测量不确定度和测量误差有什么关系?

测量不确定度和测量误差有什么关系?

问:什么是测量不确定度和测量误差?

答:测量误差是指测量结果减去被测量的约定真值,它是一个量值,测量误差从统计规律的角度可以分为随机误差和系统误差两类。而从测量不确定度的角度来看,约定的真值本身即具有不确定性,测量不确定度是指,根据用到的信息,表征赋予被测量量值分散性的非负参数,它可能包含了根据经验得到的量值的不确定性。

1、 与测量不确定度有关的常见术语

测量不确定度和测量误差有什么关系?

以下定义是根据ISO/IEC导则99:2007 国际计量学词汇——基础相关的概念和术语(VIM)整理而来。

测量准确度,简称准确度,它指被测量的测得值与其真值间的一致程度。它不是一个量,它是一个定性的概念。

准确度等级,通常是指在规定的条件下,符合规定的计量要求,使测量误差或仪器不确定度保持在规定极限内的测量仪器或测量系统的等级或级别。

精密度:在规定条件下,对同一或类似被测对象重复测量所得示值或测得值间的一致程度,通常用不精密程度以数值来表示,如标准差,方差。在测量误差理论中,精度或精确度常出现,但在VIM中没有相关定义,我国长时间以来一直习惯用精度这一名词,如在仪器性能表示中经常出现这一名词,它有时指精密度,有时指准确度等级,比较混乱,因此Q-Drive建议尽量回避精度这一提法。

测量误差:测得的量值减去参考量值。通常从测量误差的统计规律上可分为系统测量误差和随机测量误差。

最大允许测量误差(Maximun Permissible Errors, MPE):对给定的仪器,测量或测量系统,由规范或规程所允许的,相对于参考量值的测量误差的极限值。

测量不确定度:根据所用到的信息,表征赋予被测量量值分散性的非负参数。通常认为引起不确定度的分量不是“随机的”就是“系统的”两种不同的性质;每种性质的不确定度各自按自己的方法合成并分别报告。事实上,合成不确定度的方法通常是按满足保险的要求来设计的,测量结果的不确定度的评定有问题,通常是过于慎重而偏大。

2、 测量误差和测量不确定度的关系是怎样的?

测量不确定度和测量误差有什么关系?

测量不确定度和测量误差有什么关系?


上图展示了测量误差如何集成到测量结果和测量的不确定度中,对于系统性的测量误差,能修正时,可以在测量结果中修正,对于不能修正的误差则会做为测量不确定度的分量,对于测量误差中的因为“约定真实值"的不确定性的导致的系统性误差,也会贡献给测量不确定度中,对于随机的测量误差,也会作为测量不确定度的分量。

除了由于测量过程中的测量误差的导致的的不确定外,对于其它像量具的分辨率,温度,零件内的变差等因素导致的不确定度也可以用相应方法计算测量不确定度。故对于测量不确定度的评价而言,它的计算可以包含由测量过程引起的误差。

测量不确定度和测量误差有什么关系?

3、总结

测量不确定度和测量误差有什么关系?

以AIAG的MSA手册为代表的测量系统分析手册,以测量误差理论为基础,评估测量过程的5个统计特性,其中代表系统性误差的偏倚,线性,稳定性,代表随机误差的重复性,再现性,即GRR,评价这些误差大小时,可以用公差或过程变差为基准,计算相应的能力指数,以确认测量观测值的变差中,由于测量过程导致的变差是否可以忽略不计。

以VDA5的方法为代表的测量过程能力分析,评价测量系统和测量过程中的测量不确定度分量,这种做法方法可以把MSA中评价的测量误差做为测量不确定度的分量,综合利用来评价测量不确定度,再将测量不确定度除以公差的方式,确认测量系统和测量过程的能力,用于验收测量设备和测量过程的同时,还可以利用测量不确定的评价,合理的判断产品是否处在ISO14253所规定的合格公差区域内。


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