01?誤差與不確定度的概念?
? ? 誤差與不確定度是兩個(gè)不同的概念,,目的都是為了尋求如何以實(shí)驗(yàn)和測(cè)量所得結(jié)果來更恰當(dāng)、更準(zhǔn)確地體現(xiàn)被測(cè)量的真實(shí)情況,。
誤差為測(cè)得值與被測(cè)量真值之差:誤差=測(cè)得值-真值,。
不確定度是被測(cè)量值可能出現(xiàn)的范圍。?
02?誤差與不確定度的聯(lián)系
? ? 誤差與不確定度都是由相同因素造成的:隨機(jī)效應(yīng)+系統(tǒng)效應(yīng),。
? ? 隨機(jī)效應(yīng):由于未預(yù)料到的變化或影響量的隨時(shí)間和空間變化所致,。它引起了被測(cè)量重復(fù)觀測(cè)值的變化。這種效應(yīng)的影響不能借助修正進(jìn)行補(bǔ)償,,但可通過增加觀測(cè)次數(shù)而減小。其期望值為零,。
系統(tǒng)效應(yīng):是由固定不變的或按確定規(guī)律變化的因素造成的,。
? ? 由于人類認(rèn)識(shí)的不足,也不能確切知道其數(shù)值,,因此也無法完全清除,。但通常可以減小,,系統(tǒng)效應(yīng)產(chǎn)生的影響有些是可以識(shí)別的,,有些是未知的。如果已知影響能定量給出,,而且其大小對(duì)測(cè)量所要求的準(zhǔn)確度而言有意義的話,,則可采用估計(jì)的修正值或修正因子對(duì)結(jié)果加以修正。
? ? 由于隨機(jī)效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)的存在,,使得被測(cè)量的真值無法確知,,每個(gè)測(cè)量結(jié)果也都具有一定的不可靠性,導(dǎo)致誤差和不確定度的產(chǎn)生,。
03?誤差與不確定度區(qū)別
區(qū)別一:
? ? 誤差是相對(duì)被測(cè)量真值而言的,,它是測(cè)量結(jié)果與真值之差,由于真值的不可知性,,實(shí)際上誤差也只能是個(gè)理想概念,,不可能得到它的準(zhǔn)確值。
? ? 不確定度以測(cè)量結(jié)果本身為研究對(duì)象,;
? ? 其含義不是“與真值之差”或“誤差限”,、“極限誤差”,而是表示由于隨機(jī)影響和系統(tǒng)影響的存在而對(duì)測(cè)量結(jié)果不能肯定的程度,,表征被測(cè)量值可能出現(xiàn)的范圍,。它是以測(cè)量結(jié)果為中心,,以標(biāo)準(zhǔn)差或其倍數(shù),或某置信區(qū)間半寬度確定的被測(cè)量的取值范圍,。確保真值以一定概率落于其中,。
? ? 因而,它是測(cè)量結(jié)果的一個(gè)量化屬性,。
區(qū)別二:?
? ? 誤差和不確定度的分類方法截然不同,。
? ? 誤差根據(jù)其性質(zhì)可分為兩類:隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。
? ? 隨機(jī)誤差:測(cè)量結(jié)果與重復(fù)性條件下對(duì)同一量進(jìn)行無限多次測(cè)量所得結(jié)果的平均值之差,。
? ? 隨機(jī)誤差大抵是由于隨機(jī)影響造成的,。
? ? 注意,觀察列的平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差并不是平均值的隨機(jī)誤差,,而恰恰是隨機(jī)影響引起的平均值的不確定度,,這些效應(yīng)產(chǎn)生的平均值的隨機(jī)誤差不可能準(zhǔn)確知道。
? ? 系統(tǒng)誤差:在重復(fù)性條件下,,對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無限多次測(cè)量所得結(jié)果的平均值與被測(cè)量真值之差,。系統(tǒng)誤差是由已知系統(tǒng)影響和未知系統(tǒng)影響產(chǎn)生的,通過對(duì)已知系統(tǒng)影響的修正可以減小,,但不可能為零,。
? ? 同時(shí),修正值或修正因子的不完善,,也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不確定度,,但不是由于系統(tǒng)影響補(bǔ)償不理想而產(chǎn)生的誤差。
? ? 不確定度按照分量的評(píng)定方法分為:A類和B類,。
? ? 但并非“隨機(jī)”和“系統(tǒng)”的代用詞,。
? ? 用A類或B類評(píng)定方法均可得到已知系統(tǒng)影響修正值的不確定度,隨機(jī)影響的不確定度計(jì)算也是如此,。兩種評(píng)定方法均基于概率分布,,得到的分量在本質(zhì)上不存在差異。實(shí)際應(yīng)用中,,無須將A類,、B類與隨機(jī)或系統(tǒng)對(duì)應(yīng)起來。
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區(qū)別三:
? ? 誤差取一個(gè)符號(hào),,要么正,,要么負(fù)。
? ? 不確定度恒為正值,。當(dāng)由方差得出時(shí),,取其正平方根。
區(qū)別四:
? ? 不確定度是由隨機(jī)影響和對(duì)系統(tǒng)影響結(jié)果的不完善修正產(chǎn)生的。
? ? 在計(jì)算測(cè)量結(jié)果的不確定度時(shí),,不會(huì)考慮到未被認(rèn)識(shí)的系統(tǒng)影響,,但這種影響會(huì)導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)。
? ? 因此,,即使計(jì)算出來的不確定度很小,,仍不能保證測(cè)量結(jié)果的誤差很小。
? ? 或者說,,測(cè)量結(jié)果的不確定度未必是測(cè)量結(jié)果接近被測(cè)量值的指示值,,它僅為與目前可用的知識(shí)相符的最佳值接近程度的近似性估計(jì)。
? ? 不確定度不能用于測(cè)量結(jié)果和真值之間的差異顯示,,但可用于測(cè)量結(jié)果之間的比較,。不確定度越小,則測(cè)量結(jié)果質(zhì)量越高,。
? ? 在測(cè)量中若沒有忽略任何明顯的系統(tǒng)影響時(shí),,才能認(rèn)為測(cè)量結(jié)果即為被測(cè)值的可靠估計(jì)值,其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度即為可能誤差的可靠量度,。