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測量不確定度

(一)基本概念

測量的目的是為了確定被測量的量值。測量結果的質量(品質)是量度測量結果可信程度的最重要的依據。測量不確定度就是對測量結果質量的定量表征，測量結果的可用性很大程度上取決于其不確定度的大小。所以，測量結果表述必須同時包含賦予被測量的值及與該值相關的測量不確定度，才是完整并有意義的。

表征合理地賦予被測量之值的分散性、與測量結果相聯系的參數，稱為測量不確定度。從詞義上理解，“不確定度”即懷疑或不肯定，因此，廣義上說，測量不確定度意味著對測量結果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度。測量不確定度正是一個說明被測量之值分散性的參數，測量結果的不確定度反映了人們在對被測量值準確認識方面的不足。即使經過對已確定的系統誤差的修正后，測量結果仍只是被測量值的一個估計值，這是因為，不僅測量中存在的隨機因素將產生不確定度，而且，不完全的系統因素修正也同樣存在不確定度。

不要把誤差與不確定度混為一談。測量不確定度表明賦予被測量之值的分散性，是通過對測量過程的分析和評定得出的一個區間。測量誤差則是表明測量結果偏離真值的差值;經過修正的測量結果可能非常接近于真值(即誤差很小)，但由于認識不足，人們賦予它的值卻落在一個較大區間內(即測量不確定度較大)。

為了表征賦予被測量之值的分散性，測量不確定度往往用標準差表示。在實際使用中，由于人們往往希望知道測量結果的置信區間，因此測量不確定度也可用標準差的倍數或說明了置信水平的區間的半寬表示。為了區分這兩種不同的表示方法，分別稱它們為標準不確定度和擴展不確定度。

1.標準不確定度

以標準差表示的測量不確定度，稱為標準不確定度，用符號u表示，它不是由測量標準引起的不確定度，而是指不確定度以標準差來表征被測量之值的分散性。

由于測量結果的不確定度往往由許多原因引起，對每個不確定度來源評定的標準差，稱為標準不確定度分量。標準不確定度分量有兩類評定方法，即A類評定和B類評定。

用對觀測列進行統計分析的方法來評定標準不確定度，稱為不確定度的A類評定，有時也稱為A類不確定度評定。所得到的相應的標準不確定度稱為A類不確定度分量，用符號uA表示。

用不同于對觀測列進行統計分析的方法來評定標準不確定度，稱為不確定度的B類評定，有時也稱為B類不確定度評定。所得到的相應的標準不確定度稱為B類不確定度分量，用符號uB表示。

當測量結果是由若干個其他量的值求得時，測量結果的標準不確定度，等于這些其他量的方差和協方差適當和的正平方根，稱之為合成標準不確定度，用符號uc表示。合成標準不確定度是測量結果標準差的估計值，它表征了測量結果的分散性。

2.擴展不確定度

用標準差的倍數或說明了置信水平的區間的半寬表示的測量不確定度，稱為擴展不確定度，通常用符號U表示。

擴展不確定度確定的是測量結果的一個區間，合理地賦予被測量之值的分布的大部分可望包含于此區間。實際上，擴展不確定度是由合成不確定度的倍數表示的測量不確定度，它是將合成標準不確定度擴展了k倍得到的，即U=kuc，k稱為包含因子。通常情況下，k取2(或3)。

例題：

用標準差的倍數或說明了置信水平的區間的半寬表示的測量不確定度，稱為( )。

A.標準不確定度

B.擴展不確定度

C.系統不確定度

D.隨機不確定度

答案：B

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（責任編輯：中大編輯）

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