“測(cè)量不確定度”和“測(cè)量誤差”的形象理解
測(cè)量不確定度和誤差是現(xiàn)代測(cè)量理論中經(jīng)常運(yùn)用的概念,也是十分重要的兩個(gè)參數(shù),然而很多人由于概念不清,很容易將二者混淆或誤用,本文希望通過生活中常見的例子通俗地對(duì)二者進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明,使讀者能更容易理解它們的內(nèi)涵。
老王到米店要買10公斤的大米,對(duì)米店老板要求:“不能少我秤啊,如果少了超過2兩,回頭不饒你”。米店老板對(duì)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”。
從現(xiàn)代測(cè)量理論來(lái)看上面老王和米店老板的對(duì)話,其中:
老王和米店老板雙方一致認(rèn)同的買賣的大米重量是10kg,在測(cè)量理論中,這個(gè)10kg就是“約定真值”或叫“真值”;
真值
真值是指與給定的特定量的定義一致的值,真值是個(gè)理想概念,常用約定真值代替。
老王要求米店老板給的大米的重量不能少2兩(100g),在測(cè)量理論中,這個(gè)100g就是“允許誤差”,確切說(shuō)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(guī)定上限。
允許誤差
允許誤差是指對(duì)給定的測(cè)量?jī)x器、規(guī)范、規(guī)程等所允許的誤差極限值。
米店老板對(duì)老王的承諾不會(huì)少1兩(50g),當(dāng)然這個(gè)承諾不是憑空說(shuō)說(shuō)的,而是根據(jù)自己對(duì)測(cè)量工具(稱)、測(cè)量方法和以往經(jīng)驗(yàn)(其他顧客的反饋)而進(jìn)行評(píng)估后的很有信心的說(shuō)法,當(dāng)然米店老板的對(duì)自己稱的信心不僅確保不會(huì)少50g,當(dāng)然也不會(huì)多50g,否則就可能虧本了,另外,可以將米店老板的信心量化為95%,在測(cè)量理論中,這里的50g就是“測(cè)量不確定度區(qū)間半寬度”,而95%就是“置信概率”。
測(cè)量不確定度與置信概率
測(cè)量不確定度是指表征合理地賦予被測(cè)量量之值的分散性,與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。
置信概率是針對(duì)某一置信區(qū)間而言的,指某件事在這一置信區(qū)間發(fā)生的可信程度。
若細(xì)心的老王真去“校秤”了,他找到了一個(gè)測(cè)量誤差可以忽略不計(jì)的計(jì)量天平(理論上)將買到的“10kg”大米重新稱量。
如果結(jié)果是 9.985kg,那么就比雙方約定的10kg(約定值)少了15g,在測(cè)量理論中,這個(gè)9.985kg就是“測(cè)量值”,而“-15g”就是“測(cè)量誤差”。但由于沒超過50g(測(cè)量不確定度區(qū)間半寬度),老王不會(huì)找米店老板的麻煩,說(shuō)明米店老板的測(cè)量不確定度評(píng)估是沒有問題的,從而規(guī)避了老王投訴的風(fēng)險(xiǎn);
測(cè)量誤差
測(cè)量誤差是由測(cè)量結(jié)果減去被測(cè)量真值而得到的數(shù)值。
如果結(jié)果是 10.085kg,那么就比雙方約定的10kg(約定值)多了85g。由于“測(cè)量誤差”85g超過了50g(測(cè)量不確定度區(qū)間半寬度),老王自然很高興,但米店老板用的“秤”或測(cè)量的方法很可能已經(jīng)不是他所‘信任’的狀態(tài)了,以后如果還繼續(xù)這么賣,風(fēng)險(xiǎn)是很大的,所以米店老板應(yīng)盡快去修復(fù)、校正甚至更換他的測(cè)量工具或改善測(cè)量方法,使得他賣米的測(cè)量系統(tǒng)重新回復(fù)到“信任”的狀態(tài),即有95%的信心確保測(cè)量10kg的大米的在9.950kg和10.050kg之間。
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