從“老王買米”來看“測量不確定度”和“測量誤差”

“測量不確定度”和“測量誤差”的形象理解

從“老王買米”來看“測量不確定度”和“測量誤差”

從“老王買米”來看“測量不確定度”和“測量誤差”

老王到米店要買10公斤的大米,對米店老闆要求:“不能少我秤啊,如果少了超過2兩,回頭不饒你”。米店老闆對老王承諾:“保證1兩都不少,如果少了超過1兩,回頭賠你1斤”。

現代測量理論來看上面老王和米店老闆的對話,其中:

  • 老王和米店老闆雙方一致認同的買賣的大米重量是10kg,在測量理論中,這個10kg就是“約定真值”或叫“真值”;
從“老王買米”來看“測量不確定度”和“測量誤差”

  • 老王要求米店老闆給的大米的重量不能少2兩(100g),在測量理論中,這個100g就是“允許誤差”,確切說是“下限允許誤差”,老王在買米過程中,老王只要求了下限,沒有規定上限。
從“老王買米”來看“測量不確定度”和“測量誤差”

  • 米店老闆對老王的承諾不會少1兩(50g),當然這個承諾不是憑空說說的,
    而是根據自己對測量工具(稱)、測量方法和以往經驗(其他顧客的反饋)而進行評估後的很有信心的說法,當然米店老闆的對自己稱的信心不僅確保不會少50g,當然也不會多50g,否則就可能虧本了,另外,可以將米店老闆的信心量化為95%,在測量理論中,這裡的50g就是“測量不確定度區間半寬度”,而95%就是“置信概率”。
從“老王買米”來看“測量不確定度”和“測量誤差”

從“老王買米”來看“測量不確定度”和“測量誤差”

若細心的老王真去“校秤”了,他找到了一個測量誤差可以忽略不計的計量天平(理論上)將買到的“10kg”大米重新稱量。

  • 如果結果是 9.985kg,那麼就比雙方約定的10kg(約定值)少了15g,在測量理論中,這個9.985kg就是“測量值”而“-15g”就是“測量誤差”。
    但由於沒超過50g(測量不確定度區間半寬度),老王不會找米店老闆的麻煩,說明米店老闆的測量不確定度評估是沒有問題的,從而規避了老王投訴的風險;
從“老王買米”來看“測量不確定度”和“測量誤差”


  • 如果結果是 10.085kg,那麼就比雙方約定的10kg(約定值)多了85g。由於“測量誤差”85g超過了50g(測量不確定度區間半寬度),老王自然很高興,但米店老闆用的“秤”或測量的方法很可能已經不是他所‘信任’的狀態了,
    以後如果還繼續這麼賣,風險是很大的,所以米店老闆應儘快去修復、校正甚至更換他的測量工具或改善測量方法使得他賣米的測量系統重新回覆到“信任”的狀態,即有95%的信心確保測量10kg的大米的在9.950kg和10.050kg之間。


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