1.測量儀器示(shì)值誤差
測(cè)量儀器示值誤差可(kě)簡稱為測量儀器的誤差,按技術規範JJF1001-1998定義(yì)為:測量(liàng)儀(yí)器示值與對應輸入量的真值之差。就實物量具(例如:砝碼、量塊、量瓶)而言,示值就是它所標(biāo)出的值,即標稱值(zhí))。從這一定義,結合到測量誤差的定義,那(nà)麽,示值誤差Δ等於測量儀(yí)器的示值x減對應(yīng)的輸入量之值xs(或約定真值)
Δ=x-xs
和(hé)測量誤差一樣,Δ恒具(jù)有一個符號(hào),非正即負,而不可能(néng)是個(gè)誤差(chà)限,具有正負號(±)。在(zài)JJF1094中(zhōng),xs被說明為測量標準複現的(de)量值,即約定真值。
對(duì)於測量儀器而言,相當多的測量儀器隻用相對示(shì)值誤差(chà)δ作為其特性參數並定義
δ=Δ/xs
近(jìn)似值為 δ≈Δ/x
也還有些測(cè)量儀器用引用誤(wù)差γ作為其特性參數,定(dìng)義為
γ=Δ/xN
式中:xN——引用值,也稱為特定值,可以是測量(liàng)儀器的量程或標稱範(fàn)圍的上限。
按(àn)以上定義,δ與(yǔ)γ的符號與Δ一致。例如:用高頻電壓標準裝置檢定一台高頻電壓表,設測(cè)量(liàng)結果得到被檢高頻電壓表在(zài)1V時的示值誤差Δ=-0.008V,設該表(biǎo)標稱範(fàn)圍(wéi)的上限為10V,則
δ=Δ/x=-8mV/1V
=-8×10-3或(huò)-0.8%
γ=Δ/xN=-8mV/10V
=-8×10-4或-0.08%
如果(guǒ)Δ的標準不確定度u(Δ)=0.8mV(主要來源於高頻電壓標準裝置校準值(zhí)的(de)不確定度與被檢高頻電壓表(biǎo)的重複性標準偏差兩者的合成)。則(zé)Δ的相對標準不確定度(Δ不接近零並取絕(jué)對值)
urel(Δ)=u(Δ)/Δ
=0.8mV/8mV
=0.1或10%
這時,相對示值(zhí)誤差δ的(de)標(biāo)準不確定(dìng)度
u(δ)=u(Δ)/x
=0.8mV/1V
=8×10-4
相對示值誤差δ的相對標準不確定度
urel(δ)=u(δ)/δ
=8×10-4/(-8×10-3)
=1×10-1(不(bú)確定度隻取正值)
由此,可以看出
urel(Δ)=urel(δ)
這是因為:urel(δ)=u(δ)/δ
=[u(Δ)/x]/[Δ/x]
=u(Δ)/Δ
=urel(Δ)
但是:urel(Δ)≠u(δ)
即示值誤(wù)差的相對標準不確定度不等於相對示(shì)值誤差的標準不確定度。
至於引用誤差γ的不確定(dìng)度u(γ),按(àn)其定義
由於(yú)u(γ)=u(Δ)/xN
從而urel(γ)=urel(Δ)
2.測量儀(yí)器的三種最大允許誤差
測(cè)量儀器的最大允許誤差可(kě)簡稱為最大允許誤差,其符(fú)號為MPE,其(qí)絕(jué)對值用MPEV。按JJF1001-1998定義為:對給定的測量儀器,規範、規程(chéng)等所允許的誤差極限值。有(yǒu)時也稱測量儀(yí)器的允許誤差限。
按測量(liàng)不確定度定(dìng)義所給出的概念,上述誤差限或誤差(chà)極限值也是不確定(dìng)度的一種,無非其概率(lǜ)p接近(jìn)100%,他所給出的置信區間具有p≈100%,而這種概率在不確定度(dù)評定中是不(bú)實用的(按《GUM》),而按其分布評定所導致的標準偏差(標準不確(què)定度),按《JJF1059》5.6節,MPEV就是(shì)分散區(qū)間半寬a,例(lì)如按(àn)均勻分布計算(suàn)其標(biāo)準不確定度u時,乘以(yǐ)轉換係數b=0.6(1/≈0.6)即可。即u(x)=bMPEV=0.6MPEV。
現在的問題是MPE定義中的“誤差極限(xiàn)值”可否是相對誤差δ極限值?可否是(shì)引(yǐn)用誤差γ極限值?
當測量儀器的(de)MPEV用δ極限值和γ極限(xiàn)值給出(chū)時,是否乘以0.6就能得到相應的相(xiàng)對標(biāo)準不確(què)定度urel?為(wéi)便於討論(lùn),現將這樣的兩種MPEV分別用MPEV(δ)和MPEV(γ)兩種符號表示,這兩種最大允許誤差與MPEV之間存在
MPEV(δ)=MPEV/x
MPEV(γ)=MPEV/xN
因此,當給出了MPEV(δ)後,乘以x可得MPEV。而MPEV(γ)乘以xN亦可得MPEV,但它是適用(yòng)於全(quán)部量程的x(在xN以內的全部)。
3.通過三種最大允許誤差絕對(duì)值MPEV,MPEV(δ),MPEV(γ)計算標準不確定度(dù)問題
在技術規範《JJF1059》5.6節(jiē)中所給出的規則隻(zhī)是針對MPEV=a得出
u(x)=a/k
=ab=b·MPEV
(轉換係數b的概念及(jí)值,參見本刊2003年第1期66頁,編者注)
是否可通(tōng)過MPEV(δ)計算urel(x),可通過以下關係明確:
urel(x)=u(x)/x=b·MPEV/x=b·MPEV(δ)
但是,對於MPEV(γ)則不可(kě)能通過與b之乘(chéng)積得出urel(x),因為MPEV(γ)=MPEV/xN。
b·MPEV(γ)=b·MPEV(δ)/xN
=u(x)/xN≠urel(x)
因此,必須把MPEV(γ)計算成MPEV後再作評定。
4.測量儀器(qì)示值誤差(chà)Δ在測量儀器是否符合要求的評定中,對示值誤差Δ的擴展不確定度U95(Δ)所規定的極(jí)限值
在JJF1094中提出的條件是
U95(Δ)≤(1/3)MPEV
上式中U95是指示值誤差(chà)Δ的擴展不確定度。但也適用於包(bāo)含因子k=2的擴展不確定度U。技術(shù)規(guī)範在給出上述式子時,明確:被(bèi)評定測量(liàng)儀器示值誤差Δ在其(qí)最大允許誤差(chà)限內(nèi)時,可判為合格,即
Δ|≤MPEV為合格。
被評定測量儀器的示值(zhí)誤差Δ超出其最(zuì)大允許誤(wù)差限時,可判為不合格,即|Δ|>MPEV為不合格(gé)(其他有關(guān)更詳細的敘述,請參閱JJF1094)
根據本文前麵的分析(xī),上述條件也可以是:
U95rel(Δ)≤(1/3)MPEV(δ)
或U95rel(δ)≤(1/3)MPEV(δ)
或U95rel(γ)≤(1/3)MPEV(γ)
上述這(zhè)樣的結論,看起來是否有些荒謬,請讀者也研究一下,可真是如此?問題出在(zài)哪裏?
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