测量误差与不确定度评定讲座_二_测量不确定度的概念_耿.pdf

技术篇误差与不确定度

测量误差与不确定度评定讲座（二）

测量不确定度的概念

□耿维明

测量的目的是准确获得被测量的量值。因此在报告“不确定度”一词意指“可疑”，故就其广义而言，不确
测量结果时，必须给出被测量的量值及相应信息，相应信定度意味着对测得量值准确度的可疑的程度，即不可信
息是指测量结果的可信程度。而测量结果的可信程度取的程度。
决于测量不确定度的大小。测量不确定度的值越大，说明不确定度为不确定、不肯定的程度。不确定度为不确
测量结果越不可信；测量不确定度的值越小，说明测量结定性误差的表征值，表示测得量值的分散程度。
果越可信。不确定度表达这样的事实，即对于一个已知被测量
为了体现测量误差定义的确切性，又要体现测量结及其测得量值而言，分散在测得量值四周的不是一个值，
果中测量误差的可能出现范围，引入了测量不确定度的而是无数个值。也就是说，如果对被测量进行重复条件下
概念。测量误差是测得量值与参考量值之差，测量不确定的多次测量，则所得的测得量值将出现分散性，这种分散
度是用来表征被测量量值分散性的非负参数。因而在测性就是这一条件下的测量不确定度，而表征这种分散性
量结果中，不但给出被测量的量值，还要给出被测量的测的参数就是实验标准偏差。
量不确定度。测量不确定度包括系统效应引起的分量，诸如与修
一、测量不确定度的定义正量和测量标准所赋量值有关的，以及与定义不确定度
《国际计量学词汇———通用和基本概念与相关术语》有关的分量。有时不对估计值的系统效应进行修正，而是
（VIM第3版）对测量不确定度的定义为：“根据所用到的信构成相关的不确定度分量。
息，表征赋予被测量量值分散性的非负参数”（VIM第3版不确定度的含义虽然为表征赋予被测量量值的分
2.27）。散性。但分散性的形成原因：一是随机效应；二是系统效
定义中“根据所用到的信息”是指与测量活动有关应。当系统误差的主要部分作为修正值修正后，系统误
的测量仪器、测量方法、测量条件等提供的信息。检定证差分量和随机误差分量的数学期望都趋于零。因而，给
书、校准证书、文献资料、手册以及实践经验等都可作为定的测得量值不确定度可以理解为是一种误差的量度。
信息来源，而这些信息是评定被测量量值分散性的依如果从传统误差定义去理解，可以将不确定度理解为是
据。测量结果的可能误差，或可理解为被测量真值所处范围
定义中“赋予”的含义就是通过测量所得到的测量结的量度。
果的量值。在计量学中，过去传统的习惯是用极限误差来表示
定义中“参数”一词是指诸如称为标准测量不确定度测量结果的不确定度，并以合成而构成的测得量值的总
的实验标准偏差或其倍数，或者是说明了包含概率的区误差绝对值的上限来表示测量的极限误差。
间半宽度。“表征”一词是对“参数”而言的；“非负”一词是不确定度的定量评定只是一种估计，用它来表征被
指测量不确定度恒为正值。测量值所处的范围。换言之，它表示测得量值附近的一
因此，测量不确定度可理解为，是用实验标准偏差、个范围或区间，而测得量值以一定的概率落于其中。所
或实验标准偏差的倍数、或说明了包含概率的区间半宽以，它是对测得量值可靠程度的一种评定：不确定度愈
度，来表征被测量量值的分散程度。大，测得量值愈远离真值，表示测得量值不可靠；不确定

68中国计量ChinaMetrology2011.1
误差与不确定度技术篇

度愈小，测得量值愈接近真值，表示测得量值可靠，其准称为定义不确定度。如果对被测量定义时就提出温度和
确度高。压力条件要求，而且在定义要求的温度和压力下测量，就
因此，测量活动结束时，不但要给出测量结果的量可避免由此引起的定义不确定度。在通常情况下，被测量
值，还要给出测量结果量值的不确定度。的定义应规定一定的物理状态及条件。此外，从理论上
测量不确定度又称为测量的不确定度、不确定度。讲，为进行测量而复现的量应与被测量的定义完全一致。
二、测量不确定度的分类然而，这个量通常不能复现，而只能根据被测量的近似值
测量不确定度按其评定方法分为：对一个量实施测量。因而，由于被测量定义复现得不理想
测量不确定度A类评定：“通过对规定测量条件下获也将引起测量不确定度。
得的测得量值的统计分析评定测量不确定度分量”（VIM四、目标不确定度
第3版2.29）。VIM第3版给出了“目标不确定度”的定义。
测量不确定度B类评定：“用不同于测量不确定度A类目标不确定度：“根据测量结果的预期用途确定和规
评定的方法评定测量不确定度分量”（VIM第3版2.30）。定的测量不确定度上限”（VIM第3版2.34）。目标不确定度
测量不确定度的A类评定是指通过对测得量值用统又称为目标测量不确定度。
计分析的方法进行评定的分量，并用实验标准偏差表征；从目标不确定度的定义可以看出：首先，目标不确定