大学物理实验中的测量误差与不确定度

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 大学物理实验中的测量误差与不确 定度 【摘要】简述了误差与不确定度 的概念，并指出它们之间的联系和区别。 中国论文网 /2/view-12940419.htm 【关键词】物理实验 误差 不确 定度 【Abstract】This paper briefly introduces the concept of error and uncertainty， and points out the connection and difference between them 【Keywords 】Physical Experiment Error Uncertainty 0 引言 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 测量误差与不确定度是现代计量 学中的两个重要概念。误差自始至终存 在于一切测量过程中 ，一切测量结果 都有误差 ，而对误差大小的定量估计 ，是通过不确定度完成的。那么 ，误 差和不确定度间有什么联系和区别呢？ 1 误差和不确定度的基本概念 1.1 误差及其分类被测量在规定 条件下客观存在的量值称为被测量的真 值。然而在实际测量中 ，由于测量仪 器、测量条件、测量方法和测量人员的 水平以及种种因素的限制 ，使得测量 值和客观上存在的真值之间有一定的差 异。测量值与被测量真值之差定义为测 量误差。误差按其产生的原因和性质可 分为系统误差和偶然误差两类。系统误 差是数值变化规律已确切知道的误差 ，我们可以针对其产生的原因加以控制 或消除 ，使其对测量结果的影响尽量 降低到最小。即使系统误差已消除 ， 对同一物理量等精度测量多次 ，各次 测量值仍不尽相同 ，这是偶然误差的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 影响所致。偶然误差不能消除 ，通常 用标准偏差来估算。 1.2 不确定度及其分类用标准偏 差来评估测量结果的可靠程度 ，有可 能会遗漏一些影响测量结果准确性的因 素 ，例如未定的系统误差、仪器误差 等。由于测量值不是真值 ，即测量结 果具有分散性，考虑到测量中各种因素 的影响 ，我们可以估算出一个参数 ， 并把这个参数赋予分散性。也是说，用 一个恰当的参数来表述测量结果的分散 性 ，这个参数就是不确定度。不确定 度定义为：测量结果带有的参数 ，用 以表征合理赋予被测量值的分散性。它 可以用于“不确定度 ”方式，也可以是一 个标准偏差（或其给定的倍数）或给定 置信度区间的半宽度。不确定度按其评 定方法，可分为用统计方法计算的 A 类 不确定度和用其它方法计算的 B 类不 确定度。将不确定度分为 A 类和 B 类， 是对用来计算不确定度分量的方法进行 分类， 而不是对不确定度本身进行划 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 分，由这两种计算方法得到的分量在本 质上并无差异. 测量不确定度是与测量结果关联 的一个参数，用于表征合理赋予被测量 的值的分散性。测量不确定度是一个新 的术语，它从根本上改变了将测量误差 分为随机误差和系统误差的传统分类方 法，它在可修正的系统误差修正以后， 将余下的全部误差划分为可以用统计方 法计算的（A 类分量）和其他方法估算 的出类分量）两类误差。A 类分量是用 多次重复测量以统计方法算出的标准偏 差 来表征，而 B 类分量是用其他方法 估计出近似的“ 标准偏差”u 来表征，并 可像标准偏差那样去处理 u。若上述分 量彼此独立，通常可用方差合成的方法 得出合成不确定度的表征值。测量不确 定度表明赋予被测量之值的分散性，是 通过对测量过程的分析和评定得出的一 个区间。测量误差则是表明测量结果偏 离真值的差值。 “A”、 ”B”两类不确定度与 “随机误差”与“系统误差”的分类之间不 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 存在简单的对应关系。 “随机 ”与“系统”表 示误差的两种不同的性质， “A”类与“B” 类表示不确定度的两种不同的评定方法。 随机误差与系统误差的合成是没有确定 的原则可遵循的，造成对实验结果处理 时的差异和混乱。而 A 类不确定度与 B 类不确定度在合成时均采用标准不确 定度。 2 测量误差和不确定度的区别和 联系 测量不确定度与误差的联系：首 先，它们都是对测量过程不完善性的评 定，都是无限多次测量的理想概念 .在 计算不确定度时，用了描述误差分布的 一些特征参量，两者在分析方法、合成 方法和传递原理的公式上有很多相近或 相似之处 .其次，实验标准差是分析误 差的基本手段，也是不确定度理论的基 础 .从本质上说不确定度理论是在误差 理论基础上发展起来的，其基本分析和 计算方法是共同的。 误差和不确定度是两个不同的概 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 念。首先：根据定义，测量不确定度表 明被测量之值的分散性，表示由于测量 误差的存在使得测量值不能确定的程度， 按某一置信概率给出真值可能落入的区 间，用标准偏差、标准差的倍数或给定 概率下置信区间的半宽来表示 .它不是 具体的真误差，只是以参数形式定量表 示无法修正的那部分误差范围；而误差 在多数情况下是指测量误差，它的传统 定义是测量结果与被测量真值之差，表 明测量结果偏离真测量不确定度，避免 了作为理想概念而不可知的真值，它只 与测量条件有关，较之测量误差更便于 量化评定 .另外，在传统误差理论中， 随机误差与系统误差的分类方法是不够 严密的，这两类误差分量往往没有截然 的分界线，在一定条件下会相互转化， 从而给数据的分析和处理带来一定的困 难 .不确定度表述的是可观测量测 量结果及其变化，避免了以