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測量不確定度的來源有哪些?

時(shi)間:2022-07-22 作者:普天同(tong)創 閱讀:2671

從影響測量結果的因素考(kao)慮, 測量結果的不(bu)確定(ding)度一(yi)般來源于:被(bei)測(ce)對象(xiang)、測(ce)量設備、測(ce)量環(huan)境、測(ce)量人員及測(ce)量方法


被測對象

a.被測量的定義不完善


被測(ce)量(liang)(liang)即受到測(ce)量(liang)(liang)的特(te)定(ding)量(liang)(liang),深(shen)刻全面理(li)解被測(ce)量(liang)(liang)定(ding)義(yi)是正確測(ce)量(liang)(liang)的前提。如果定(ding)義(yi)本(ben)身不明(ming)確或不完善(shan),則按(an)照這樣(yang)的定(ding)義(yi)所得(de)出(chu)的測(ce)量(liang)(liang)值必(bi)然和真實之間存在(zai)一定(ding)偏差。


b.實現被測量定義的方法不完善


被測(ce)量(liang)(liang)本身(shen)明(ming)確定義(yi),但由(you)于技術的困難或(huo)其它原因,在(zai)(zai)實際測(ce)量(liang)(liang)中,對被測(ce)量(liang)(liang)定義(yi)的實現存在(zai)(zai)一定誤差或(huo)采用與定義(yi)近似的方法去測(ce)量(liang)(liang)。


例如:器具的輸入功率(lv)是器具在(zai)額定(ding)(ding)電壓,正常負載和(he)正常工作(zuo)溫(wen)度下工作(zuo)時的功率(lv)。但在(zai)實際(ji)測量(liang)中,電壓是由穩壓源提供的,由于(yu)穩壓源自身(shen)的精(jing)度影響,使(shi)得(de)器具的工作(zuo)電壓不可(ke)能(neng)(neng)精(jing)確(que)為額定(ding)(ding)值,故測量(liang)結果中應考慮此(ci)項不確(que)定(ding)(ding)因素。故只有對被測量(liang)的定(ding)(ding)義(yi)和(he)特點(dian),仔細研(yan)究、深刻理解,才能(neng)(neng)盡可(ke)能(neng)(neng)減小采(cai)用近(jin)似測量(liang)方法(fa)所帶來的誤(wu)差或將其控制(zhi)在(zai)一個確(que)定(ding)(ding)范圍(wei)內(nei)。


c.測量樣本不能完全代表定義的被測量


被測量對象的某些特征,如:表面光潔度,形狀、溫度膨脹系數、導電性、磁性、老化、表面粗糙度、重量等在測量中有特定要求,但所抽取樣本未能完全滿足這些要求,自身具有(you)缺陷,則測量結果(guo)具有(you)一定的不確定度(du)。


d.被測量不穩定誤差


被測量的某(mou)些(xie)相關特征受環(huan)境或時間因素影(ying)響(xiang),在整(zheng)個測量過程中保持動態變化,導(dao)致結果的不確定度。



測量設備

計量標準器、測量儀器和附件以及它們所處的狀態引入的誤差。計量標準器和測量儀器校準不確定度, 或測量儀器的最大允差或測量器具的準確度等級均是測量不確定度評定必須考慮的因素。


測量環境

a.在一定變化范圍或不完善的環境條件下測量


溫度/振(zhen)動(dong)噪聲/供給電(dian)源的變化

溫度/空氣組成(cheng)/污染(ran)/熱輻(fu)射

大氣壓(ya)/空氣流動


b.對影響測量結果的環境條件認識不足


由(you)于對(dui)相關(guan)環境條(tiao)件認(ren)識不足, 致使測量中或分(fen)析中忽視(shi)了對(dui)某些環境條(tiao)件的設(she)定(ding)(ding)和調(diao)整,造成不確定(ding)(ding)度。


測量人員

a.模擬式儀器的人員讀數誤差:


即,估讀(du)誤(wu)差,讀(du)取帶指針(zhen)儀表或帶標(biao)線(xian)儀器的(de)示(shi)值(zhi)(zhi),即,讀(du)取非整數刻度(du)值(zhi)(zhi)時,由于(yu)估讀(du)不準而引起(qi)的(de)誤(wu)差。


b.人員瞄準誤差:


采用顯微鏡或等光學(xue)儀器(qi)通過(guo)使視場中的兩個幾何圖形(xing)重合(he)來對(dui)線進行測量, 對(dui)線準確度與操作者經驗和對(dui)線形(xing)狀有關。


c.人員操作誤差:


如,測(ce)量時(shi)間的控(kong)制(zhi)、測(ce)點的布置。該(gai)項取決于人員的經驗、能力、知(zhi)識及工作態(tai)度、身體(ti)素質等。


測量方法

a.測量原理誤差


測量方法本身就存在(zai)一定的(de)原理誤(wu)差(cha),對被測量定義(yi)實現不(bu)完善(shan);


例如(ru),在產品的電(dian)氣(qi)強度試(shi)(shi)驗中,由(you)于耐壓(ya)(ya)試(shi)(shi)驗臺自身(shen)內阻影(ying)響,使得(de)加(jia)于樣品兩端(duan)的電(dian)壓(ya)(ya)低于實際設(she)定值。這樣必然造成試(shi)(shi)驗結果存(cun)在一(yi)定的不確(que)定度;


b.測量過程


測量順序


應嚴格按照(zhao)測(ce)量(liang)規(gui)范規(gui)定進行。遺漏或顛倒某一操作(zuo)過程都有可(ke)能造成測(ce)量(liang)結(jie)果的(de)誤(wu)差(cha),甚(shen)至使(shi)測(ce)量(liang)失去意義(yi)。


測量次數


一般來說(shuo)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)次數(shu)不(bu)同,測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)精(jing)度(du)也不(bu)同,增(zeng)加測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)次數(shu),可(ke)以提高測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)精(jing)度(du)。但 n>10 以后,σ已減少得非常緩慢(man)。此外,由于(yu)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)次數(shu)愈(yu)大(da),也愈(yu)難保證測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)條件的(de)(de)恒定,從而帶來新的(de)(de)誤差,因此一般情(qing)況下(xia)取 n=10 以內較為適(shi)應。


測量所需時間


有的(de)(de)測量規定(ding)必須在一定(ding)條(tiao)件下(xia),一定(ding)時(shi)間內(nei)完(wan)成超出則結果不準確。如器具潮態試驗后的(de)(de)泄漏(lou)電流測試必須在 5s 內(nei)完(wan)成。


測量點數


操(cao)作規(gui)(gui)范規(gui)(gui)定測(ce)(ce)量(liang)若干點,但(dan)實際(ji)檢測(ce)(ce)中,為節省時間(jian)或出于(yu)其它考(kao)慮減(jian)少或增(zeng)加了測(ce)(ce)量(liang)點數(shu),也對最終結果有影響。如(ru)在噪聲(sheng)測(ce)(ce)試中。


瞄準方式


測量方(fang)法(fa)不同,采(cai)用的(de)測量儀器不同,對應(ying)的(de)瞄(miao)準(zhun)方(fang)式也不同,如采(cai)取目測或用光學(xue)瞄(miao)準(zhun),其(qi)瞄(miao)準(zhun)精度必然(ran)不同。


方向性


測量結果須(xu)在一(yi)定穩(wen)態(tai)下獲得(de),實驗中以不(bu)同方向趨于(yu)穩(wen)態(tai),對于(yu)有些(xie)測量設(she)備,如具有滯后或磁滯性的儀器(qi)讀(du)數是不(bu)同的。


C.數據處理


測量標準和標準物質的賦值不準


標(biao)準(zhun)器具本身不可避免(mian)存(cun)在著(zhu)制造偏差,它是由更高一級(ji)的(de)標(biao)準(zhun)來檢(jian)定(ding)的(de),這些高一級(ji)的(de)標(biao)準(zhun)本身也(ye)存(cun)在著(zhu)誤差。


物理常數或從外部資料得到的數據不準


外部資料中提供(gong)的數(shu)據很多,是由(you)以(yi)前的測量為(wei)基礎或單純(chun)憑經驗得(de)出(chu)的,不可避(bi)免地存在著(zhu)誤差(cha)。


算法及算法實現


采用(yong)(yong)不(bu)同的算法處理數(shu)據,如,計算標準差σ,分別運用(yong)(yong)貝塞(sai)爾法和極差法,所得(de)結(jie)果必然不(bu)同。


有效位數


數(shu)據(ju)有效(xiao)位數(shu)不(bu)同(tong),精(jing)度不(bu)同(tong),應(ying)根(gen)據(ju)測量(liang)要求或所(suo)采用的測量(liang)設備而定(ding)。


舍入


由于數(shu)字運算位數(shu)有限,數(shu)值舍入或截尾造成不確定度。


修正


有些系(xi)統(tong)誤差(cha)是可(ke)以修正的,但由于對誤差(cha)因素本(ben)身(shen)的認(ren)識不充分,修正值也必然存在(zai)著不確定度。


總結

須正(zheng)(zheng)確(que)(que)評(ping)定(ding)(ding)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)結(jie)果的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)度(du),既不(bu)(bu)(bu)(bu)能(neng)過大,也不(bu)(bu)(bu)(bu)能(neng)過小,以保證產品(pin)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang),又不(bu)(bu)(bu)(bu)會造成(cheng)誤判(pan)。首先應充分(fen)考(kao)慮測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)設備(bei)、測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)人員(yuan)、測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)環境、測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)方法等方面眾多來源帶(dai)來的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)分(fen)量(liang)(liang)(liang)(liang),做(zuo)到不(bu)(bu)(bu)(bu)遺漏、不(bu)(bu)(bu)(bu)重復、不(bu)(bu)(bu)(bu)增加。并正(zheng)(zheng)確(que)(que)評(ping)定(ding)(ding)其數值(zhi),其中(zhong)設備(bei)來源不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)可經過量(liang)(liang)(liang)(liang)值(zhi)溯(su)源,由上一級計(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)基標準的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)取得;也可利用(yong)所得到的(de)檢定(ding)(ding)校準證書,測(ce)(ce)試(shi)證書或(huo)有關規(gui)范所給的(de)數據;方法不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)經過研究(jiu)和評(ping)定(ding)(ding),其不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)影響可能(neng)很(hen)小。評(ping)定(ding)(ding)不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)的(de)原則(ze)和框(kuang)架,不(bu)(bu)(bu)(bu)能(neng)代替人的(de)思維、理(li)智和專業技巧。它取決(jue)于對測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)和被(bei)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)本質(zhi)的(de)深入了解和認識(shi)。因此,測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)結(jie)果的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)評(ping)定(ding)(ding)的(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)和實用(yong)性,主要取決(jue)于對不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)度(du)影響量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)認識(shi)程(cheng)度(du)和細致而(er)中(zhong)肯的(de)分(fen)析。