测量准确度评估讲座4A

20测量准确度评估讲座(4)中国计量科学研究院钱钟泰童光球哈尔滨理工大学王学伟马怀俭中国计量学院宋明顺顾龙方四、误差按其产生原因的分解4-1误差分项的概况当误差无法直接评估时,将采用分项评估和综合的方法。误差评估中最重要的原则是“主要误差项不得遗漏和重复估计”。“GUM93”的术语“测量不确定度”的注2把“误差分项”混淆成“不确定度分项”,以“不确定度”的评估方法作为分项的依据是根本无法保证主要误差项不被遗漏。“GUM93”建议一个误差项的不同评估方法确定的“不确定度”同时进入综合是其实例中误差重复评估错误的理论根源。“GUM93”缺乏正确有效的规范化的误差分解方法,它用其4.1条“测量模型化”来应付这一问题。完善的“测量模型化”要求分析者对测量原理有全面正确的理解,对大多数执行者这是一种过分的要求。即使在“GUM93”本身的略为复杂的实例中都带有“主要误差项遗漏和多次重复评估”的问题,很难期望其他执行者不犯类似的错误。分项方法的概念混乱及缺乏正确有效的规范化的误差分解方法是“GUM93”的重要缺陷之一,是它执行中的最大障碍。我国的JJG1027-91“测量误差及数据处理”计量技术规范(文献1,下文简称”误差规范”)的第3条及其解说(文献2,下文简称为“规范解说”)的第2章结合“测量准确度的实际控制方法”给出了规范化的误差分解方法。文献8的文章三或文章六进一步将这分解方法分为三个不同要求的层次,在较低的两个层次不要求执行者对测量原理有深入研究,给误差分解给予切实的指导。误差正确的分项是按误差产生原因进行的,因此和测量过程的工作原理密切相关,由于不同测量过程工作原理千差万别,因分项内容必然是不同的,但对大量测量过程研究结果表明,还是可对不同测量过程的分项方法归纳出一些共同的模式。讨论这样的模式是本节的内容。214-2误差分项的任务及要求首先我们明确一下误差分项的任务:将误差Y按其产生原因分成一系列误差项Yk,将有:Y＝kn1Yk(4-1)Yk＝CkQk(k=1~n)(4-2)Qk＝Qk－QkN(k=1~n)(4-3)上文已表明,Qk是引起误差的物理参数,称为误差因素(即影响量)；QkN是Qk的标称值；Qk是误差因素Qk对其标称值QkN的偏离值,误差正因此而引起,称它为误差原因；Ck是由误差原因Qk引起误差项的误差系数。对分项这一工作的综合要求如下:a)每一个误差项Yk(k=1~n)都能估计出其期望值E(Yk)及其估计误差极限值U[E(Yk)]和中心化极限值U(Yk)；或极限值U(Yk)的评估值：可以直接估计误差项Yk＝CkQk(k=1~n)的这些特征值,也可分别估计误差原因Qk及误差系数Ck的这些特征值,然后按统计学理论综合出误差项Yk的相应特征值估计值。b)式(4-1)两侧不等的程度对误差Y评估的影响可忽略。正确的分项必须满足a)和b)两条要求,为简化统计参数评估过程,分项还希望满足下列两个附加要求：c)各误差项相互独立。d)需要仔细研究的误差项尽量少。本条叙述的分项方法将完全满足上述四条要求。由于本条所述的各误差项相互独立,因此在本办法的误差评估过程中,不必进行交义矩的计算。4-3误差按其产生原因的分解误差的实际分解将按表4-1进行。表4-1是文献2“规范解说”的表2-1经适当修改得出。有关表4-1内容的详细讨论可见文献2“规范解说”第2章及文献8的文章六。为帮助理解表4-1的内容,对其中所采用的术语作以下的交待:“误差因素”就是“VIM93”的2.7条术语“影响量”的别称。对测量过程进行广泛观察和归纳可以指出,“误差因素”可分为下列的四大类七小类:a)测量设备(测量装置或被测量对象)的环境条件,如测量长度时