如何运用直接测量量与间接测量量数据处理方法评定测量不确定度

2019-06-27

【摘 要】在实验中测量结果会产⽣误差，也就会导致不确定度的出现，下⾯就对直接测量与间接测量数据评定测量不确定度的⽅式进⾏分析，说明直接测量与间接测量数据利⽤合理的处理步骤与⽅法，并以此获得最佳的估算值，以此提⾼实验得出结果的质量，从⽽保证不确定度对其影响最⼩。【关键词】测量误差；直接测量；间接测量；数据处理引⾔

在测量中⼀个变量的改变会影响其他变量，此时的两个变量不⼀定会形成⼀个函数关系，此时两个变量之间就存在⼀种相关度。按照相关技术规范不同的测量过程其变量间的相关度也存在差异，即相关系数不同。其表现的就是两个测量变量之间的依赖程度，其计算的⽅式是利⽤变量协⽅差除以各⾃⽅差乘积的平⽅根。正是因为这样的因素，才会导致在测量中产⽣不确定度，究其产⽣的本质因素有：在测量中采⽤相同的社交，但是在多次测量中会产⽣读写的误差，在输⼊量之间就会出现较⼤的相关性；利⽤⼀种实体标准物为标准完成测量，如测量不同对象采⽤的同⼀块砝码、标准电阻等标准物，这些标准物所显⽰的值会导致检测输⼊量出现相关度；最后是在测量中引⼊同⼀个参考数据，如物理常量的引⼊，即圆周率、重⼒加速度等，或者某个分⼦量都会是结果产⽣相关度，因此在测量中如何处理不确定度就成为了提⾼测量精度的重要课题。下⾯就利⽤直接测量与间接测量的数据来对其进⾏评价。⼀、测量中不确定度的评价⽅式

在试验中因为数据会产⽣两种，⼀种为直接测量数据，另⼀种则是间接测量，这样不确定度的评定⽅法也就分为直接与间接两种，测量不确定度的时可以按照以下⽅式进⾏：1、直接测量确定

在测量中产⽣的误差有随机和系统两种，在直接进⾏测量的过程中会伴随有直接测量的随机与系统误差的因素，其主要出现在测量的不同步骤中，即某些操作容易产⽣直接误差某些则容易导致系统误差。对残存的误差可以按照不同的不确定标准进⾏划分，如按照A类和B类对其进⾏划分，A类是代表随机误差评定结果，⽽B类则是代表系统误差的评定结果。假设对某⼀个测量的值进⾏了多次测量，⽽每⼀次所获得的数值则为n个测量结果，则这个过程中产⽣的实验标准偏差、标准不确定度的A类评定、标准不确定度的B类评定和合成标准，其中算术平均值的实验标准误差较为重要，⽽测量设备所体现的极限误差，即容许最⼤误差。此时在最终的计算中，直接测量中获得的标准不确定度的源项数⽬。2、间接测量不确定度获得⽅法

间接测量所获得的最佳估算值给出的是多个直接测量的数值代⼊到函数关系式中所得出的计算结果，因此间接变量的不确定度与直接变量的不确定度是相互关联的，即最佳估算值的合并标准不确定度评定公式与直接测量结果的合成不确定度之间是紧密联系的，如果在直接测量数值y与m个直接测量的结果数据的关系可以表达为：则间接测量数据的合成标准不确定度的计算公式可以表达为：⼆、在数据处理中不确定度的应⽤1、直接测量数据的处理

在对直接测量数据的处理中，其可以采⽤如下步骤进⾏：计算直接测量结果的算术平均值；确定直接测量的标准偏差；利⽤相关的格拉布斯判断提出可疑数据；对直接测量的最佳评估值进⾏确定；直接测量的A类不确定度计算，即对试验算术平均值的标准偏差进⾏确定；直接测量量的B类不确定度评定；直接测量的合成标准不确定分析；测量结果归纳。这个⽅法与步骤在实际应⽤中主要是针对多次试验。2、间接测量量的数据处理

间接测量的不确定度在分析中，如果构成间接测量结果的都是直接测量数据，则需要进⾏前七个步骤，其他可以视情况⽽定，具体步骤如下：对直接测量数据进⾏算术平均值处理；确定直接测量结果的标准偏差；利⽤格拉布斯判据处理可疑数据；直接测量数据的最佳估计值确定；直接测量结果标准不确定度的A类评定；直接测量结果的不确定度的B类评价；直接测量数据的合成标准不确定度；间接测量的最佳估计值确定；间接测量数据合成标准不确定度分析；间接测量数据的测量结果显⽰。值得注意的是，每⼀个多次测量的直接测量数据在完成前四个步骤的处理后可以直接进⾏第⼋个步骤，给出最佳的估算值然后再进⾏其他步骤分析。

3、相关系数A、B评定的选择

相关系数可以在试验中获得，测量组输⼊的和，则输⼊量和之间的关系可以利⽤协⽅差计算获得。在确定不确定度评价中，因为相关系数的确定较为复杂，⽽相关的实验也复杂耗时，因此如果在实际的不确定度评定中多数利⽤的是B类评定。

在实际处理相关问题上，对于相关系数的要求不⾼或者数学、物理问题不容易解决的时候，可以通过合理的简化来帮助数据处理，这就是选择B类评定的原因。如相关系数r可以利⽤±1、0进⾏简化，通常按照不相关处理。当遇到如下情况时则可以灵活应⽤，如两个量不相关或者关系弱则r=0，即：两个量相互独⽴或者不会相互影响；⼀个量增加另⼀个可能增加或者减⼩；⼀个量减⼩另⼀个可能增加也可减⼩；不同体系产⽣量；两量虽然互联但是影响⼗分微⼩。反之，两量关系密切，则r=±1，即两个量之间有明显的正负关系；⼀个增加另⼀个则必然增加或者减少；或者同体系的变量；两个量之间存在线性关系等，都可使⽤r=±1。三、结束语

直接测量与间接测量的数据对于实验中出现形成的数据结果的不确定度有较⼤的影响，因为不论是直接测量还是间接测量系统与⼈为误差都会导致不确定度的出现，⽽不确定度的⼤⼩会直接影响测量的结果，因此在实验数据处理的过程中，必须借助对直接与间接测量合理处理，获得最佳的估算值，才能保证不确定度对测量结果的影响最⼩。参考⽂献

[1]陈雅.测量不确定度的评定中的蒙特卡罗⽅法[J].电⼦质量，2012，（01）.[2]冯宇.测量不确定度评定常见问题的理解[J].中国计量，2012，（02）.[3]李慎安.测量不确定度评定中的重复性问题[J].江苏现代计量，2010，（03）.注：本⽂为⽹友上传，不代表本站观点，与本站⽴场⽆关。0

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