四等量塊中心長度的測量值的不確定度分析

石桂花

文章編號：2095-6835（2016）13-0108-01

摘 要：根據(jù)科學(xué)檢測的結(jié)果，對四等量塊中心長度測量值的不確定度進(jìn)行了分析和研究，以期對量塊的工作有所幫助。測量不確定度是目前對誤差分析的最新理解和闡述，關(guān)于四等量塊中心長度的測量不確定度的分析是為了保證測量結(jié)果的可信度，也是對測量結(jié)果的定量表示。

關(guān)鍵詞：不確定度；評定分析；誤差；合成標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號：TH711.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.108

隨著量塊中心長度測量值的不確定度的發(fā)展，測量不確定度的評定分析成為了檢測中必不可少的內(nèi)容。

1 測量依據(jù)

根據(jù)《量塊檢定規(guī)程》（JJG146），測量過程中對應(yīng)的測量標(biāo)準(zhǔn)長度的儀器值調(diào)為0，因此，測得的被測量塊和標(biāo)準(zhǔn)量塊的長度差值為1，與標(biāo)準(zhǔn)量塊的中心長度的實際值為a，測量塊中心長度的實測結(jié)果為t，其計算公式為：

a=t+1. （1）

2 不確定度的概念區(qū)別

2.1 不確定度與誤差的區(qū)別

測量人員一直在尋求合適的專業(yè)詞匯來表達(dá)較為可靠的測量值。以往，人們常用偶然誤差來表示此概念，但這樣表達(dá)很不確切，所以，又有人用隨機誤差代替了偶然誤差，但這些表達(dá)可靠的測量值仍常非常模糊。如果不確定度為1%，則數(shù)據(jù)的精確度較高，因此，目前通常用隨機不確定度和系統(tǒng)性的不確定度來表達(dá)誤差。由此可見，測量的不確定度與誤差是完全不同的概念。

2.2 測量不確定度與標(biāo)準(zhǔn)不確定度的區(qū)別

我們賦予了被測量值一定的分散性。通常情況下，與測量結(jié)果有聯(lián)系的參數(shù)為測量的不確定度，其與測量結(jié)果聯(lián)系密切，可體現(xiàn)測量結(jié)果的分散性。在測量過程中用到的一些參數(shù)應(yīng)該包括測量不確定度，其通常用標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示，稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

測量結(jié)果是由其他量的值計算出來的，比如，通過其他量的值的方差或協(xié)方差計算出的標(biāo)準(zhǔn)不確定度稱為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，其測量和計算結(jié)果均為估計值。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度仍然屬于標(biāo)準(zhǔn)偏差，可體現(xiàn)測量結(jié)果的分散性。在合成的方法中，我們應(yīng)確定不確定傳播率，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的自由度體現(xiàn)了評定的可靠程度。

3 量塊不確定度的來源和分析

輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定來源是由多個不確定度分項構(gòu)成的：①顯示值和讀數(shù)的誤差。②正常情況下的不確定性。③量塊變動引起的變動量。標(biāo)準(zhǔn)量塊測量的誤差偏移會導(dǎo)致結(jié)果具有不確定性。④量塊變動存在的情況下，如果被測量塊的測點偏移，則會出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)不確定的情況。⑤標(biāo)準(zhǔn)情況下，量塊與被測量塊的膨脹系數(shù)差。⑥過濾光片中心的波長測量不確定性會對標(biāo)準(zhǔn)不確定度造成影響。綜上所述，這6項不確定度的分析中，前四項結(jié)果是通過連續(xù)測量得到測量值的，即采用了獨特的測量和評定方法，所以，評定結(jié)果具有一定的實踐性；第五項和第六項的結(jié)果是根據(jù)項目的規(guī)程要求和周圍環(huán)境的條件而采用的另一種分析方法，評定結(jié)果分別用字母表示。經(jīng)勘測人員對上述結(jié)果的調(diào)查，因第六項產(chǎn)生的不確定性的標(biāo)準(zhǔn)值為1.2 nm，可忽略不計。

4 測量不確定度的影響

4.1 對測量能力的衡量

通常情況下，測量結(jié)果的合格與否是通過測量誤差來評測的，但測量誤差只能用來體現(xiàn)短期評定結(jié)果。測量過程是否持續(xù)、測量值和測量結(jié)果是否能保持穩(wěn)定、測量的能力是否符合整個規(guī)程的要求等都是評估中的重要因素，因此，我們需要用測量的不確定度來衡量。如果不確定度越大，則表示我們的測量能力越差；如果我們的測量能力比較強，則無論測量的不確定值是多少都應(yīng)包括真值，否則，測量就是失敗。

4.2 不確定度對測量結(jié)果的意義

測量結(jié)果的可用性主要取決于不確定度的數(shù)值，因此，用測量結(jié)果表述出該值相關(guān)的不確定度才是有意義的。合理賦予被測量值分散性和測量結(jié)果的相關(guān)系數(shù)影響著測量結(jié)果的可信性、有效性。由于測量規(guī)程中存在缺陷等，我們的測量一般均具有分散性，每次測量的結(jié)果不是同一個值，但有一定的概率會分散某個區(qū)域的多個值，而客觀存在的誤差是相對確定的，但難以掌握。量塊中心的不確定度理論的發(fā)展，使人們開始采用四等量塊中心長度的測量值的不確定度評定方法分析測量結(jié)果和不確定度。

4.3 認(rèn)識過程

在量塊中心長度的測量值的不確定度的發(fā)展歷程中，從傳統(tǒng)意義上講，其是被測量真值及其所處范圍中的一個估量值參數(shù)。以往，人們會依據(jù)測量結(jié)果給出測量估計值的誤差度量。而從另一個角度看，這是不確定度發(fā)展和演變的過程，涉及到了測量真值和誤差兩個理想化和理論上的概念變化（難以測量的未知量），我們可以操作的是定義上結(jié)果的變化，即被測量值的分散性。在20世紀(jì)六七十年代，世界上就有許多計量學(xué)者意識到如果使用不確定度代替以往的誤差，將會使此類計算更加科學(xué)。從此以后，不確定度的術(shù)語在測量領(lǐng)域被廣泛使用。1978年，國際計量局編寫了《實驗建議書》；1993年，《測量不確定度表示指南》得到了近7個國際組織的認(rèn)可，成為了測量界重要的參考文獻(xiàn)；基于上述基礎(chǔ)，我國在1999年發(fā)布了測量不確定度計量技術(shù)的規(guī)范。

5 結(jié)束語

四等量塊中心長度的測量值的不確定度是能體現(xiàn)分散性的參數(shù)，測量結(jié)果反映了人們對測量值準(zhǔn)確性方面的認(rèn)識不足，即忽略了系統(tǒng)誤差，導(dǎo)致測量結(jié)果仍屬于估計值。這是因為不僅在測量過程中會隨機產(chǎn)生不確定度，且不完善的系統(tǒng)誤差修正也會產(chǎn)生不確定度。當(dāng)被測儀器的重復(fù)性較好，測量過程被合理控制時，兩級的測量值差異可能相差無幾。這樣能在很大程度上減少測量過程中的精度損失，確保四等量塊中心長度的測量值更加合理。

參考文獻(xiàn)

[1]趙春生.測量不確定度的理論與實踐研究[D].長春：長春理工大學(xué)，2007.

[2]劉宇杰.四等量塊中心長度的測量值的不確定度分析[J].計量與測試技術(shù)，2015（07）.

〔編輯：張思楠〕