誤差是相對(duì)被測(cè)量真值而言的,它是測(cè)量結(jié)果與真值之差,由于真值的不可知性,實(shí)際上誤差也只能是個(gè)理想概念,不可能得到它的準(zhǔn)確值。
不確定度以測(cè)量結(jié)果本身為研究對(duì)象,其含義不是“與真值之差”或“誤差限”、“極限誤差”,而是表示由于隨機(jī)影響和系統(tǒng)影響的存在而對(duì)測(cè)量結(jié)果不能肯定的程度,表征被測(cè)量值可能出現(xiàn)的范圍。它是以測(cè)量結(jié)果為中心,以標(biāo)準(zhǔn)差或其倍數(shù),或某置信區(qū)間半寬度確定的被測(cè)量的取值范圍。確保真值以一定概率落于其中。因而,它是測(cè)量結(jié)果的一個(gè)量化屬性。
一、誤差和不確定度的分類方法截然不同。
誤差根據(jù)其性質(zhì)可分為兩類:隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。
隨機(jī)誤差:測(cè)量結(jié)果與重復(fù)性條件下對(duì)同一量進(jìn)行無(wú)限多次測(cè)量所得結(jié)果的平均值之差。隨機(jī)誤差大抵是由于隨機(jī)影響造成的。注意,觀察列的平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差并不是平均值的隨機(jī)誤差,而恰恰是隨機(jī)影響引起的平均值的不確定度,這些效應(yīng)產(chǎn)生的平均值的隨機(jī)誤差不可能準(zhǔn)確知道。
系統(tǒng)誤差:在重復(fù)性條件下,對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無(wú)限多次測(cè)量所得結(jié)果的平均值與被測(cè)量真值之差。系統(tǒng)誤差是由已知系統(tǒng)影響和未知系統(tǒng)影響產(chǎn)生的,通過對(duì)已知系統(tǒng)影響的修正可以減小,但不可能為零。同時(shí),修正值或修正因子的不完善,也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不確定度,但不是由于系統(tǒng)影響補(bǔ)償不理想而產(chǎn)生的誤差。
不確定度按照分量的評(píng)定方法分為 A 類B 類,但并非“隨機(jī)”和“系統(tǒng)”的代用詞。
用A 類或B 類評(píng)定方法均可得到已知系統(tǒng)影響修正值的不確定度,隨機(jī)影響的不確定度計(jì)算也是如此。兩種評(píng)定方法均基于概率分布,得到的分量在本質(zhì)上不存在差異。實(shí)際應(yīng)用中,無(wú)須將它們與隨機(jī)或系統(tǒng)對(duì)應(yīng)起來(lái)。
二、誤差取一個(gè)符號(hào),非正即負(fù)。不確定度恒為正值。當(dāng)由方差得出時(shí),取其正平方根。
三、不確定度是由隨機(jī)影響和對(duì)系統(tǒng)影響結(jié)果的不完善修正產(chǎn)生的。
在計(jì)算測(cè)量結(jié)果的不確定度時(shí),不會(huì)考慮到未被認(rèn)識(shí)的系統(tǒng)影響,但這種影響會(huì)導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)。因此,即使計(jì)算出來(lái)的不確定度很小,仍不能保證測(cè)量結(jié)果的誤差很小?;蛘哒f(shuō),測(cè)量結(jié)果的不確定度未必是測(cè)量結(jié)果接近被測(cè)量值的指示值,它僅為與目前可用的知識(shí)相符的最佳值接近程度的近似性估計(jì)。不確定度不能用于測(cè)量結(jié)果和真值之間的差異顯示,但可用于測(cè)量結(jié)果之間的比較。不確定度越小,則測(cè)量結(jié)果質(zhì)量越高。
在測(cè)量中若沒有忽略任何明顯的系統(tǒng)影響時(shí),才能認(rèn)為測(cè)量結(jié)果即為被測(cè)值的可靠估計(jì)值,其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度即為可能誤差的可靠量度。
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