不确定度的产生、发展.doc.doc

测量不确定度 测量的目的是为了得到被测量的真值，由于测量误差的存在，使得被测量的真值难以确定，其测量结果只能得到一个真值的近似估计值和一个用于表示近似程度的误差范围，导致测量结果不能定量（表示）给出，具有不确定性。引入“测量不确定度”的概念，利用测量不确定度的表示来定量评定测量水平或质量，是误差理论发展的一个重要成果。 测量不确定度的基本概念 1、产生背景 测量不确定度的概念，真正得到国际组织和各国的认可及广泛应用始于20世纪90年代的。在此之前，人们一直使用“测量误差”来评定测量结果质量高低，由于测量误差是一个理想化的概念，实际中难以准确定量确定，加之系统误差和随机误差在某些情况下界限不是十分清楚，使得同一被测量在相同条件下的测量结果因评定方法不同而不同，从而引起测量数据处理方法和测量结果的表达不统一，影响国际间交流。 鉴于测量误差实际评定中存在的难以克服的缺陷，一些学者提出用“测量不确定度”作为测量结果质量高低的指标参数，随后一些国家计量部门相继接受并使用不确定度，但对于不确定度的理解和表示方法尚缺乏一致，直到1980年国际计量局（BIPM）召集和成立了不确定度表示工作小组，在广泛征求各国意见的基础上起草了一份《实验不确定度建议书1NC-1》。该建议书向各国推荐了不确定度的表示原则，从而使测量不确定度的表示方法逐渐趋于统一。1981年，第七十届国际计量委员会（CIPM）批准了上述建议，并发布了一份CIPM建议书，即CI-1981。1986年，CIPM再次重申采用上述测量不确定度表示的统一方法，并发布了CIPM建议书CI-1986。这份CIPM建议书推荐的方法，以1NC-1（1980）为基础，要求所有CIPM及其咨询委员会赞助下的国际比对及其他工作的参加者，在给出结果时必须使用合成不确定度。 CIPM建议的不确定度表示方法开始在世界各国许多实验室和计量机构使用。为了进一步促进CIPM方法在国际上的更加广泛使用，在CIPM的要求下，由国际标准化组织（ISO）联合国际电工委员会（IEC）、国际计量局（BIPM）、国际临床化学联合会（IFCC）、国际理论化学与应用化学联合会（IUPAC）、国际理论物理与应用物理联合会（IUPAP）、国际法制计量组织（OIML）七个国际组织共同组成了国际测量不确定度工作组，在1NC—1（1980）建议书的基础上，起草制定了《测量不确定度表示指南》（缩写为GUM）。1993年，GUM以7个国际组织的名义正式由国际标准化组织颁布实施，并在1995年又作了修订。 GUM是在1NC—1（1980）、CI—1986的基础上编制而成的应用指南，在术语定义、概念、评定方法和报告的表达方式上都作了明确的统一规定。它代表了当前国际上表示测量结果及其不确定度的约定做法，从而使不同国家、不同地区、不同学科、不同领域在表示测量结果及其不确定度时具有一致的含义。因此，GUM得以在世界各国得到执行和广泛应用。 为了更好地贯彻GUM在我国的实施，由全国法制计量委员会委托中国计量科学研究院起草制定了国家计量技术规范《测量不确定度评定与表示》（JJF1059—1999）。该规范原则上等同GUM的基本内容，作为我国统一准则对测量结果及其质量进行评定、表示和比较。 2、 测量不确定度的定义及分类 测量不确定度定义为表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。此参数可以是标准差或其倍数，或说明了置信水准的区间的半宽度，其值恒为正值。 不确定度一词意指可疑程度。就广义而言，测量不确定度意为对测量结果正确性的可疑程度。为此，测量不确定度也曾有不同形式的定义：“由测量结果给出的被测量估计值的可能误差的度量”；“表征被测量的真值所处范围的评定”；“由于测量误差的存在，使得测量结果不能肯定的程度”。所有的测量不确定度的定义没有本质上的区别，其评定方法均相同，表达形式也一样。 一个完整的测量结果应包括被测量之值的最佳估计值和测量不确定度两部分。例如，被测量X的测量结果为x±U，其x是X的最佳估计值，U是x的测量不确定度。测量结果又可展开表示为（x+U，x-U），显然被测量X的测量结果所表示的并非一个确定的值，它表征了被测量的真值所处范围的评定。 以标准差表示的测量不确定度称为标准不确定度。标准不确定度依据其评定方法分为“A”、“B”两类。 3、测量误差与测量不确定度的主要区别 概率论、线性代数和积分变换是误差理论的数学基础，经过几十年的发展，误差理论已自成体系。实验标准差是分析误差的基本手段，也是不确定度理论的基础。因此从本质上说不确定度理论是在误差理论基础上发展起来的，其基本分析和计算方法是共同的。但在概念上存在比较大的差异。测量不确定度表明赋予被测量之值的分散性，是通过对测量过程的分析和评定得出的一个区间。测量误差则是表明测量结果偏