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精度的含义和仪器的精度指标
浏览次数:390发布日期:2015-04-13

精度的含义和仪器的精度指标

精度(不确定度)是误差的反义词,精度的高低是用误差来衡量的。误差大则精度低, 误差小则精度高。精度是指观测结果、计算值或估计值与真值(或被认为是真值)之间的接近程度。精度一词,在我国工程领域中长期沿用至今。精度一词的含义,与国际上相对应比较全面而确切的一词应是准确度,其英文名词Accuracy。当然,以下几个名词也都在不同程度上与精度的含义密切相关。

1) 正确度(Trueness或Correctness,前者是新的ISO计量名词标准中采用的):系统误差的大小,表征测量结果稳定地接近真值的程度。

2) 精密度(Precision):随机误差的大小,表征规定条件下测量结果的一致性。

3) 准确度(Accuracy):系统误差与随机误差大小的综合指标,表征测量结果与真值之间的一致程度。在某些场合,也把准确度称为度。

4)不确定度(Uncertainty):完整表征赋予被测量值分散性的非负参数。

以上仪器正确度的定量指标,国际上常采用名词偏移(Bias)来描述,即指统计得到的多次测量的算术平均值与标准值之差。特别地,对于单次测量的情况,偏移又称偏差。

仪器精密度的定量指标,通常用统计得到其规定条件下测量结果的标准差来表征。该规定条件可以是重复性条件、复现性条件等。

为表征仪器的完整精度指标,原则上应把在仪器规定测量条件下影响仪器测量结果的影响源都估计进去。除要对本次测量结果的数据进行统计处理外,还应收集和估计该仪器的校准不确定度有多大,或者与其他仪器比对或比较的不确定度有多大,还包括规定测量范围或量程,以及规定操作人员、规定环境条件等测量条件的影响等。在此基础上合理地进行测量不确定度的评定和合成,zui终获得该仪器测量的标准差估计(称为标准不确定度)、区间估计(称为扩展不确定度或者包含区间)。特别地,结合我国工程领域的习惯,在仪器校准不确定度远小于仪器自身测量误差的大小,以及测量分布可近似为对称且正态的情况下,测量样本又较大的场合,可简单地采用上述式(3-4)?式(3-7)的公式来对仪器的测量结果进行简化处理。

关于上述四个名词与精度的,可以通过图3-1所示的四种情况来描述。

    

可见,精密度高未必正确度一定高,反之亦然。只有正确度与精密度都高才表明测量的准确度高,从而表示测量结果的不确定度才会小。本书侧重就仪器设计、制造和使用中的误差分析和误差分配与控制的问题进行讨论,而不涉及讨论仪器精度如何采用测量不确定度来评定与表示的问题。至于如何衡量仪器的精度指标,则仅简单地讨论如下:

仪器的精度是指其本身固有的精度,它是由于仪器的原理、结构或制造、装调等方面的不完善造成的。衡量仪器精度的指标通常有两种:重复精度和复现精度。

1)重复精度:重复精度是指该多次测量满足重复性条件,即指在相同测量程序、相同操作者、相同测量系统、相同操作条件和相同地点的情况下,通常是在短时间内对同一个或相类似的被测对象多次测量所得数据的接近程度。重复精度通常用对同一个量进行多次测量所得结果的分散性来表示,zui常用的是标准差。该标准差主要反映的是满足重复性条件下的测量过程中随机误差的大小,它表征的是仪器在重复性条件下的精密度指标。

2)复现精度:又称再现精度。它是指该多次测量满足复现性条件,即指在不同地点、 不同操作者、不同测量系统的情况下,通常是在较长时间间隔内对同一个或相类似的被测对象多次测量所得数据的接近程度。复现精度通常也用对同一个量进行多次测量所得结果的分散性来表示,zui常用的也是标准差。该标准差反映的是满足复现性条件下的测量过程中随机误差的大小,尚未计入系统误差。它表征的是仪器在复现性条件下的精密度指标。

此外,一些涉及仪器精度指标的名称,如仪器分辨力、灵敏度、示值误差、基值误差 (零值误差、零漂)、引用误差、固有误差、偏移(系统误差)、zui大允许误差,以及仪器测量的重复性、再现性和稳定性等,可在今后结合对仪器检定、校准或验收,以及对仪器进行质量保证控制、推行计量保证方案等计量设备认证等工作中再加以细化了解。

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