《史氏测量计量学说》征求意见稿(5)
史锦顺
第4章 误差量的特点与误差合成
1 误差量的特点
误差,表明测得值与实际值(被测量的真值)的差距。误差是个泛指的概念,包括误差元与误差范围两个概念。
误差元等于测得值减真值。误差元是误差概念的基本单元,表明误差的物理意义与计算方法,是误差理论的基础。但对一项测量计量的表达对象,误差元是可正可负、在一定界限内有大有小的量,不便直接表达与应用。
误差量的特点是它的上限性。取误差元的绝对值,就去掉了误差元的正负号;取误差元的绝对值的一定概率(99%)意义上的最大可能值,就把误差元的多个可能值,用一个值来代表,这个值就是误差范围。
误差范围体现了误差量的特点,简单、够用;它被应用于研制、计量、测量三大场合。研制是用计量标准与物理机制建立仪器的误差范围;计量靠计量标准检验、公证仪器的误差范围;测量是利用误差范围。人们用经过计量合格的测量仪器进行测量,在得到测得值的同时,知道了该测得值的误差范围不超过测量仪器误差范围的指标值,只要测量仪器的误差范围指标满足要求,人们就得到了够格的测量结果,达到了测量的目的。
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将误差元变成误差范围,称为误差合成。误差合成还包括将局部的误差范围,合成为总误差范围。
误差合成的任务就是两条:去掉诸误差元的正负号;找到诸误差元(以及分部的误差范围)共同作用产生的总误差元的绝对值的最大可能值。
一般量的特点是“双限性”,就是不能过大,也不能过小。而误差量不同,对误差量的要求是不能过大,而越小越好,这是误差量的“上限性”。因为误差元有正有负,所谓误差大、误差小,是只论绝对值,而不管正负号。
考虑、选取误差合成的方案,特别要注意误差量的上限性。。随机误差范围的自身计算、各随机误差范围的合成,一般都满足大量、不相关的条件,要用“方和根”合成。取3σ为其上限。各系统误差的合成,系统误差与随机误差范围的合成,本书基于误差量“上限性”的特点,主张取“绝对和”法
2 误差范围的人、绳、狗模型
真值、测得值、误差元与误差范围的关系,可以比喻为人、绳、狗的关系。
真值比做人,测得值比做狗,误差就是人与狗的距离。人狗的距离,有时是定值,有时在变化,但距离的最大值被绳长所限制。绳长比做误差范围,是个单一值;人与狗的距离比做误差元,从零可变到绳的长度。
固定人的位置,狗活动在以人为圆心、以绳长为半径的圈内。这像研制与计量中的测得值区间。测得值区间以真值为中心、以误差范围为半宽。
某时观测到狗的位置,则人必在以狗为圆心,以绳长为半径的圈内。这像测量中的真值区间。被测量的量值区间(真值区间)以测得值为中心、以误差范围为半宽。
绳长限制了人与狗的距离。知道人的位置,可以找到狗;同样,知道狗的位置,也可以找到人。
同一误差范围,贯通于测量的研制、计量、测量三大场合。是“测得值区间”与“被测量量值区间”的标志量,是测得值与真值之间变换的基础。研制中,确立真值到测得值的变换;测量中,给出测得值到真值的变换。误差范围决定两个变换的质量,也就是决定测量的水平。
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测量仪器的误差范围,在生产时被造就,而在计量时,被公证。能确认误差范围之值,是因为计量中有标准。
研制与计量中,依靠真值确认误差范围;测量中由已知的误差范围与测得值而得知被测量的量值。测量结果是测得值加减误差范围,被测量的真值包含在测量结果中。
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