一(yi)、誤差(cha)的基本概念:
1.誤差的定義(yi):
誤差(cha)=測得值-真值;
因此(ci),誤差是(shi)(shi)一個值,數(shu)學上(shang)就(jiu)是(shi)(shi)坐標軸(zhou)上(shang)的一個點,是(shi)(shi)具有正(zheng)負號的一個數(shu)值
2.誤差的(de)表示方法:
① 絕(jue)對誤(wu)差:
絕對(dui)誤(wu)差=測(ce)量值-真值(約(yue)定(ding)真值)
在檢定工(gong)作(zuo)中,常用(yong)高一等級準確度的標準作(zuo)為真(zhen)值而獲得絕對誤差(cha)。
如:用二等線(xian)(xian)紋(wen)(wen)玻璃(li)尺(chi)校正全(quan)(quan)自動影(ying)像測量儀(yi),二等線(xian)(xian)紋(wen)(wen)尺(chi)示(shi)值為300mm,校準全(quan)(quan)自動影(ying)像儀(yi)的示(shi)值為299.998mm,則全(quan)(quan)自動影(ying)像測量儀(yi)的測量(liang)誤差為-0.002mm。
② 相對誤差(cha):
相對誤(wu)差=絕對誤(wu)差/真值X100%
相對誤(wu)差沒有(you)單位,但有(you)正負。
③ 引用誤差:
引用誤差=示值(zhi)誤差/測量范圍上限(或指定值)X100%
引用誤差(cha)是(shi)一種簡化和(he)實(shi)用方便的(de)儀(yi)器儀(yi)表示值的(de)相對誤差(cha)。
3.誤差(cha)的(de)分類(lei):
① 系統誤差:在重復性條件下,對同一被測(ce)(ce)量進行無限(xian)多次(ci)測(ce)(ce)量所得結(jie)果(guo)的(de)平均值與被測(ce)(ce)量的(de)真值之差。
② 隨機誤差:測量結(jie)果(guo)與在重復性條件下,對同一被(bei)測量進行無限多次(ci)測量所(suo)得結(jie)果(guo)的平(ping)均值之差。
③ 粗大(da)誤(wu)(wu)差:超出在規定條件下預期的誤(wu)(wu)差。
精度:
精度細(xi)分為:
準確度:系統誤(wu)差對測(ce)量(liang)結果的影響(xiang)。
精密度:隨機誤差對測量結果(guo)的影響。
精確度(du):系(xi)統誤(wu)差和隨機誤(wu)差綜合后(hou)對(dui)測量(liang)結果的(de)影響。
精(jing)度是誤(wu)(wu)差(cha)(cha)理論中的(de)說(shuo)法,與測(ce)(ce)(ce)量不確(que)(que)定度是不同的(de)概念,在誤(wu)(wu)差(cha)(cha)理論中,精(jing)度定量的(de)特征可用目前(qian)的(de)測(ce)(ce)(ce)量不確(que)(que)定度(對(dui)測(ce)(ce)(ce)量結果而(er)言)和極限誤(wu)(wu)差(cha)(cha)(對(dui)測(ce)(ce)(ce)量儀器儀表)來表示。對(dui)測(ce)(ce)(ce)量而(er)言,精(jing)密度高(gao)的(de)準確(que)(que)度不一定高(gao),準確(que)(que)度高(gao)的(de)精(jing)密度不一定高(gao),但精(jing)確(que)(que)度高(gao)的(de)準確(que)(que)度與精(jing)密度都高(gao),精(jing)度是精(jing)確(que)(que)度的(de)簡稱。目前(qian),不提(ti)倡精(jing)度的(de)說(shuo)法。
一、三、測量不(bu)確定度
定義(yi):表(biao)征合理地(di)賦予被測量之(zhi)值地(di)分散性(xing),與測量結(jie)果相聯系地(di)參數。
① 此參(can)數可以是諸如標準(zhun)差或其倍數,或說明(ming)了置信水準(zhun)的(de)區間的(de)半寬度。
② 測(ce)量(liang)不確定(ding)度由多個分(fen)(fen)(fen)量(liang)組成。其(qi)中一些分(fen)(fen)(fen)量(liang)可用(yong)測(ce)量(liang)列結果的(de)統計分(fen)(fen)(fen)布估算,并(bing)用(yong)實驗標(biao)(biao)準差表征。另(ling)一些分(fen)(fen)(fen)量(liang)則可用(yong)基于經(jing)驗或其(qi)他信息的(de)假定(ding)概(gai)率分(fen)(fen)(fen)布估算,也可用(yong)標(biao)(biao)準偏(pian)差表征。
③ 測量(liang)結果應(ying)理解為(wei)被測量(liang)之值(zhi)的(de)最佳估計(ji),而所(suo)有(you)的(de)不確(que)定度分量(liang)均貢獻(xian)給了(le)分散性(xing),包括那些由系統效(xiao)應(ying)引(yin)起的(de)(如(ru),與修正值(zhi)和參考測量(liang)標準(zhun)有(you)關的(de))分量(liang)。
由此可(ke)以看出,測量(liang)不(bu)確定度與誤差,精度在定義(yi)上(shang)是不(bu)同(tong)的。因此,其概念上(shang)的差異也造成評價方法上(shang)的不(bu)同(tong)。
四、測(ce)量(liang)誤(wu)差和測(ce)量(liang)不確定度的(de)主要區別(bie)
1.定義上(shang)的區(qu)別:誤差表示(shi)(shi)數(shu)軸上(shang)的一(yi)個(ge)點,不確定度(du)表示(shi)(shi)數(shu)軸上(shang)的一(yi)個(ge)區(qu)間;
2.評價(jia)方法上(shang)的區(qu)別:誤(wu)差按系統誤(wu)差與隨(sui)機誤(wu)差評價(jia),不(bu)確(que)定度按A類B類評價(jia);
3.概(gai)念上的(de)區別(bie):系(xi)統誤(wu)差與隨機(ji)誤(wu)差是(shi)理想化的(de)概(gai)念,不確定(ding)度(du)只(zhi)是(shi)使用估計值;
4.表(biao)示方法的區別(bie):誤差不能以±的形式出現,不確定度只(zhi)能以±的形式出現;
5.合成方法的(de)區別:誤(wu)差以(yi)(yi)代數相(xiang)加的(de)方法合成,不(bu)確定度(du)以(yi)(yi)方和根(gen)的(de)方法合成;
6.測量(liang)結果的區別:誤差可(ke)以直(zhi)接(jie)修(xiu)正測量(liang)結果,不確定度(du)(du)不能修(xiu)正測量(liang)結果;誤差按(an)其定義(yi),只和(he)真值(zhi)有(you)關,不確定度(du)(du)和(he)影響測量(liang)的因素有(you)關;
7.得到(dao)方法的(de)區別:誤差是通(tong)過(guo)測量得到(dao)的(de),不確(que)定度是通(tong)過(guo)評定得到(dao)的(de);
8.操作方法的區別:系統(tong)誤差與隨機誤差難(nan)于(yu)操作,不確定評定易(yi)于(yu)操作;
誤(wu)差與測量不(bu)確(que)定(ding)度(du)(du)是(shi)(shi)相互關聯的,就是(shi)(shi)說,測量誤(wu)差也(ye)(ye)包含不(bu)確(que)定(ding)度(du)(du),反之,評定(ding)得到的不(bu)確(que)定(ding)度(du)(du)也(ye)(ye)還是(shi)(shi)有(you)誤(wu)差。
序號(hao) |
測量(liang)誤差 |
測量不確定度(du) |
1 |
有正負的量(liang)值(zhi),其測(ce)量(liang)結果減去被(bei)測(ce)量(liang)的真值(zhi) |
無符號的(de)參數(shu)(shu),用標準差或標準差的(de)倍數(shu)(shu)或置信之間的(de)半(ban)寬表示 |
2 |
表明(ming)測量結果(guo)真值 |
表明測量(liang)值的分散性 |
3 |
客觀(guan)存在不以人的認識程度而改變 |
與對測量(liang),影響及測量(liang)過程的認識有(you)關 |
4 |
由于真值未知,不(bu)能準確得(de)(de)到當用(yong)約定(ding)值代替真值,可(ke)得(de)(de)其估(gu)算值 |
可(ke)由依據(ju)實驗,資料,經驗等信息評定,從(cong)而可(ke)定量確定 |
5 |
按性質可分為(wei)隨機誤差和系統誤差 |
不確(que)定度(du)分量評定時一(yi)般(ban)不分其(qi)性(xing)質,若需要(yao)可表述為:由隨(sui)機效(xiao)應(ying)(ying)引入的(de)不確(que)定度(du)分量和由系(xi)統(tong)效(xiao)應(ying)(ying)引入的(de)不確(que)定度(du)分量 |
6 |
已知(zhi)系統(tong)誤差的估值時,可以對測(ce)(ce)量結果進行(xing)修(xiu)正(zheng)(zheng),得到修(xiu)正(zheng)(zheng)后(hou)的測(ce)(ce)量結果 |
不(bu)能(neng)用(yong)不(bu)確定(ding)(ding)(ding)度對測量(liang)結果進(jin)行修正(zheng)(zheng)。在已修正(zheng)(zheng)的測量(liang)結果的不(bu)確定(ding)(ding)(ding)度中應(ying)考慮(lv)修正(zheng)(zheng)引入的不(bu)確定(ding)(ding)(ding)度 |
精(jing)度是(shi)按(an)照誤(wu)(wu)差(cha)的(de)分類進行評(ping)價的(de),但在誤(wu)(wu)差(cha)合成(cheng)(cheng)的(de)方法上與(yu)(yu)測量不(bu)(bu)確定(ding)度是(shi)不(bu)(bu)同(tong)的(de),系統誤(wu)(wu)差(cha)按(an)照代數和合成(cheng)(cheng),隨(sui)機誤(wu)(wu)差(cha)按(an)方和根法合成(cheng)(cheng),而系統誤(wu)(wu)差(cha)與(yu)(yu)隨(sui)機誤(wu)(wu)差(cha)的(de)合成(cheng)(cheng)則(ze)有(you)按(an)標準(zhun)差(cha)合成(cheng)(cheng)的(de),有(you)按(an)極限誤(wu)(wu)差(cha)合成(cheng)(cheng)的(de)。因此,其合成(cheng)(cheng)的(de)方法并不(bu)(bu)統一。