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测量与计量有区别吗?

编辑:金沙官网        发布日期:2018-02-23        点击量:856
  测量计量的核心问题是准确。准确的程度是准确度。准确度就是误差范围。误差范围可以形象地、等同地表达为区间。
  
  误差理论中的区间概念,有两个,一个是计量场合的测得值区间;一个是测量场合的被测量的量值区间。二者的应用场所不同,含义不同。正确区分应用两个区间的概念,是测量计量工编辑的必备的基本素质。
  
  掌握误差理论的区间概念,也就容易识破不确定度论的“包含区间”,不过是画蛇添足。
  
  (一)区间概念的基础——误差理论的基本定义
  
  量是时间、空间、物质、物体、现象的可定量确定的属性。定量确定量值的方法是比较。
  
  量值的比较标准是测量计量单位。量值等于该量值与单位的比值乘以单位。计量单位由社会约定。当前,我国采用国际单位制。
  
  国际测量计量单位的量值由国际计量大会定义,是全世界统一的约定值。体现单位量值的是国家基准以及由基准传递量值的各级标准。
  
  测量是确定被测量量值的操作。将待测量与已知标准量进行比较,以确定被测量与所选单位的比值,这个比值与单位的乘积,就是测得值。
  
  量的客观值、实际值称为真值。测量的目的是认识真值,但测量仪器有误差,计量标准也有误差,测得值也就有误差。测量计量的区间概念,就是说明测得值、真值、误差范围之间的关系。
  
  -
  
  定义1误差元
  
  误差元等于测得值减真值。
  
  r=M-Z(1)
  
  r为误差元,M为测得值,Z为被测量的真值。
  
  定义2误差范围
  
  误差元的绝对值的一定概率(99%)意义下的最大可能值
  
  R=|r|max=|M-Z|max(2)
  
  -
  
  (二)计量场合的测得值区间
  
  测量仪器的研制,必须建立测量方程,给出测得值函数。进行误差分析,给出误差范围的指标值。给出测量仪器的误差范围,就是给出了测得值区间。
  
  计量场合的测得值区间,等同于研制场合的测得值区间,是误差范围的形象表达。
  
  -
  
  计量是用够格的计量标准,来确定被检仪器的误差范围。
  
  设被测量(计量标准)的真值为Z,测得值为M,误差元为r,误差元绝对值的最大值为R。计量时,真值唯一,而测得值是个变量。
  
  -
  
  误差范围公式(2)可表达为:
  
  │M-Z│≤R(3)
  
  解绝对值不等式(3)
  
  当M>Z,有
  
  M-Z≤R
  
  即
  
  M≤Z+R(4)
  
  当M<Z,有
  
  Z-M≤R
  
  即
  
  M≥Z-R(5)
  
  综合(4)式(5)式,有
  
  Z-R≤M≤Z+R(6)
  
  (6)式可表为闭区间
  
  [Z-R,Z+R](7)
  
  (6)式通常简记为
  
  M=Z±R(8)
  
  由上,计量中有标准,以其值当真值,则测量仪器的测得值区间,是以真值为中心、以测量仪器误差范围为半宽的区间。
  
  (6)式表达的是计量的情况:依靠一个计量标准去检验一批同一型号的测量仪器。用被检仪器测量同一标准的值。真值(标准的值B来代表)只有一个,而仪器的示值不同。仪器示值的允许变化范围是R。测得值M可以大些,但不能大于Z+R;测得值M可以小些,但不能小于Z-R。B与Z的误差范围,是计量的误差(确定仪器误差量时的误差)。
  
  -
  
  (三)测量场合的被测量的量值区间
  
  测量时,得到确定的测得值,是唯一值(单一的读数值或N个读数值的平均值)。而被测量的真值以一定的概率,落在一个闭区间中。这个区间就是被测量的量值区间。
  
  设被测量的真值为Z,测量仪器的误差范围为R,测得值为M。
  
  误差范围公式(2)可表达为:
  
  │M-Z│≤R(3)
  
  解绝对值不等式(3)
  
  当Z>M,有
  
  Z-M≤R
  
  即
  
  Z≤M+R(9)
  
  当Z<M,有
  
  M–Z≤R
  
  即
  
  Z≥M-R(10)
  
  综合(9)式(10)式,有
  
  M-R≤Z≤M+R(11)
  
  (11)式可表为闭区间
  
  [M-R,M+R](12)
  
  (11)式通常简记为
  
  Z=M±R(13)
  
  -
  
  (11)式很重要。这就是测量给出的测量结果。测量结果是真值范围。
  
  真值就是实际值。测量结果就是被测量的实际值范围。测量结果等于测得值加减误差范围。
  
  测量结果的含义是;
  
  用测量仪器测量一个被测量,得到确定的测得值(单一值或平均值)M,设测量仪器的误差范围是R,则被测量的量值(真值)的最佳表征值是M。被测量的实际值可能比M大,但不会大于M+R;被测量的实际值可能比M小,但不会小于M-R。
  
  -
  
  (四)不确定度区间
  
  (A)GUM原文
  
  6.2.1……The result of a measurement is then conveniently expressed as
  
  Y=y±U(14)
  
  which is interpreted to mean that the best estimate of the value attributable to the measurand Y is y,and that y-U to y+U is an interval that may be expected to encompass a large fraction of the distribution of values that could reasonably be attributed to Y.Such an interval is also expressed as
  
  y-U≤Y≤y+U(15)
  
  (引自《JCGM 100:2008》p23)
  
  (B)叶德培译文
  
  ……测量结果可方便地表示成
  
  Y=y±U(14)
  
  意思是被测量的最佳估计值为y,由y-U到y+U是一个区间,可希望该区间包含了能合理赋予的Y值的分布的大部分。这样一个区间也可以表示成
  
  y-U≤Y≤y+U
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