误差理论第四章测量不确定度_精品文档PPT资料.ppt

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一概念。

二、测量不确定度定义二、测量不确定度定义测量不确定度是指测量结果变化的不肯定，是表征被测测量不确定度是指测量结果变化的不肯定，是表征被测量的真值在某个量值范围的一个估计，是测量结果含有量的真值在某个量值范围的一个估计，是测量结果含有的一个参数，用以表示被测量值的分散性。

的一个参数，用以表示被测量值的分散性。

定义表明一个定义表明一个完整的测量结果应包含被测量值的估计与完整的测量结果应包含被测量值的估计与分散性参数两部分分散性参数两部分。

4-14-1测量不确定度的基本概念测量不确定度的基本概念2对一实际测量过程，影响测量结果精度有多方因素，因对一实际测量过程，影响测量结果精度有多方因素，因此测量不确定度一般包含几个分量，各不确定度分量不此测量不确定度一般包含几个分量，各不确定度分量不论其性质如何，可用下面两种方法评定：

论其性质如何，可用下面两种方法评定：

AA类评定类评定：

测量不确定度一般包含若干个分量，其中一测量不确定度一般包含若干个分量，其中一些分量由一系列观测数据的统计分析来评定。

些分量由一系列观测数据的统计分析来评定。

BB类评定类评定：

另一些分量不是用一系列观测数据的统计分另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析法，而是基于经验或其他信息所认定的概率分布来评定。

定。

所有的不确定度分量均用标准差表征。

三、测量不确定度和误差三、测量不确定度和误差测量不确定度和误差是误差理论中两个重要概念。

测量不确定度和误差是误差理论中两个重要概念。

（一）共同点：

都是评价测量结果质量高低的重要指标；

都可作为测量结果的精度评定参数。

3

（二）区别

（二）区别从定义上：

从定义上：

误差是测量结果与真值之差，以真值或约误差是测量结果与真值之差，以真值或约定真值为中心，误差是一理想概念，一般不能准确知道。

定真值为中心，误差是一理想概念，一般不能准确知道。

测量不确定度是以被测量的估计值为中心，是可以定量测量不确定度是以被测量的估计值为中心，是可以定量评定的。

评定的。

从分类上从分类上：

误差按自身特征和性质分为系统误差、随误差按自身特征和性质分为系统误差、随机误差和粗大误差，并可采取措施来减小和消除各类误机误差和粗大误差，并可采取措施来减小和消除各类误差对测量的影响，但在分类判别和误差计算时不易把握。

差对测量的影响，但在分类判别和误差计算时不易把握。

测量不确定度不按性质分类，按评定方法分为测量不确定度不按性质分类，按评定方法分为AA类评定和类评定和BB类评定，两类评定方法不分优劣，按实际情况的可能性类评定，两类评定方法不分优劣，按实际情况的可能性加以选用。

加以选用。

4（三）联系（三）联系误差是不确定度的基础，研究不确定度首先需研究误误差是不确定度的基础，研究不确定度首先需研究误差；

差；

用测量不确定度代替误差表示测量结果精度，易于理用测量不确定度代替误差表示测量结果精度，易于理解、便于评定，具有合理性和实用性；

解、便于评定，具有合理性和实用性；

测量不确定度的内容不能包罗更不能取代误差理论的测量不确定度的内容不能包罗更不能取代误差理论的所有内容。

所有内容。

54-24-2标准不确定度的评定标准不确定度的评定标准不确定度是用标准差表征的不确定度，用标准不确定度是用标准差表征的不确定度，用uu表示，表示，其分量用其分量用uuii表示表示.一、标准不确定度的一、标准不确定度的AA类评定类评定AA类评定是用统计分析法评定，其标准不确定度类评定是用统计分析法评定，其标准不确定度uu等同于等同于由系列观测值获得的标准差由系列观测值获得的标准差，即，即u=u=。

6二、标准不确定度的二、标准不确定度的BB类评定类评定BB类评定不用统计分析法，而是基于其他方法如经验、类评定不用统计分析法，而是基于其他方法如经验、资料、手册、说明书等来评定并得到标准不确定度。

资料、手册、说明书等来评定并得到标准不确定度。

因此，先根据实际情况对测量值进行一定的分布假设，因此，先根据实际情况对测量值进行一定的分布假设，常用的有：

常用的有：

7三、自由度及其确定三、自由度及其确定

（一）自由度概念

（一）自由度概念8可知，系列测量的标准差的可信赖程度与自由度有密切可知，系列测量的标准差的可信赖程度与自由度有密切关系，自由度愈大，标准差愈可信赖。

关系，自由度愈大，标准差愈可信赖。

将不确定度计算表达式中总和所包含的项数减去各项之将不确定度计算表达式中总和所包含的项数减去各项之间存在的约束条件数，所得差值称为间存在的约束条件数，所得差值称为不确定度的自由度。

不确定度的自由度。

（二）自由度的确定

（二）自由度的确定11）标准不确定度）标准不确定度AA类评定的自由度类评定的自由度922）标准不确定度）标准不确定度BB类评定的自由度类评定的自由度相对标准差所相对标准差所对自由度见对自由度见P83表表4-2104-34-3测量不确定度的合成测量不确定度的合成一、合成标准不确定度一、合成标准不确定度当测量结果受多种因素影响形成若干不确定度分量时，当测量结果受多种因素影响形成若干不确定度分量时，测量结果的标准不确定度用各标准不确定度分量合成后测量结果的标准不确定度用各标准不确定度分量合成后所得的合成标准不确定度所得的合成标准不确定度uucc表示。

表示。

首先分析各种影响因素与测量结果的关系，准确评定各首先分析各种影响因素与测量结果的关系，准确评定各不确定度分量，再进行合成标准不确定度计算。

不确定度分量，再进行合成标准不确定度计算。

1112二、展伸不确定度二、展伸不确定度在实际工作中，要求给出的测量结果区间包含被测量真在实际工作中，要求给出的测量结果区间包含被测量真值的置信概率较大，此时须用展伸不确定度表示测量结值的置信概率较大，此时须用展伸不确定度表示测量结果。

果。

13三、不确定度的报告三、不确定度的报告

（一）报告的基本内容

（一）报告的基本内容14

（二）测量结果的表示

（二）测量结果的表示15注：

因该表示方式与注：

因该表示方式与1）中）中d的表示形式相同，为避免混的表示形式相同，为避免混淆，应淆，应给出相应说明。

给出相应说明。

164）注意事项）注意事项：

最后报告的合成不确定度或展伸不确定度，其有效数字最后报告的合成不确定度或展伸不确定度，其有效数字一般不超过两位；

一般不超过两位；

不确定度的数值与被测量的估计值末位对齐；

若计算出的合成不确定度或展伸不确定度的位数较多，若计算出的合成不确定度或展伸不确定度的位数较多，作为最后的报告值时就要修约，依据作为最后的报告值时就要修约，依据“三分之一准则三分之一准则”将多余的位数舍去。

将多余的位数舍去。

举例见笔举例见笔记记P47174-44-4测量不确定度应用实例测量不确定度应用实例一、测量不确定度计算步骤一、测量不确定度计算步骤11）分析测量不确定度的来源，列出对测量结果影响显著的不）分析测量不确定度的来源，列出对测量结果影响显著的不确定度分量；

确定度分量；

22）计算各分量的传递系数；

）计算各分量的传递系数；

33）评定标准不确定度分量，给出其数值和自由度；

）评定标准不确定度分量，给出其数值和自由度；

44）分析各不确定度分量的相关性，确定各相关系数；

）分析各不确定度分量的相关性，确定各相关系数；

55）求测量结果的合成标准不确定度）求测量结果的合成标准不确定度uucc和自由度；

若有必要，和自由度；

若有必要，给出展伸不确定度给出展伸不确定度UU；

66）给出不确定度报告，以规定的方式报告被测量的估计值及）给出不确定度报告，以规定的方式报告被测量的估计值及合成标准不确定度或展伸不确定度，并说明获知它们的细节。

合成标准不确定度或展伸不确定度，并说明获知它们的细节。

18例例11：

测某一圆柱体的体积。

由分度值为：

由分度值为0.01mm0.01mm的的测微仪重复测量直径测微仪重复测量直径DD和高度和高度hh各各66次，数据如下：

次，数据如下：

Di/mm10.07510.08510.09510.06010.08510.080hi/mm10.10510.11510.11510.11010.11010.1151.1.计算计算DD、hh的平均值，求的平均值，求VV的估计值的估计值（单个计算求2.平均如何？

）2.不确定度评定不确定度评定

（1）D的测量重复性引起的标准不确定度分量19（22）hh的测量重复性引起的标准不确定度分量的测量重复性引起的标准不确定度分量（33）测微仪的示值误差引起的标准不确定度分量）测微仪的示值误差引起的标准不确定度分量2033、不确定度合成、不确定度合成44、展伸不确定度、展伸不确定度取置信概率取置信概率PP0.950.95，查，查tt分布表得包含因子分布表得包含因子21于是，体积测量的展伸不确定度为：

于是，体积测量的展伸不确定度为：

55、不确定度报告、不确定度报告11）用合成标准不确定度表示测量结果）用合成标准不确定度表示测量结果22）用展伸不确定度表示测量结果）用展伸不确定度表示测量结果22例例22：

用标准数字电压表在标准条件下测直流电压源的输出电：

用标准数字电压表在标准条件下测直流电压源的输出电压压1010次，测得值（次，测得值（VV）：

）：

10.000107,10.000103,10.000097,10.000111,10.000091,10.000107,10.000103,10.000097,10.000111,10.000091,10.000108,10.000121,10.000101,10.000110,10.00009410.000108,10.000121,10.000101,10.000110,10.00009411、计算电压估计值、计算电压估计值22、不确定度评定、不确定度评定（11）标准电压表示值稳定度引起的标准不确定度分量）标准电压表示值稳定度引起的标准不确定度分量23（22）标准电压表示值误差引起的标准不确定度分量）标准电压表示值误差引起的标准不确定度分量（33）电压测量重复性引起的标准不确定度分量）电压测量重复性引起的标准不确定度分量33、不确定度合成、不确定度合成2444、展伸不确定度、展伸不确定度55、不确定度报告、不确定度报告11）用合成标准不确定度表示测量结果）用合成标准不确定度表示测量结果22）用展伸不确定度表示测量结果）用展伸不确定度表示测量结果25例例33：

测某液体粘度，先用标准粘度油和高精度计时秒表标：

测某液体粘度，先用标准粘度油和高精度计时秒表标定粘度计常数定粘度计常数cc，然后将被测液体通过该粘度计，由然后将被测液体通过该粘度计，由=ct=ct计算液体粘度。

计算液体粘度。

（t（t为标准粘度油在粘度计流过的时间）为标准粘度油在粘度计流过的时间）11、不确定度评定、不确定