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误差与测量不确定度差异解析

测量误差和测量不确定度的关系如下:

(a) 测量误差和测量不确定度是两个完全不同而又相互有联系的概念,它们相互之间并不排斥,相反测量不确定度理论是误差理论的进一步发展;

(b) 测量误差和测量不确定度的概念是不同的,因此不能混用和误用。应该根据测量误差和不确定度的定义来加以判断,该用误差的地方就用误差,该用不确定度的地方就用不确定度;

(c) 测量误差仅与测量结果及被测量的真值(或约定真值)有关。对同一被测量,不管测量仪器、测量方法、测量条件如何,相同测量结果的误差是相同的;

(d) 在重复条件下进行多次重复测量,得到的测量结果一般是不同的,因此它们的测量误差也是不同的;

(e) 测量不确定度和测量仪器、测量方法、测量条件有关,而与测量结果无关;在重复条件下进行测量时,不同测量结果的不确定度是相同的,但它们的误差肯定是不同的;

(f) 知道了测量误差后,可以对测量结果进行修正,得到已修正的测量结果,而不确定度是不能用来对测量结果进行修正的。

测量误差和测量不确定度的主要区别如下表:

表1  测量误差与测量不确定度的主要区别

序号

测量误差

测量不确定度

1

测量结果减去被测量的真值,有正有负

用标准差或其倍数(置信区间的半宽度)表示的测量结果分散性,恒为正值

2

表示测量结果偏离真值的大小

表示测量结果不能肯定的程度

3

客观存在,不以人的认识程度改变

与人们对被测量及测量过程(包括资源、活动、影响量)的认识有关

4

由于真值未知,故误差不能准确得到,用约定真值代替真值可以得到其估计值;对不同性质的误差须分别处理和合成

根据可获得的信息,或用统计方法或用其他的方法来评定测量不确定度分量的大小;有合成不确定度的方法

5

按性质分为随机误差和系统误差,都是理想概念,对它们分别进行统计分析

不必区分性质。必要时可表述为随机或系统影响引入的不确定度分量

6

已知系统误差的估计值,可对测量结果进行修正,得到已修正的测量结果

不能用不确定度修正测量结果,在对已修正测量结果评定中,应考虑修正不完善而引入的不确定度

7

待修正而尚未修正的误差,应在测量结果中予以单独说明;除此之外,其他误差只在测量结果的不确定度来源中予以出现

完整的测量结果必须合理给出测量不确定度的大小

误差、随机误差、系统误差的关系如下图所示,即误差=随机误差+系统误差,而测量不确定度是与测量结果相关联的参数,表征合理赋予被测量值的分散性。 

图1 误差、随机误差、系统误差的关系图

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