測量不確定度出與測量誤差的區(qū)別與應(yīng)用

昌暉儀表分享測量不確定的意義、起源和發(fā)展，并從七個(gè)方面對比測量不確定度與測量誤差的區(qū)別，方便大家在測量領(lǐng)域中正確應(yīng)用測量不確定度評定。

1、測量不確定度的起源與發(fā)展
不確定度(uncertainty)一詞起源于1927年德國物理學(xué)家Heisenberg在量子力學(xué)中提出的不確定度關(guān)系，又稱測不準(zhǔn)關(guān)系。

1962年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)的Youden首先在計(jì)量校準(zhǔn)系統(tǒng)中提出定量表示不確定度的建議。

1980年，國際(BIPM)召集和成立了不確定度表示工作組并起草了INC-1(1980)。其后國際不確定度工作組經(jīng)多年討論和醞釀?dòng)?/span>

1993年制定了《測量不確定度表示指南》GUM93，GUM93于1995年修訂后二版。其后，Eurachem/CITAC頒布了基于GUM的化學(xué)量測領(lǐng)域不確定度評定指南。

我國于1999年制定了中華人民共和國計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF 1059-1999《測量不確定度評定與表示》，于2012年發(fā)布JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》和JJF 1059.2-2012《用蒙特卡洛法評定測量不確定度》。后又發(fā)布中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27418-2017《測量不確定度評定和表示》和GB/T 27419-2018《測量不確定度評定和表示補(bǔ)充文件1基于蒙特卡洛方法的分布傳播》。

2、測量不確定度的意義
測量不確定度是經(jīng)典的誤差理論發(fā)展的產(chǎn)物，目的是為了澄清一些模糊的概念和便于實(shí)際使用。

由于測量的不完善，通過測量不可能得到真值(即被測量的定義值)，由測量獲得的值僅是被測量的估計(jì)值，被測量的估計(jì)值是一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，具有概率分布屬性，測量不確定度是該分布的表示分散性的參數(shù)。被測量的估計(jì)值與被測量的真值之差就是測量的系統(tǒng)誤差，由于真值無法準(zhǔn)確知道，也就得不到測量誤差的準(zhǔn)確的值，用參考量值代替真值時(shí)，可以獲得測量誤差的估計(jì)值，用它可以對測量結(jié)果進(jìn)行修正。

過去很長一段時(shí)間內(nèi)，在給出測量結(jié)果的誤差時(shí)，往往是根據(jù)誤差分析給出一個(gè)測得值不能確定的范圍，有時(shí)又把這個(gè)范圍稱為準(zhǔn)確度，其實(shí)這是與定義不一致的。在以往的誤差分析時(shí)，要區(qū)分系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，并將這兩種不同性質(zhì)的誤差進(jìn)行合成，對于合成的方法一直存在分歧，缺乏嚴(yán)格、合理和*的處理辦法。因此，經(jīng)過歷史的演變，現(xiàn)在國際上一致*：將描述測得值的分散性或不能確定的范圍稱為“測量不確定度"，各個(gè)不確定度分量的合成一律采用方差合成的方法。因此對測量結(jié)果的可信程度不再用測量誤差描述。

測量不確定度表示方法的統(tǒng)一是國際貿(mào)易和技術(shù)交流*的，它可使各國進(jìn)行的測量和得到的結(jié)果進(jìn)行相互比對，取得相互的承認(rèn)或共識。

3、測量不確定度與測量誤差的區(qū)別
根據(jù)JJF 1001-2011《通用計(jì)量術(shù)語及定義技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，測量誤差和測量不確定度的定義如下：測量誤差為測得的量值減去參考量值。測量不確定度為根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測量量值分散性的非負(fù)參數(shù)。

測量不確定度和測量誤差存在明顯的區(qū)別，為防止大家在使用過程中將其混淆，昌暉儀表特為大家梳理測量不確定度出與測量誤差的區(qū)別： 
①測量誤差表明被測量估計(jì)值偏離參考量值所得偏差的大?。粶y量不確定度表明測得值的分散性。
②測量誤差是一個(gè)有正號或者負(fù)號的量值，其值為測得值減去被測量的參考量值，參考量值可以是真值或標(biāo)準(zhǔn)值、約定值；測量不確定度是被測量估計(jì)值概率分布的一個(gè)參數(shù)，用標(biāo)準(zhǔn)偏差或標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍數(shù)表示該參數(shù)的值，是一個(gè)非負(fù)的參數(shù)。測量不確定度與真值無關(guān)。
③誤差是客觀存在，不以人的認(rèn)識程度面改變；測量不確定度與人類對被測量和影響量及測量過程的認(rèn)識有關(guān)。
④參考量值為真值時(shí)，測量誤差是未知的；測量不確定度可以由人們根據(jù)測量數(shù)據(jù)、資料、經(jīng)驗(yàn)等信息評定，從而可以定量確定不確定度的大小。
⑥測量誤差按其性質(zhì)可分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。按定義，隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差都是無限多次測量時(shí)的理想概念；測量不確定度分量評定時(shí)一般不必區(qū)分其性質(zhì)，若需要區(qū)分時(shí)應(yīng)表述為：“由隨機(jī)影響引入的測量不確定度分量"和“由系統(tǒng)影響引入的測量不確定度分量"。
⑥測量誤差的大小說明測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度；測量不確定度大小說明測量結(jié)果的可信程度。
⑦當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)值或約定值作為參考量值時(shí)，可以得到系統(tǒng)誤差的估計(jì)值，已知系統(tǒng)誤差的估計(jì)值時(shí)，可以對測得值進(jìn)行修正，得到已修正的被測量估計(jì)值；不能用測量不確定度對測得值進(jìn)行修正，已修正的被測量估計(jì)值的測量不確定度中應(yīng)考慮由修正不完善引入的測量不確定度。

4、測量不確定度評定的適用范圍
隨著測量技術(shù)發(fā)展水平的不斷提高，測量不確定度經(jīng)過多年的普及以得到廣泛應(yīng)用，它適用于從商業(yè)到基礎(chǔ)研究等很多領(lǐng)域的各種準(zhǔn)確度水平的測量，可適用于廣闊的測量領(lǐng)域：
①生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證；
②法律和法規(guī)的符合性判斷(基于風(fēng)險(xiǎn)水平考慮)；
③在科學(xué)和工程領(lǐng)域進(jìn)行的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和研發(fā)工作，應(yīng)提出目標(biāo)不確定度，并做出不確定度預(yù)先分析報(bào)告，論證目標(biāo)不確定度的可行性；
④為溯源到國家測量標(biāo)準(zhǔn)，通過國家的測量系統(tǒng)對測量標(biāo)準(zhǔn)和儀器的校準(zhǔn)需報(bào)告測量不確定度；
⑤研制、保存國際和國家物理測量標(biāo)準(zhǔn)(包括標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì))；
⑥作為儀器設(shè)備準(zhǔn)確度技術(shù)指標(biāo)的表述方式；
⑦以及開展實(shí)驗(yàn)室比對。