重庆工学院：《误差理论与数据处理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 测量不确定度

测量 量不确定度 基本概念 标准不确定度的评定 测量不确定度的合成 测量不确定度应用实例

测量不确定度 ➢ 基本概念 ➢ 标准不确定度的评定 ➢ 测量不确定度的合成 ➢ 测量不确定度应用实例

、基本概念 >不确定度的意义和发展 测量不确定度定义 >不确定度的分类 测量不确定度与误差

一、基本概念 ➢ 不确定度的意义和发展 ➢ 测量不确定度定义 ➢ 不确定度的分类 ➢ 测量不确定度与误差

、基本概念不确定度的意义和发展 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 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”( Uncertainty of Measurement)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

一、基本概念➢不确定度的意义和发展 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 ”（ Uncertainty of Measurement）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

、基本概念不确定度的意义和发展 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。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

一、基本概念➢不确定度的意义和发展 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。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

、基本概念不确定度的意义和发展 >1927年,德国物理学家海森伯( heisenberg) 在量子力学中首次提出不确定度关系 ( uncertainty ralation),又称测不准关系。 >1963年,美国标准局埃森哈特( C Eisenhart) 提出使用不确定度的建议。 >1970年,英国校准机构把测量不确定度定义为 组测量值的平均值任何一边的范围,当作了很大 数目测量时,该数的给定部分位于该范围内。 >1978年,美国标准局局长提请国际计量委员会 注意不确定度问题的重要性

一、基本概念➢不确定度的意义和发展 ➢1927年，德国物理学家海森伯（heisenberg） 在量子力学中首次提出不确定度关系 （uncertainty ralation），又称测不准关系。 ➢1963年，美国标准局埃森哈特（C.Eisenhart） 提出使用不确定度的建议。 ➢1970年，英国校准机构把测量不确定度定义为： 一组测量值的平均值任何一边的范围，当作了很大 数目测量时，该数的给定部分位于该范围内。 ➢1978年，美国标准局局长提请国际计量委员会 注意不确定度问题的重要性

基本概念>不确定度的意义和发展 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》(INc-1) >1981年,第七十届国际计量委员会(cPM)批准了 上述建议,并发布了一份建议书,即cI-1981。 >1985年,中国计量科学研究院制定了“不确定度 应用办法”,指出应按INC-1评定不确定度。 986年,CIPM再次重申采用上述测量不确定度表 示的统一方法,并发布了建议书CI-1986

一、基本概念➢不确定度的意义和发展 ➢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》（lNC一1) ➢1981年，第七十届国际计量委员会(CIPM)批准了 上述建议，并发布了一份建议书，即CI一1981。 ➢1985年，中国计量科学研究院制定了“不确定度 应用办法” ，指出应按INC-1评定不确定度。 ➢l 986年，CIPM再次重申采用上述测量不确定度表 示的统一方法，并发布了建议书CI一1986

、基本概念不确定度的意义和发展 >1986年,在CIPM的要求下,由国际标准化组织(IS0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(UPAC)、 国际理论物理与应用物理联合会(UPAP)、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1NcI(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》)(我国代表刘智敏研究员 为国际不确定度工作组成员)。 >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

一、基本概念➢不确定度的意义和发展 ➢1986年，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—I(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》)（我国代表刘智敏研究员 为国际不确定度工作组成员）。 ➢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

、基本概念不确定度的意义和发展 《GUM》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》(JJF10591999)。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

一、基本概念➢不确定度的意义和发展 ➢《GUM》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

、基本概念》不确定度定义 定义:测量不确定度是指测量结果变化的不肯 定,是表征被测量的真值在某个量值范围的一个估计, 是测量结果含有的一个参数,用以表示被测量值的分 散性。 JJF1059-1999定义: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。 这种测量不确定度的定义表明,一个完整的测量 结果应包含被测量值的估计与分散性参数两部分

一、基本概念 ➢不确定度定义 定义：测量不确定度是指测量结果变化的不肯 定，是表征被测量的真值在某个量值范围的一个估计， 是测量结果含有的一个参数，用以表示被测量值的分 散性。 JJF1059-1999定义：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。 这种测量不确定度的定义表明，一个完整的测量 结果应包含被测量值的估计与分散性参数两部分

、基本概念》不确定度定义 例如被测量y的测量结果为y+U,其中y 是被测量值的估计,它具有的测量不确定度为U 在测量不确定度的定义下,被测量的测量结果 所表示的并非为一个确定的值,而是分散的无限个 可能值所处于的一个区间。 不确定度愈小,测量结果的质量愈高,使用价 值愈大,其测量水平也愈高;不确定度愈大,测量 结果的质量愈低,使用价值愈小,其测量水平也愈 低

一、基本概念 ➢不确定度定义 例如被测量 Y 的测量结果为 y±U，其中 y 是被测量值的估计，它具有的测量不确定度为 U 。 在测量不确定度的定义下，被测量的测量结果 所表示的并非为一个确定的值，而是分散的无限个 可能值所处于的一个区间。 不确定度愈小，测量结果的质量愈高，使用价 值愈大，其测量水平也愈高；不确定度愈大，测量 结果的质量愈低，使用价值愈小，其测量水平也愈 低