仪器信息网APP
选仪器、听讲座、看资讯

【转帖】一个简单的不确定度分析实例

仪器检定/校准/计量

  • 一个简单的不确定度分析实例

    摘自英国物理实验室出版的Measurement Good Practice Guide No.11《测量不确定度初学者指南》。
    例3计算一根绳子长度的不确定度
    步骤1.确定你从你的测量中需要得到的是什么,为产生最终结果,要决定需要什么样的实际测量和计算。你要测量长度而使卷尺。除了在卷尺上的实际长度读数外,你也许有必要考虑:
     卷尺的可能误差
     卷尺是否需要修正或者是否有了表明其正确读数的校准
     那么校准的不确定度是多少?
     卷尺易于拉长吗?
     可能因弯曲而使其缩短吗?从它校准以来,它会改变多少?
     分辩力是多少,即卷尺上的分度值是多少(如mm)?
     由于被测对象的可能误差
     绳子伸直了吗?欠直还是过直?
     通常的温度或湿度(或任何其它因素)会影响其实际长度吗?
     绳的两端是界限清晰的,还是两端是破损的?
     由于测量过程和测量人员的可能误差
     绳的起始端与卷尺的起始端你能对得有多齐?
     卷尺能放得与绳子完全平行吗?
     测量如何能重复?
     你还能想到其它问题吗?
    +关注 私聊
  • xing-xing

    第1楼2010/07/16

    步骤2.实施所需要的测量。你实施并记录你的长度测量。为了格外充分,你进行重复测量总计10次,每一次都重新对准卷尺(实际上也许并不十分合理!)。让我们假设你计算的平均值为5.017米(m),估计的标准不确定度为0.0021m(即2.1mm)。
    对于仔细测量你还可以记录:
     你在什么时间测量的
     你是如何测的,如沿着地面还是竖直的,卷尺反向测量与否,以及你如何使卷尺对准绳子的其它详细情况
     你用的是哪一个卷尺
     环境条件(如果你认为会影响你测量结果的那些条件)
     其它可能相关的事项
    步骤3.估计供给最终结果的各输入量的不确定度。以同类项(标准不确定度)表述所有的不确定度。你要检查所有的不确定度可能来源,并估计其每一项大小。假定是这样的情况:
     卷尺已校准过。虽然它没有修正必要,但校准不确定度是读数的0.1%,包含因子k=2(对正态分布)。在此情况下,5.017m的0.1%接近5mm。再除以2就给出标准不确定度(k=1)为u=2.5mm。
     卷尺上的分度值为毫米。靠近分度线的读数给出的误差不大于±0.5mm。我们可以取其为均匀分布的不确定度(真值读数可能处在1mm间隔内的任何地方——即±0.5mm)。为求得标准不确定度u,我们将半宽(0.5mm)除以 ,得到近似值u=0.3mm。
    以上是全部B类评定,下面是A类评定。
     标准偏差告诉我们的是卷尺位置可重复到什么程度,及其对平均值的不确定度贡献了多少。10次读数平均值的估计的标准偏差用3.6节的公式来求:

0
    +关注 私聊
  • xing-xing

    第2楼2010/07/16

    让我们假定在本例中不需要考虑其它不确定度了。(实际上,很可能需要计入其它一些问题。)
    步骤4.确定各输入量的误差是否彼此不相关。(如果你认为有相关的,那么就需要某些额外的计算和信息)按本例情况,我们就说输入量都不相关。
    步骤5.计算你的测量结果(包括对校准等事项的已知修正值)。该测量结果取自平均读数值,加上卷尺放得稍歪的必要修正值,即
    5.017m+0.010m=5.027m
    步骤6.根据所有各个方面情况求合成标准不确定度。求测量结果所用的唯一计算是加修正值,所以能以最简单的方式采用平方和法(7.2.1节采用的公式)。标准不确定度被合成如下:
    合成标准不确定度=(2.5^2+0.3^2+5.8^2+0.7^2)^1/2=6.4mm(取到一位小数)
    步骤7.用包含因子(参见7.4节),与不确定度范围的大小一起,表述不确定度,并说明置信概率。对包含因子k=2,就用2乘以合成标准不确定度,则给出扩展不确定度为12.8mm(即0.0128m)。这赋予的置信概率约为95%。
    步骤8.记下测量结果和不确定度,并说明你是如何得到它们的。你可以记述如下:
    “绳子的长度为5.027m±0.013m。报告的扩展不确定度是根据标准不确定度乘以包含因子k=2得出的,提供的置信概率约为95%。”
    “报告的长度是对水平放置的绳子作10次重复测量的平均值。估计了测量时绳子放置不完全直的影响,而对测量结果作了修正。不确定度是按《测量不确定度初学者指南》的方法估算的。”
    不确定度来源 数值 概率分布 除数 标准不确定度
    校准不确定度 5.0mm 正态 2 2.5mm
    分辩力(分度大小) 0.5mm* 矩形 3^1/2 0.3mm
    绳子放置不完全直 10.0mm* 矩形 3^1/2 5.8mm
    10次重复读数平均
    值的标准不确定度 0.7mm 正态 1 0.7mm
    合成标准不确定度 假设的正态 6.4mm
    扩展不确定度 假设的正态 12.8mm
    (k=2)

0
    +关注 私聊
  • 上帝禁区

    第3楼2010/07/16

    Oh,my God!这么长!还是等专家来吧

0
    +关注 私聊
  • 1076443939

    第4楼2010/07/16

    看不懂,专业性好强。真是隔行如隔山啊。

0
0
猜你喜欢最新推荐热门推荐更多推荐
举报帖子

执行举报

点赞用户
好友列表
加载中...
正在为您切换请稍后...