测量系统不确定度分析及其动态性研究

测量不确定度是测量系统最基本也是最重要的特性指标，是 测

量质量的重要标志。当测量系统的特性随时间发生变化时 ，测量系 统不确定度将伴随着工作时间的延续而发生变化与漂移。

将不确定度原理引入测量系统分析，并基于测量系统不确定 度

的动态特性，研究测量系统全寿命过程中的动态变化规律，为科学地 评价测量系统，确定测量系统的检定周期，合理进行测量系统的预防性 维护和纠正性维护，提高测量系统的有效性等提供重要份依据，具有很 高的学术价值和实际意义。

2测量系统不确定度的分析

测量系统的概念不只局限于测量仪器、测量设备的范畴 ，而 是

指用来对被测量赋值的操作程序、评价人、量具、设备、环境及软 件等要素的综合，是获得测量结果的整个过程。一个完整的测量过程 , 引起测量不确定度的因素有很多，包括被测量的定义不完整、被测量 的定义值实现不理想，被测量的样本不能完全代表定义的被测量、对 环境条件的影响认识不足或环境条件的不完善测量、 人员对模拟式仪 器的读数偏差、测量仪器的分辨率或鉴别域的、 测量标准和标准 物质的给定值或标定值不准确、测量方法、测量系统和测量程序不完 善、数据处理时所引起的常数和其它参数不准确、修正系统误差的不 完善以及各种随机因素的影响等等。在不同的测量系统，因系统的组 成要素不间，上述因素的影响程度会有所差异，但对测量系统的综合影 响却具有共性。因此，美国三大汽车公司联合推出的测量系统分析，提 出了测量系统评定的六个指标，即系统的分辨力、偏倚、稳定性、重 复性、再现性和线性指标。这六个指标反映了测量系统不确定性的基 本特征，实际上也就是引起测量系统不确定度的主要来源。按照国际 不确定度的基本原则和不确定度的两类评定原理，选择适合各指标特 征的不确定评定方法，分别将测量系统分析的六个指标转化为测量系 统的不确定度分量，再按不确定度合成的方法获得测量系统的不确定 度。

3不确定度动态性分析

以测量系统的六个评定指标为依据，采用两类不确定度评定 方

法通常得到的是测量系统的静态不确定度。 实际测量系统在全寿命 过程中，受外界条件影响和内部结构的不断变化，从较长时间段来看， 测量系统的特性，如偏移、重复性、稳定性，等，会随时间发生规律性变 化，具体表现为测量结果的估计值较测量系统寿命初期发生明显漂移 , 且朝着背离被测量真值的方向，使得测量结果估计值与被测量真值的 差异逐渐增

大；另一方面，一系列随机因素和未知系统因素对测量不确 定性影响增强。使测量标准差随时间发生变化，即(T =0 (导致由测量 标准差所决定的测量不确定度随时间延续而不断增大。因此，测量系 统的精度随时间不断损失，当损失到一定程度时，测量系统不再满足测 量精度的要求，测量系统寿命终结。图I反映了被测量的估计值漂移及 测量不确定度随时间的变化趋势。

4精度损失函数建模

测量不确定度的动态性导致测量系统精度的损失。 如图1可

知，导致精度损失的主要因素是 X(t)的偏移与0 (t值的增大，用S (t) 表示精度损失函数，贝S：

由式⑴可知,精度损失函数S (的建模关键是对△ x(t和 A0 (t) 的

建模。引起△ X(t和 ^0变化的因素较多，有些可知的，有些则是未 知的,难以建立精确的数学模型。

将一段时期不同时间测定的测量结果看作为一组动态数据 序

列，该序列不仅具有时变性、相关性，还有数据结构的复杂性，不能用 确定的数学表达式描述，为此，拟米用几种不同的现代数学方法，如米 用灰色理论、时序分析及神经网络等现代数学手段对一组动态数据序 列进行建模，将求得的△ X(t、^0 的数学模型代入式(1)即可获得测量 系统的动态精度损失函数，并用它来定量描述测量系统不确定度的动 态特性，准确预测测量系统未来的精度变化，为确定测量系统的检定周 期、合理进行测量系统的预防性维护和纠正性维护，提高测量系统的 有效性等提供可靠的理论依据。

沁园春•雪

北国风光， 千里冰封， 万里雪飘。 望长城内外，惟余莽莽；大河上 下，顿失滔滔。

山舞银蛇，原驰蜡象，欲与天公试 比高。

须晴日，看红装素裹，分外妖娆。 江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。 惜秦皇汉武，略输文采；唐宗宋 祖，稍逊风骚。

一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射 大雕。

俱往矣，数风流人物，

匚口克

还看今朝。

出师表 两汉：诸葛亮 先帝创业未半而中道崩殂， 今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣 不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光 先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。 宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其 刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。 侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚 以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。 将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰 愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。 亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也； 亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。 先帝在时, 每与臣能”，是以众议举宠为督： 论此事，未尝不叹息痛恨于桓、 灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣， 愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也 .FT 臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于 败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。 先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之 明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝， 攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽 忠言，则攸之、祎、允之任也。 愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责 攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。 臣不胜受恩感激。 今当远离，临表涕零，不知所言。