《不确定度评定》课件.pptx

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1、不确定度评定 制作人：时间：2024年X月目录第第1 1章章 简介简介第第2 2章章 不确定度评定的方法不确定度评定的方法第第3 3章章 不确定度评定的应用不确定度评定的应用第第4 4章章 不确定度评定的演示不确定度评定的演示第第5 5章章 不确定度评定的案例分析不确定度评定的案例分析第第6 6章章 总结总结 0101第1章 简介 课程背景课程背景本课程旨在介绍不确定度评定相关的概念和方法，帮助学本课程旨在介绍不确定度评定相关的概念和方法，帮助学生更好地理解测量误差的来源和评价方法。生更好地理解测量误差的来源和评价方法。不确定度评定的不确定度评定的概念概念不确定度是指测量结果与被测量真值的差异

2、程度，评定不不确定度是指测量结果与被测量真值的差异程度，评定不确定度可以帮助我们了解测量结果的可靠程度。评定不确确定度可以帮助我们了解测量结果的可靠程度。评定不确定度的基本思路是通过对测量过程中影响结果的因素进行定度的基本思路是通过对测量过程中影响结果的因素进行分析，计算出综合影响的不确定度值。分析，计算出综合影响的不确定度值。测量误差的来源操作不当、读数不准确等人为误差仪器本身的误差仪器误差温度、湿度等环境因素的影响环境误差样品的不均匀性、不稳定性等样品误差误差类型及实例误差类型及实例误差可以分为系统误差和随机误差两种类型。系统误差是误差可以分为系统误差和随机误差两种类型。系统误差是指由于测

3、量方法、仪器或者环境等原因导致的偏差，一般指由于测量方法、仪器或者环境等原因导致的偏差，一般是固定的；随机误差是指由于随机因素导致的偏差，一般是固定的；随机误差是指由于随机因素导致的偏差，一般呈现出随机分布。例如，在进行长度测量时，如果使用的呈现出随机分布。例如，在进行长度测量时，如果使用的尺子误差较大，那么测量结果就会存在系统误差；而在进尺子误差较大，那么测量结果就会存在系统误差；而在进行多次重复测量时，不同的读数可能会呈现出随机误差。行多次重复测量时，不同的读数可能会呈现出随机误差。不确定度的计算不确定度的计算方法方法不确定度的计算方法可以分为两种，一种是法定计算方法，不确定度的计算方法可

4、以分为两种，一种是法定计算方法，另一种是标准差计算法。法定计算方法通常是根据相关的另一种是标准差计算法。法定计算方法通常是根据相关的标准或者法规进行计算，适用于一些特定的领域；标准差标准或者法规进行计算，适用于一些特定的领域；标准差计算法则是通过对多次重复测量的结果进行处理，计算出计算法则是通过对多次重复测量的结果进行处理，计算出测量值的标准差和不确定度。两种方法各有优缺点，需要测量值的标准差和不确定度。两种方法各有优缺点，需要根据实际情况进行选择。根据实际情况进行选择。标准差计算法的优缺点计算结果比较准确、灵活性强优点需要进行多次重复测量、计算量较大缺点标准差计算法标准差计算法优点：适用范围

5、广、计算结果优点：适用范围广、计算结果比较准确比较准确缺点：需要进行多次重复测量、缺点：需要进行多次重复测量、计算量较大计算量较大贝叶斯计算方法贝叶斯计算方法优点：对测量误差的处理比较优点：对测量误差的处理比较全面、计算结果更加准确全面、计算结果更加准确缺点：计算过程较为复杂、需缺点：计算过程较为复杂、需要一定的统计学基础要一定的统计学基础蒙特卡洛模拟方法蒙特卡洛模拟方法优点：可以处理比较复杂的测优点：可以处理比较复杂的测量误差、计算结果更加准确量误差、计算结果更加准确缺点：计算量较大、需要一定缺点：计算量较大、需要一定的计算机技术支持的计算机技术支持不同计算方法的比较法定计算方法法定计算方法

6、优点：适用范围明确、计算方优点：适用范围明确、计算方法固定法固定缺点：不适用于所有场合、计缺点：不适用于所有场合、计算结果可能不够准确算结果可能不够准确 0202第2章 不确定度评定的方法 标准偏差法标准偏差法是一种常用的不确定度评定方法，它基于样本的离散程度来评定测量结果的不确定度。标准偏差法的步骤包括：1.收集一定数量的测量数据；2.计算平均值；3.计算所有数据与平均值的差的平方；4.计算所有平方差的平均值；5.计算标准差。标准偏差法的步骤从被测量物体或系统中获取多组数据收集测量数据对所有数据求平均值计算平均值将所有数据与平均值的差进行平方计算差的平方对所有差的平方求平均值计算平方差的平均

7、值标准偏差法和均方根误差法的异同都可以用于评定测量结果的不确定度相同点标准偏差法基于样本的离散程度，均方根误差法则基于样本的平均偏差；标准偏差法偏向于大样本，均方根误差法适用于样本较小的情况不同点极限误差法极限误差法是一种不确定度评定方法，它基于测量装置仪器本身的精度进行评定。极限误差法的步骤包括：1.查找测量装置仪器的规格书或说明书；2.确定仪器的精度；3.据此计算测量结果的极限误差。极限误差法的步骤从仪器的规格书或说明书中查找仪器的精度信息查找仪器精度根据仪器的精度信息计算测量结果的误差确定测量结果的误差极限误差法和标准偏差法的优缺点适用范围广，计算简单极限误差法优点只能评定测量装置仪器的

8、误差，不考虑测量结果的离散程度；适用场景有限，需要提前获得仪器的精度信息极限误差法缺点考虑测量结果的离散程度，适用于各种测量场景；不需要预先获得仪器的精度信息标准偏差法优点对于小样本和低精度的测量结果评定效果较差标准偏差法缺点扩展不确定度的计算方法扩展不确定度是一种基于合成不确定度的方法，它考虑了多种不确定度因素的影响，可以用于评定复杂测量系统的不确定度。扩展不确定度的计算方法是在合成不确定度的基础上，通过分析着重考虑对测量结果产生重大影响的因素，进一步扩展了不确定度评定的范围。扩展不确定度的计算方法步骤综合考虑各种不确定度因素，计算合成不确定度计算合成不确定度分析各种因素对测量结果的影响，确

9、定对测量结果重要的因素确定对测量结果重要的因素通过对重要因素的影响进行量化，计算扩展不确定度计算扩展不确定度均方根误差法与标准偏差法和极限误差法相比，均方根误差法更为简单，但仍然适用于一定范围内的不确定度评定。均方根误差法的步骤包括：1.收集多组测量数据；2.分别对每组数据求均方根误差；3.根据所有均方根误差的平均值评定测量结果的不确定度。均方根误差法的步骤从被测量物体或系统中获取多组数据收集多组测量数据对每组数据求取均方根误差分别求取均方根误差对所有均方根误差求平均值计算均方根误差的平均值根据均方根误差的平均值评定测量结果的不确定度评定测量结果的不确定度 0303第3章 不确定度评定的应用

10、确定量的不确定确定量的不确定度度通过测量得到的某一物理量，往往由于测量条件的不同、通过测量得到的某一物理量，往往由于测量条件的不同、测量仪器的误差等因素，会导致测量结果出现一定的偏差，测量仪器的误差等因素，会导致测量结果出现一定的偏差，这个偏差就是确定量的不确定度。在科学研究中，评定测这个偏差就是确定量的不确定度。在科学研究中，评定测量的不确定度是十分重要的工作。量的不确定度是十分重要的工作。如何评价确定量的不确定度需要考虑的因素包括测量仪器的误差、环境因素、测量方法、操作员技能等确定不确定因素通过数据处理和统计分析计算得出计算误差用一个数字或数值范围来表示报告不确定度不确定度与测量不确定度与

11、测量数据的符合度分数据的符合度分析析不确定度评定还可以用来分析测量数据的符合度，即测量不确定度评定还可以用来分析测量数据的符合度，即测量数据与某一理论值或标准值之间的差距。通过实验测量和数据与某一理论值或标准值之间的差距。通过实验测量和数据处理，可以得到不同的测量数据，通过与标准值进行数据处理，可以得到不同的测量数据，通过与标准值进行比较，可以评定测量数据的准确度和精度。比较，可以评定测量数据的准确度和精度。如何评定测量数据的符合度计算测量数据与标准值之间的差距计算偏差计算测量数据的不确定度计算不确定度计算测量数据的置信区间，即真实值可能存在的区间范围计算置信区间在金融投资领域，不确定度评定可

12、以帮助投资者评估自己的投资风险和收益潜力金融投资0103在工程设计领域，不确定度评定可以帮助工程师评估设计方案的可行性和安全性工程设计02在医学诊断领域，不确定度评定可以帮助医生评估不同的诊断方法和治疗方案的准确度和可行性医学诊断结语不确定度评定是一项十分重要的工作，它可以帮助我们评估测量数据的准确度和精度，指导我们做出正确的决策。在实际工作中，我们应当注重不确定度评定的方法和步骤，尽可能提高测量的准确性和可靠性。0404第4章 不确定度评定的演示 不确定度评定实不确定度评定实验设计验设计在进行不确定度评定实验之前，需要设计一个合理的实验在进行不确定度评定实验之前，需要设计一个合理的实验方案。

13、实验方案需要包含以下几个方面内容：方案。实验方案需要包含以下几个方面内容：1.1.实验目的；实验目的；2.2.实验原理；实验原理；3.3.实验器材；实验器材；4.4.实验步骤；实验步骤；5.5.实验数据处理方法。实验数据处理方法。在实验设计阶段，需要考虑实验的可重复性、可比较性以在实验设计阶段，需要考虑实验的可重复性、可比较性以及实验误差的来源，尽量减小实验误差对实验结果的影响。及实验误差的来源，尽量减小实验误差对实验结果的影响。实验结果分析实验结果分析在实验完成后，需要对实验结果进行分析。实验结果分析在实验完成后，需要对实验结果进行分析。实验结果分析包括以下几个方面内容：包括以下几个方面内容

14、：1.1.计算数据的平均值；计算数据的平均值；2.2.计算标准偏差；计算标准偏差；3.3.计算不确定度；计算不确定度；4.4.分析误差来源；分析误差来源；5.5.对实验结果进行评价。对实验结果进行评价。根据实验结果的分析，可以对实验结果的可靠性进行判断，根据实验结果的分析，可以对实验结果的可靠性进行判断，同时可以确定实验结果的误差来源和不确定度。同时可以确定实验结果的误差来源和不确定度。实验结果分析需要对实验数据进行统计分析，计算出数据的平均值。计算数据的平均值计算数据的标准偏差，以反映实验数据的散布程度。计算标准偏差根据标准偏差和样本量计算出不确定度，以反映实验结果的可靠程度。计算不确定度分

15、析实验误差的来源，以找出影响实验结果的因素。分析误差来源根据实验结果和分析，得出实验结论，以回答实验的研究问题。得出实验结论010302根据实验结果的不确定度，对实验结论的可靠程度进行评价。进行不确定度评定实验原理实验原理随机误差和系统误差随机误差和系统误差标准偏差和不确定度的计算方标准偏差和不确定度的计算方法法不确定度的评价方法不确定度的评价方法实验器材实验器材万能电桥万能电桥电阻箱电阻箱万用表万用表电源等电源等实验步骤实验步骤校准实验器材校准实验器材测量电阻值测量电阻值分析实验数据分析实验数据得出实验结论得出实验结论不确定度评定实验设计实验目的实验目的了解不确定度的概念及评定方了解不确定度

16、的概念及评定方法法掌握实验误差的来源和影响因掌握实验误差的来源和影响因素素熟悉实验结果的分析与评价方熟悉实验结果的分析与评价方法法实验结果分析实实验结果分析实例例假设进行了一次电阻的测量实验，得到测量数据为：假设进行了一次电阻的测量实验，得到测量数据为：R1100R1100，R2=98R2=98，R3=102R3=102，R4=101R4=101，R5=99R5=99。按照实验结果分析的步骤进行计算，得出数据的平均值为按照实验结果分析的步骤进行计算，得出数据的平均值为100100，标准偏差为，标准偏差为1.21.2，不确定度为，不确定度为0.720.72。通过分析误差来源，得出误差主要来自于电

17、阻箱的精度和通过分析误差来源，得出误差主要来自于电阻箱的精度和万能电桥的灵敏度。最终得出实验结论为电阻的测量值为万能电桥的灵敏度。最终得出实验结论为电阻的测量值为1000.721000.72。0505第5章 不确定度评定的案例分析 案例一：电阻的案例一：电阻的不确定度评定不确定度评定在电阻的不确定度评定过程中，需要考虑测量误差和仪器在电阻的不确定度评定过程中，需要考虑测量误差和仪器误差两部分。测量误差包括人为误差和系统误差，可以通误差两部分。测量误差包括人为误差和系统误差，可以通过多次测量和平均值来减小。仪器误差包括仪器分辨率、过多次测量和平均值来减小。仪器误差包括仪器分辨率、稳定性和精度等。

18、通过对实验数据的分析，我们可以得到稳定性和精度等。通过对实验数据的分析，我们可以得到电阻的准确值和不确定度评定结果。电阻的准确值和不确定度评定结果。电阻的不确定度评定人为误差测量误差系统误差仪器分辨率仪器误差稳定性案例二：角度的案例二：角度的不确定度评定不确定度评定在角度的不确定度评定过程中，需要考虑仪器的分辨率、在角度的不确定度评定过程中，需要考虑仪器的分辨率、人为误差和系统误差。通过对实验数据的分析，可以得到人为误差和系统误差。通过对实验数据的分析，可以得到角度的准确值和不确定度评定结果。角度的准确值和不确定度评定结果。角度的不确定度评定仪器分辨率仪器误差人为误差系统误差案例三：体积的案例

19、三：体积的不确定度评定不确定度评定在体积的不确定度评定过程中，需要考虑仪器误差和环境在体积的不确定度评定过程中，需要考虑仪器误差和环境误差。通过对实验数据的分析，可以得到体积的准确值和误差。通过对实验数据的分析，可以得到体积的准确值和不确定度评定结果。不确定度评定结果。体积的不确定度评定仪器测量误差仪器误差环境误差仪器误差仪器误差仪器分辨率仪器分辨率稳定性稳定性精度精度 测量误差与仪器误差测量误差测量误差人为误差人为误差系统误差系统误差 0606第6章 总结 课程回顾本章主要讲解了不确定度评定的应用前景。首先我们回顾了本课程的主要内容和知识点，对于不确定度的概念、来源、分类、描述和传播都做了深

20、入的探讨。其次，我们重点介绍了不确定度评定的应用前景，从实际应用角度探讨了不确定度评定的瓶颈和创新点。不确定度评定的不确定度评定的应用前景应用前景不确定度评定在实际应用中有着广泛的应用前景，从科学不确定度评定在实际应用中有着广泛的应用前景，从科学研究到工业生产，从环境保护到贸易计量，都需要对不确研究到工业生产，从环境保护到贸易计量，都需要对不确定度进行评定。随着我国国民经济的快速发展，全社会对定度进行评定。随着我国国民经济的快速发展，全社会对不确定度的关注程度不断提高，不确定度评定的市场需求不确定度的关注程度不断提高，不确定度评定的市场需求也日渐增加。也日渐增加。不确定度评定的瓶颈不确定度评定

21、技术还存在很多不成熟的方面，如不确定度影响因素的量化、不确定度计算方法的统一等。技术不成熟我国在不确定度评定标准制定方面还存在很多问题，现阶段尚未形成与国际接轨的标准体系，从而限制了不确定度评定在实际应用中的推广和使用。标准缺失目前不确定度评定领域的专业人才匮乏，对于不确定度的理论和实践研究还需要更多的人才加入其中。人才匮乏一些企业或研究机构的设备落后，测量能力不足，从而限制了不确定度评定的进一步发展。设备落后标准化建设标准化建设加速制定国家标准，打造国际加速制定国家标准，打造国际标准标准完善不确定度评定体系和规范完善不确定度评定体系和规范人才培养人才培养加强不确定度评定领域的人才加强不确定度

22、评定领域的人才培养和引进培养和引进建设高水平人才队伍，培养专建设高水平人才队伍，培养专业人才业人才设备升级设备升级技术装备升级，提高测量精度技术装备升级，提高测量精度建设智能化和自动化测量设备建设智能化和自动化测量设备不确定度评定的创新点方法创新方法创新引进新的评定方法和技术手段引进新的评定方法和技术手段开展多领域、多层次、多维度开展多领域、多层次、多维度的评定研究的评定研究结束语本章主要从回顾和展望两个方面对本课程进行总结。通过本课程的学习，我们对不确定度评定的概念、来源、分类、描述和传播等方面有了更全面和深入的了解；同时，我们也了解了不确定度评定在实际应用中的前景、瓶颈和创新点。在此，我要感谢各位学员的认真学习和积极参与，希望大家能够将所学知识应用到实践当中，为推动我国不确定度评定事业的发展贡献自己的力量。谢谢观看！