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不確定度與有效位數(shù)定義的探討

發(fā)布時(shí)間:2008-07-31 作者:潘素英 畢春蘭 張紅琴 來源:www.jlbjb.com 瀏覽:6704

國家煤礦掘進(jìn)機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心  潘素英  畢春蘭  張紅琴


  不確定度評(píng)定和有效位數(shù)的正確使用,是說明測(cè)量質(zhì)量十分重要的指標(biāo)?!吨袊?jì)量》2002年第5期《從不確定度到關(guān)于有效數(shù)字定義的探討》(以下簡稱《探討》)一文,筆者有如下幾點(diǎn)不同的看法,與大家共同探討。 

  一、關(guān)于有效數(shù)字定義的理解

  1.《探討》中4個(gè)有效數(shù)字定義的理解
  《探討》中從不同資料上例舉了4個(gè)有效數(shù)字的定義,例如:“定義③若數(shù)據(jù)的最末一位有半個(gè)單位以內(nèi)的誤差,而其它數(shù)據(jù)都是準(zhǔn)確的,則各位數(shù)字都是有效數(shù)字”。文中說:“這些定義說法雖然不同,但表達(dá)的意思是類似的,即都提到了誤差或極限誤差,……”。從文章的上下文看,作者把定義中提到的誤差或極限誤差,認(rèn)為是測(cè)量誤差、測(cè)量極限誤差或測(cè)量結(jié)果的不確定度,從計(jì)量資料介紹有效數(shù)字的概念看,筆者認(rèn)為:《探討》中4個(gè)定義雖然不夠準(zhǔn)確、全面,但它們提到的誤差或極限誤差應(yīng)該是近似數(shù)的數(shù)據(jù)修約誤差或數(shù)據(jù)修約極限誤差,也就是近似數(shù)與約定真值的差不大于末位的半個(gè)單位,而不應(yīng)該是測(cè)量誤差、測(cè)量極限誤差或測(cè)量結(jié)果的不確定度。

  2.GB8170-1987有效位數(shù)的理解
  《探討》中以例舉4個(gè)有效數(shù)字的定義都有誤差為例,對(duì)GB8170-1987《數(shù)值修約規(guī)則》(以下簡稱《規(guī)則》)中,有效位數(shù)的定義提出質(zhì)疑?!短接憽芬晃恼f:“該解釋中沒有提及誤差或極限誤差?!睂?shí)際上《規(guī)則》中有效位數(shù)的定義是:“對(duì)沒有小數(shù)且以若干個(gè)零結(jié)尾的數(shù)值,……”。數(shù)值(JJF1001-1998《通用計(jì)量術(shù)語定義解釋》)定義為:“在量值表示中與單位相乘的數(shù),例如:5.34,534”。由此可見,有效位數(shù)只與數(shù)值有關(guān),而與誤差、極限誤差無關(guān)。   

  二、測(cè)量不確定度和有效位數(shù)的探討

  1.不確定度和有效位數(shù)的探討
  由《規(guī)則》可知,有效位數(shù)與數(shù)值有關(guān),數(shù)值包括測(cè)量值、不確定度值、近似值等等?!短接憽氛J(rèn)為:“按照前面4個(gè)有效數(shù)字的定義來判斷10.058Ω的有效位數(shù),由于uc(y)=27mΩ,則其最多為4位有效數(shù)字”。筆者認(rèn)為,如果把定義中誤差或極限誤差理解為數(shù)據(jù)修約誤差或數(shù)據(jù)修約極限誤差,那么,測(cè)量值10.058Ω的有效位數(shù)只與它本身有關(guān),與合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(y)=27mΩ無關(guān),測(cè)量值10.058Ω為5位有效數(shù)字就不難理解了。JJF1059-1999《測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示》(以下簡稱《評(píng)定》)使用了《規(guī)則》中有效位數(shù)的定義,按照《評(píng)定》8.13條的要求,不確定度最多為兩位有效數(shù)字,測(cè)量結(jié)果的位數(shù)和不確定度的位數(shù)一致。

  《探討》中舉了證書上的例子:“4876±3和18765±12”。筆者認(rèn)為:如果按照《評(píng)定》8.13條的要求,不確定度3和12的有效位數(shù)分別為1位和2位,測(cè)量結(jié)果4876和18765的位數(shù)和不確定度的位數(shù)相同,及末位都是個(gè)位。符合《評(píng)定》有效位數(shù)的規(guī)定。

  2.不確定度和誤差應(yīng)用的探討
  《探討》中有效數(shù)字的定義④是《中國實(shí)驗(yàn)室注冊(cè)評(píng)審員培訓(xùn)教程》(以下簡稱《教程》)中給出的定義?!督坛獭返睦?“測(cè)量結(jié)果的數(shù)字,其有效位數(shù)代表結(jié)果的不確定度,例如,某長度測(cè)量值為19.8mm,有效位數(shù)為3位;若是19.80mm,有效位數(shù)為4位。它們的絕對(duì)誤差的模分別小于0.5(末),即分別小于0.05mm和0.005mm?!薄督坛獭方又f:“顯而易見,有效位數(shù)不同,它們的測(cè)量不確定度也不同,測(cè)量結(jié)果19.80mm比19.8mm的不確定度要小?!?/font>

  從《教程》的這一例子上看,《教程》認(rèn)為:知道了測(cè)量結(jié)果及有效位數(shù),就可以判定測(cè)量結(jié)果的不確定度,也就是0.05mm是測(cè)量值19.8mm的測(cè)量結(jié)果的不確定度,筆者認(rèn)為不妥,因?yàn)椴淮_定度不是由測(cè)量結(jié)果確定的,而是由測(cè)量方法決定的;0.05mm是測(cè)量值19.8mm的數(shù)據(jù)修約極限誤差,只是測(cè)量過程中不確定度的一部分,不能代替測(cè)量結(jié)果的不確定度?!督坛獭返挠^點(diǎn)不符合JJF1059-1999《測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示》的評(píng)定過程。

  根據(jù)上述分析,筆者認(rèn)為有幾點(diǎn)應(yīng)引起注意:

  1.計(jì)量術(shù)語應(yīng)以國家標(biāo)準(zhǔn)或國家計(jì)量檢定規(guī)范的定義為準(zhǔn)。例如:有效位數(shù)的定義應(yīng)以GB8170-1987《數(shù)值修約規(guī)則》為準(zhǔn);測(cè)量不確定度應(yīng)以國家計(jì)量檢定規(guī)范JJF1059-1999《測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示》為準(zhǔn)。

  2.測(cè)量值、近似值的數(shù)據(jù)修約誤差不可和測(cè)量誤差、測(cè)量極限誤差或不確定度混為一談。

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