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[連載(zǎi)]測量結果與不確定度表示

發(fā)布時間:2007-04-02 作者:李慎安 來源:www.jlbjb.com 瀏覽:4650

  JJF1059第8.13節指出輸入量和輸出量的估計值,應修約到(dào)與(yǔ)它(tā)們的不確定度的(de)位數(shù)一致。這裏所謂的位數實指其末位(wèi)所到達(dá)的位數(shù)。例如,當測量結果及其不確定度(dù)以相同的計量單(dān)位給出時,其末(mò)位應對齊。也就是說不能達不到,也不(bú)能多出。其中更需注意的是所報告的測量結果(guǒ)(輸(shū)出量的最佳(jiā)估計值),應與(yǔ)所報告的擴展不確(què)定度UUp的末位對齊。多數情況下是:確定了擴展不確定度取幾位(一或兩位)之後,按這一修約間隔(gé)來修約(yuē)所報告的測量(liàng)結果。但有時也會碰到,特別是通過數字顯示式儀器的一次測量結果作為被測(cè)量的最終結果時,評定出的擴展(zhǎn)不確定度的末位已小於所顯示的末位。這時,對測量結果是否能(néng)采用補零的方式使(shǐ)其末位對齊?專家們對不同意見進行了(le)討論,例如:通過數字式電壓表一次測量的(de)結(jié)果為220.043V,其擴展不確定度(dù)U=2.5mV(k=2),U修約成兩位,末位達到0.1mV,但測量結果隻到1mV,專家們認為這時的測量結果應報告成:220.0430V。寫成V=(220.0430±0.0025)V,其末位是對齊的(de)。應該認為,表明測量結果可靠程度的不是所給出的(de)結果本(běn)身而是其不確定度。那(nà)種認為物理實驗結果(guǒ)隻能保留一位不可(kě)靠(kào)的值(隻(zhī)有末位(wèi)不可靠而(ér)不能有兩位(wèi)是不可靠的)的(de)觀點和(hé)做(zuò)法,與當今(jīn)不確定度的表述並不一致。現在認(rèn)為(wéi)不確定度可以有兩位有效數(shù),從而測量結果的末兩位(wèi)均為可疑值了。

  關於所報告的擴展不確定度(UUpUrelUprel)應采取何種規則進(jìn)行修約,在JJF1059第8.13節給出兩種方法均(jun1)可以用,其一為“隻(zhī)進不舍”,其(qí)二為通用的修約規則,即大於半個(gè)修約(yuē)間隔則進,小於半個修約間隔則舍,正好等於半個修約間隔則看前麵一位是奇數(shù)還是偶數而定。根據第一種方法,如(rú)果對U=0.1112修約成為一位有效數(shù),按隻進不舍,就成為U=0.2,比修約前增(zēng)大了(le)幾乎一倍,雖不違反規則,但(dàn)顯(xiǎn)然(rán)並不(bú)可取。如果U=0.3112,也隻(zhī)取一位有效數(shù)而給成為U=0.4,比修約前(qián)也(yě)大了1/4左右(yòu),似(sì)亦不(bú)可取。專家們推薦采用:當第一個有效數為1和2時,取(qǔ)兩位有效數為好,至(zhì)於3以上,既可取一位也可取兩位,對於一般測量,可均隻取一位。至於是按上述(shù)兩種修約方法中的哪一種,評定人(rén)員可自行(háng)選用。上述的這種建議,在JJF1059以(yǐ)及GUM中都未(wèi)提(tí)及,隻是在某些國家的標準中提到,例如DIN,不無道理,未必不可以參照(zhào)使用。

  現在在一些檢定證書或是校準證書上,給出了測量結果(校準結果、某些檢定點或校準點的(de)示值誤差或修正值)。對於校準(自願(yuàn)行為),給出校準值及其不確定度,是(shì)符合JJF1059中8.2節要求(qiú)“證書上的校準結果(guǒ)或修正值(zhí)應給出測量不確定(dìng)度。”但(dàn)是在檢定(dìng)中,例如:對壓力表、千分尺、台案秤等類衡(héng)器,按(àn)檢定規程,其證書上是不給出測量(liàng)結果的,現在也要求給出(chū)檢定結果,有時甚(shèn)至也給出其不確定度。從測量儀器的使用上來說,這些(xiē)內容不起任何作用,因不能按測量結(jié)果修正使用(yòng)。惟一的作用(yòng)是讓使(shǐ)用(yòng)者知道這些儀器距離不合格還有多遠。專家們認為,究竟在證書上如何給出和給出什麽,應按有關規(guī)程處理,至於自願的校準要求,則(zé)可按用戶需要。

  關(guān)於測量儀(yí)器特性評定問題,目前仍按JJG1027-1991技術規範(fàn)中的有關(guān)規定處理。計量司官員在會上表示,用於代替該技術(shù)規範這部分的內容(róng)的新的技術規範現已審定通過,處於報(bào)批之中,預計今(jīn)年內可發布。其(qí)中規定了測量儀器(qì)特性評定的基本原則、通用方(fāng)法、準確度等、級、響應(yīng)特性、靈敏度、鑒別力、穩定性、漂移、響應(yīng)時間等性(xìng)能的評定以及(jí)有關不(bú)確定度問題。關於測量儀器重(chóng)複(fù)性的評定,該規範給出了基本方法,即按重複性條件下通過重複觀測,采用(yòng)貝塞爾公式計算出單次結果的實驗標準差ss的相對標準不確定(dìng)度:
    

  


  式中(zhōng):n——重複觀測次數。
  對(duì)於隻有一個(gè)被測量來說,上式也就是:
    

  


  式(shì)中:ν——標準差s的自由度。
  該標(biāo)準還給(gěi)出了最大(dà)殘差法(fǎ)用於測量儀器重(chóng)複性的(de)評定。上述內容可作為JJF1059的補充。
  按該新規(guī)範,可以采用(yòng)MPEV作為測量儀器的(de)最大允許誤差(chà)絕對值的符號。

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