從影響測量結(jié)果的因素考慮, 測量結(jié)果的不確定度一般來源于:被測對象、 測量設(shè)備、測量環(huán)境、測量人員和測量方法。
1.被測量的定義不完善
被測量即受到測量的特定量,深刻全面理解被測量定義是正確測量的前提。如果定義本身不明確或不完善,則按照這樣的定義所得出的測量值必然和真實(shí)之間存在一定偏差。
2.實(shí)現(xiàn)被測量定義的方法不完善
被測量本身明確定義,但由于技術(shù)的困難或其它原因,在實(shí)際測量中,對被測量定義的實(shí)現(xiàn)存在一定誤差或采用與定義近似的方法去測量。
例如:器具的輸入功率是器具在額定電壓,正常負(fù)載和正常工作溫度下工作時的功率。但在實(shí)際測量中,電壓是由穩(wěn)壓源提供的,由于穩(wěn)壓源自身的精度影響,使得器具的工作電壓不可能精確為額定值,故測量結(jié)果中應(yīng)考慮此項(xiàng)不確定因素。故只有對被測量的定義和特點(diǎn),仔細(xì)研究、深刻理解,才能盡可能減小采用近似測量方法所帶來的誤差或?qū)⑵淇刂圃谝粋確定范圍內(nèi)。
3.測量樣本不能完全代表定義的被測量
被測量對象的某些特征如:表面光潔度,形狀、溫度膨脹系數(shù)、導(dǎo)電性、磁性、老化、表面粗糙度、重量等在測量中有特定要求,但所抽取樣本未能完全滿足這些要求,自身具有缺陷,則測量結(jié)果具有一定的不確定度。
4.被測量不穩(wěn)定誤差
被測量的某些相關(guān)特征受環(huán)境或時間因素影響,在整個測量過程中保持動態(tài)變化,導(dǎo)致結(jié)果的不確定度。
計量標(biāo)準(zhǔn)器、測量儀器和附件以及它們所處的狀態(tài)引入的誤差。計量標(biāo)準(zhǔn)器和測量儀器校準(zhǔn)不確定度,或測量儀器的最大允差或測量器具的準(zhǔn)確度等級均是測量不確定度評定必須考慮的因素。
1.在一定變化范圍或不完善的環(huán)境條件下測量
·溫度
·振動噪聲
·供給電源的變化
·溫度
·空氣組成、污染
·熱輻射
·大氣壓
·空氣流動
2.對影響測量結(jié)果的環(huán)境條件認(rèn)識不足
由于對相關(guān)環(huán)境條件認(rèn)識不足, 致使測量中或分析中忽視了對某些環(huán)境條件的設(shè)定和調(diào)整,造成不確定度。
1.模擬式儀器的人員讀數(shù)誤差即估讀誤差,讀取帶指針儀表或帶標(biāo)線儀器的示值,即讀取非整數(shù)刻度值時,由于估讀不準(zhǔn)而引起的誤差。
2.人員瞄準(zhǔn)誤差
采用顯微鏡或等光學(xué)儀器通過使視場中的兩個幾何圖形重合來對線進(jìn)行測量, 對線準(zhǔn)確度與操作者經(jīng)驗(yàn)和對線形狀有關(guān)。
3.人員操作誤差
如測量時間的控制、測點(diǎn)的布置。該項(xiàng)取決于人員的經(jīng)驗(yàn)、能力、知識及工作態(tài)度、身體素質(zhì)等。
1.測量原理誤差
測量方法本身就存在一定的原理誤差,對被測量定義實(shí)現(xiàn)不完善。
例如在產(chǎn)品的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)中,由于耐壓試驗(yàn)臺自身內(nèi)阻影響,使得加于樣品兩端的電壓低于實(shí)際設(shè)定值。這樣必然造成試驗(yàn)結(jié)果存在一定的不確定度。
2.測量過程
· 測量順序
應(yīng)嚴(yán)格按照測量規(guī)范規(guī)定的進(jìn)行。遺漏或顛倒某一操作過程都有可能造成測量結(jié)果的誤差,甚至使測量失去意義。
· 測量次數(shù)
一般來說測量次數(shù)不同,測量精度也不同,增加測量次數(shù),可以提高測量精度。但 n>10 以后,σ已減少得非常緩慢。此外,由于測量次數(shù)愈大,也愈難保證測量條件的恒定,從而帶來新的誤差,因此一般情況下取 n=10 以內(nèi)較為適應(yīng)。
· 測量所需時間
有的測量規(guī)定必須在一定條件下,一定時間內(nèi)完成超出則結(jié)果不準(zhǔn)確。如器具潮態(tài)試驗(yàn)后的泄漏電流測試必須在 5s 內(nèi)完成。
· 測量點(diǎn)數(shù)
操作規(guī)范規(guī)定測量若干點(diǎn),但實(shí)際檢測中,為節(jié)省時間或出于其它考慮減少或增加了測量點(diǎn)數(shù),也對最終結(jié)果有影響。如在噪聲測試中。
· 瞄準(zhǔn)方式
測量方法不同,采用的測量儀器不同,對應(yīng)的瞄準(zhǔn)方式也不同,如采取目測或用光學(xué)瞄準(zhǔn),其瞄準(zhǔn)精度必然不同。
· 方向性
測量結(jié)果須在一定穩(wěn)態(tài)下獲得,實(shí)驗(yàn)中以不同方向趨于穩(wěn)態(tài),對于有些測量設(shè)備,如具有滯后或磁滯性的儀器讀數(shù)是不同的。
3.數(shù)據(jù)處理
· 測量標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的賦值不準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)器具本身不可避免存在著制造偏差,它是由更高一級的標(biāo)準(zhǔn)來檢定的,這些高一級的標(biāo)準(zhǔn)本身也存在著誤差。
· 物理常數(shù)或從外部資料得到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)
外部資料中提供的數(shù)據(jù)很多,是由以前的測量為基礎(chǔ)或單純憑經(jīng)驗(yàn)得出的,不可避免地存在著誤差。
· 算法及算法實(shí)現(xiàn)
采用不同的算法處理數(shù)據(jù),如計算標(biāo)準(zhǔn)差 σ ,分別運(yùn)用貝塞爾法和極差法,所得結(jié)果必然不同。
· 有效位數(shù)
數(shù)據(jù)有效位數(shù)不同,精度不同,應(yīng)根據(jù)測量要求或所采用的測量設(shè)備而定。
· 舍入
由于數(shù)字運(yùn)算位數(shù)有限,數(shù)值舍入或截尾造成不確定度。
· 修正
有些系統(tǒng)誤差是可以修正的,但由于對誤差因素本身的認(rèn)識不充分,修正值也必然存在著不確定度。