儀器儀表)來表示。對測量而言,精密度高的準(zhǔn)確度不一定高,準(zhǔn)確度高的精密度不一定高,但精確度高的準(zhǔn)確度與精密度都高,精度是精確度的簡稱。目前,不提倡精度的說法。
三、測量不確定度:
1.定義:表征合理地賦予被測量之值地分散性,與測量結(jié)果相聯(lián)系地參數(shù)。
(1)此參數(shù)可以是諸如標(biāo)準(zhǔn)差或其倍數(shù),或說明了置信水準(zhǔn)的區(qū)間的半寬度。
(2)測量不確定度由多個分量組成。其中一些分量可用測量列結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分布估算,并用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表征。另一些分量則可用基于經(jīng)驗(yàn)或其他信息的假定概率分布估算,也可用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。
(3)測量結(jié)果應(yīng)理解為被測量之值的最佳估計(jì),而所有的不確定度分量均貢獻(xiàn)給了分散性,包括那些由系統(tǒng)效應(yīng)引起的(如,與修正值和參考測量標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的)分量。
由此可以看出,測量不確定度與誤差,精度在定義上是不同的。因此,其概念上的差異也造成評價方法上的不同。
四、測量誤差和測量不確定度的主要區(qū)別
1.定義上的區(qū)別:誤差表示數(shù)軸上的一個點(diǎn),不確定度表示數(shù)軸上的一個區(qū)間;
2.評價方法上的區(qū)別:誤差按系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差評價,不確定度按A類B類評價;
3.概念上的區(qū)別:系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差是理想化的概念,不確定度只是使用估計(jì)值;
4.表示方法的區(qū)別:誤差不能以±的形式出現(xiàn),不確定度只能以±的形式出現(xiàn);
5.合成方法的區(qū)別:誤差以代數(shù)相加的方法合成,不確定度以方和根的方法合成;
6.測量結(jié)果的區(qū)別:誤差可以直接修正測量結(jié)果,不確定度不能修正測量結(jié)果;誤差按其定義,只和真值有關(guān),不確定度和影響測量的因素有關(guān);
7.得到方法的區(qū)別:誤差是通過測量得到的,不確定度是通過評定得到的;
8.操作方法的區(qū)別:系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差難于操作,不確定評定易于操作;
誤差與測量不確定度是相互關(guān)聯(lián)的,就是說,測量誤差也包含不確定度,反之,評定得到的不確定度也還是有誤差。
精度是按照誤差的分類進(jìn)行評價的,但在誤差合成的方法上與測量不確定度是不同的,系統(tǒng)誤差按照代數(shù)和合成,隨機(jī)誤差按方和根法合成,而系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的合成則有按標(biāo)準(zhǔn)差合成的,有按極限誤差合成的。因此,其合成的方法并不統(tǒng)一。
目前,在測量領(lǐng)域,國際上通用的是測量不確定度方法,精度的說法目前已經(jīng)不再使用,本貼希望通過一些簡單的介紹,能夠?qū)Υ蠹以谡`差,精度及測量不確定度的概念上有所明確,不致引起一些錯誤有所幫助。
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