水准仪水平视准线误差(i角)测量不确定度的评定
水准仪i角检验和校正方法
水准仪i角检验和校正方法 什么是水准仪的i角 水准仪的视准轴在垂直方向与水准轴的夹角。水准仪产生i角变化的原因： 是仪器本身的结构与外业工作条件的变化而致 仪器中的十字丝 是固定在上下的V形槽中 下面的V形槽由弹簧支撑着 上面是一个 压紧调节螺丝。由于因内部与外界环境条件的变化 如温度、湿度、 震动的变化它会产生i角微小的变化 或者 由于其它内应力的变化 而产生不同程度的变化也是不足为奇的。 在用户说明书中已明确 水准仪的i角可由用户自行调整。请参 照水准仪说明书自行调整。 现在 再扼要地介绍水准仪i角的测定办法 如图所示 将水准仪置平在二支水准标尺的中间 仪器距标尺约30米或40 米 前后大约等距离 读取标尺上的读数得到二点的高差值。搬迁仪 器至二支标尺的一内侧或外侧均可 此时 仪器至标尺的距离分别为 近距离的标尺只是几米 而远距离的标尺已是几十米。同样 测量这 二点的高差值 如果二次测得的高差相等 说明仪器i角为零。高差 不等就说明仪器存在着i角的误差。 如： 仪器在中间 读取A尺的读数a1 0962 B尺的读数b1 1062仪 器在一侧 读取A尺的读数a2 0835 B尺的读数b2 0933 h1 1062 0962 0100 h2 0933 0835 0098 h 0098 0100 2 mm 按小角公式计算i角 i Δ·ρ s = 2 mm ×206265”/ 60000mm = 41 / 6 ”= 7” i角的测定也可以按照将水准仪可以放置在二支水准标尺二外侧的方 法测定仪器的i角。道理是一样的 正确的a4值是 a4 = a1’- a2’+ a3’ 水准仪i角的允许误差 水准仪i角允许误差的概念应该说有三方面的涵义 也是三种情况下 的不同要求
测量仪器准确度、最大允许误差和不确定度辨析
测量仪器准确度、最大允许误差和不确定度辨析国家计量技术规范JJF1033—2001《计量标准考核规范》对所采用的计量标准器具、配套设备以及所开展的检定/校准项目的准确度指标，要求填写“不确定度或准确度等级或最大允许误差”；JJF1069—2000《法定计量检定机构考核规范》要求填写检定/校准“准确度等级或测量扩展不确定度”；实验室国家认可的校准项目则是填写“不确定度/准确度等级”。以上几种表述方式，表面看来仅仅在文字上有所区别，而实际，在对不确定度如何表达的问题上，存在不同的理解和误区。例如，JJF1033—2001对计量标准器具、配套设备不确定度的解释是“已知测量仪器或量具的示值误差，并且需要对测量结果进行修正时，填写示值误差的测量不确定度”；另JJF1033—2001对所开展的检定及校准项目不确定度的解释是“指用该计量标准检定或校准被测对象所给出的测量结果不确定度，其中不应包括由被测对象所引入的不确定度分量”（见JJF1033—2001国家统一宣贯教材《计量标准考核规范实施指南》，中国计量出版社）。对仪器的不确定度，在同一规范中，已有不同的理解，在其它规范中的含义也各有区别，还有不少专家提出用不确定度表示测量仪器的特性，根本就是不合适。为了对表述测量仪器的准确度指标有统一和清晰的理解，对仪器准确度等级、最大允许误差和不确定度的意义和内在联系进行分析和探讨，是十分必要的。 一、准确度等级是用符号表示的准确度档次 测量仪器准确度是定性概念。这个问题在JJF1001—1998《通用计量术语及定义》，JJF1059—1999《测量不确定度的评定与表示》，BIPM、ISO等7个国 际计量组织1993年颁布的《国际基本和通用计量名词术语》（VIM）、ISO等7 个国际组织于1993年正式颁布《测量不确定度表示指南》（GUM）已有明确的解释。JJF1033—2001《计量标准考核规范》也已将JJF1033—1992中对计量标准 准确度赋予一个定量计算公式的规定作出修订，以测量结果不确定度取代。明确测量仪器准确度是定性概念，以和国际接轨以及和上面规范保持一致是十分必要的。由于VIM和GUM是以多个国际组织的名义联合颁布，国际上各个组织也在逐渐消除这种不规范的表述。对于一些不合适的表达，如“二等活塞压力计的准确度为±0.05%”，只能是对标准、规范等文件的修订逐步改正。
测量的不确定度,测量误差
什么叫测量的不确定度？什么叫测量误差？测量不确定度和误差是计量学中研究的基本命题，也是计量测试人员经常运用的重要概念之一。它直接关系着测量结果的可靠程度和量值传递的准确一致。然而很多人由于概念不清，很容易将二者混淆或误用，本文结合学习《测量不确定度评定与表示》的体会，着重谈谈二者之间的不同之处。 首先要明确的是测量不确定度与误差二者之间概念上的差异。 测量不确定度表征被测量的真值所处量值范围的评定。它按某一置信概率给出真值可能落入的区间。它可以是标准差或其倍数，或是说明了置信水准的区间的半宽。它不是具体的真误差，它只是以参数形式定量表示了无法修正的那部分误差范围。它来源于偶然效应和系统效应的不完善修正，是用于表征合理赋予的被测量值的分散性参数。不确定度按其获得方法分为 A、B两类评定分量。A类评定分量是通过观测列统计分析作出的不确定度评定，B类评定分量是依据经验或其他信息进行估计，并假定存在近似的“标准偏差”所表征的不确定度分量。 误差多数情况下是指测量误差，它的传统定义是测量结果与被测量真值之差。通常可分为两类： 系统误差和偶然误差。误差是客观存在的，它应该是一个确定的值，但由于在绝大多数情况下，真值是不知道的，所以真误差也无法准确知道。我们只是在特定的条件下寻求最佳的真值近似值，并称之为约定真值。 通过对概念的理解，我们可以看出测量不确定度与测量误差的主要有以下几方面区别： 一.评定目的的区别： 测量不确定度为的是表明被测量值的分散性； 测量误差为的是表明测量结果偏离真值的程度。 二.评定结果的区别：
测量不确定度是无符号的参数，用标准差或标准差的倍数或置信区间的半宽表示，由人们根据实验、资料、经验等信息进行评定，可以通过A，B两类评定方法定量确定；测量误差为有正号或负号的量值，其值为测量结果减去被测量的真值，由于真值未知，往往不能准确得到，当用约定真值代替真值时，只可得到其估计值。 三.影响因素的区别： 测量不确定度由人们经过分析和评定得到，因而与人们对被测量、影响量及测量过程的认识有关； 测量误差是客观存在的，不受外界因素的影响，不以人的认识程度而改变；因此，在进行不确定度分析时，应充分考虑各种影响因素，并对不确定度的评定加以验证。 否则由于分析估计不足，可能在测量结果非常接近真值（即误差很小）的情况下评定得到的不确定度却较大，也可能在测量误差实际上较大的情况下，给出的不确定度却偏小。 四.按性质区分上的区别： 测量不确定度分量评定时一般不必区分其性质，若需要区分时应表述为： “由随机效应引入的不确定度分量”和“由系统效应引入的不确定度分量”； 测量误差按性质可分为随机误差和系统误差两类，按定义随机误差和系统误差都是无穷多次测量情况下的理想概念。 五.对测量结果xx的区别： “不确定度”一词本身隐含为一种可估计的值，它不是指具体的、确切的误差值，虽可估计，但却不能用以修正量值，只可在已修正测量结果的不确定度中考虑修正不完善而引入的不确定度； 而系统误差的估计值如果已知则可以对测量结果进行修正，得到已修正的测量结果。
误差分析及不确定度流程
流程图 周子桢 20 （1）求直接测量的物理量的算数平均值∑===m i i N N m N 11 （2）利用公式以及 直接测量的物理量的平均值 计算 待测物理量算术平均值 （3）求直接测量的物理量的A 类不确定度 n S n n N N S u n i i N A = --= =∑=) 1() (1 2 （4）求直接测量的物理量的B 类不确定度 3 仪 仪?= ?u 3 估 估?= ?u
①.仪器误差 仪 ?的确定： A.由仪器的准确度表示 B.由仪器的准确度级别来计算 % 级别电表的满量程电表的最大误差 = B. 由仪器的准确度等级计算 C.国标或者仪器说明书中作了规定 国标：钢直尺 mm 15.0=?仪 仪器说明书： n m N +?=?%仪 3 ?（三位半）数字万用表 ◎ 有4位数字显示位 ◎ 第一位不能完整显示0-9 ◎ ? 指该位能显示2个数字，其中最大数字为1，也即，该位能显示0-1 个字 仪2%5.0+?=?U
◎ U 是测量值 ◎ 2个字：末位为2的数字 ◎例：量程2V 档能显示的最大值是，因此2个字是 D.未给出仪器误差时 可以估读的仪器 最小分度/2 不能估读的仪器 最小分度 ②.估读误差 估 ? 的确定 仪器分辨率 最小分度（不能估读的仪器） 最小分度/10（可以估读的仪器） A. 不能估读的仪器 =?估 如：游标卡尺、数字仪表、分光计 B. 可以估读的仪器 /5 2最小分度分辨率估=?=? C.根据实际情况放大估读误差
（5）求直接测量的物理量的合成不确定度 A 类不确定度分量 Am Ai A A u u u u ,......,,21 B 类不确定度分量 Bn Bj B B u u u u ,......,,21 2221 1 22估仪??==++=+= ∑∑u u u u u A m i n j Bj Ai σ 通常情况下m=1，n=2 If （还有直接测量的物理量的合成不确定度 没有算出来）回到（3） （6）求待测物理量的相对不确定度 设N 为待测物理量，X 、Y 、Z 为直接测量量 ...)z ,y ,x (f N = ... dz z f dy y f dx x f dN +??+??+??= 若先取对数再微分，则有: ...)z ,y ,x (f ln N ln =
测量不确定度与数据处理复习纲要
测量不确定度与数据处理复习纲要 §1 测量及其误差 1 测量的概念 测量：为确定被测对象的测量值，首先要选定一个单位，然后用这个单位与被测对象进行比较，求出它对该单位的比值──倍数，这个数即为数值。表示一个被测对象的测量值时必须包含数值和单位两个部分。 目前，在物理学上各物理量的单位，都采用中华人民共和国法定计量单位，它是以国际单位制（SI）为基础的单位。它是以米（长度）、千克（质量）、秒（时间）、安培（电流强度）、开尔文（热力学温度）、摩尔（物质的量）和坎德拉（发光强度）作为基本单位，称为国家单位制的基本单位；其它量（如力、能量、电压、磁感应强度等等）的单位均可由这些基本单位导出，称为国际单位制的导出单位。 2 直接测量、间接测量、等精度测量 测量分为直接测量和间接测量。直接测量是指把待测物理量直接与作为标准的物理量相比较，例如用直尺测某长度，间接测量是指按一定的函数关系，由一个或多个直接测量量计算出另一个物理量。 同一个人，用同样的方法，使用同样的仪器并在相同的条件下对同一物理量进行的多次测量，叫做等精度测量。以后说到对一个量的多次测量，如无另加说明，都是指等精度测量。 3 测量的正确度、精密度和精确度 正确度表示测量结果系统误差的大小，精密度表示测量结果随机性的大小，精确度则综合反映出测量的系统误差与随机性误差的大小。 4 误差的概念 测量值x与真值X之差称为测量误差Δ，简称误差。 Δ＝x-X。 误差的表示形式一般分为绝对误差与相对误差。 绝对误差使用符号±Δx。x表示测量结果x与直值X之间的差值以一定的可能性（概率）出现的范围，即真值以一定的可能性（概率）出现在x-Δx至x+Δx区间内。 相对误差使用符号β。由于仅根据绝对误差的大小还难以评价一个测量结果的可靠程度，还需要看测定值本身的大小，故用相对误差能更直观的表达测定值的误差大小。
测量误差与测量不确定度的联系
测量误差与测量不确定度的联系 摘要：主要研究测量误差和测量不确定度的联系，分析了测量不确定度的提出 和发展情况以及其科学意义，在此基础上，对测量误差和测量不确定度的联系进 行了探讨。 关键词：测量误差；测量不确定度 测量误差和测量不确定是测量专业经常涉及到的两个概念，二者之间有一定 联系，但是也有一定区别，实际工作中发现，很多技术报告和学术研究都存在着 把误差当做不确定度的情况，这是一种作为研究人员和测量专业从业人员不应该 有的常识性错误。深入探究测量误差和测量不确定度的联系，对提高测量精度控 制误差有重要意义。 一、测量不确定度 （一）提出与发展 不确定度一词最早来自1927年德国物理学家海森堡于量子力学中提出的不 确定度关系，也称作测不准关系。1963年，美国标准局数理统计专家艾森哈特对 仪器校准系统的研究中，首次提出测量不确定度的概念。1970年，NBS测量保证 方案的研究与推广工作对不确定度的定量表示方法进行了研究推广。1977年，国际计量委员会要求国际计量局成立不确定度表示工作组，征求多个国家计量院和 国际组织关于不确定度的意见之后，公布了一份测量不确定度建议书，即为INC- 1（1980）《实验不确定度表述》，标志着测量不确定度表示方式逐渐统一。 1986年，CIPM和其他国际组织共同制定了《不确定度测量表示指导细则》，并 与1995年进行了增补修订。 （二）内涵 测量不确定度是经典误差理论的应用和发展，是现代误差理论的主要内容， 也是测量结果质量评定重要参考指标，用于表示、定量评定测量结果变化的不肯 定性和人们对测量认识不足的程度，不确定度越小，表示测量结果可用价值越高，可用价值越高，其测量水平也随之提升。测量不确定度广泛用于贸易、生产、医疗、环保以及科学技术领域，计量标准的建立、检定规程的制定、实验室认可和 质量认证都要求出具测量不确定度分析报告。严格意义上讲，不出具不确定的此 类昂数据是没有意义的数据，科技工作者和测量专业技术人员都应该深刻理解测 量不确定的概念，理解不确定度争取的表示和评定方法，才能够更好的适应现代 计量测试技术发展。 二、测量误差与测量不确定度的联系 （一）对测量不确定度的正确认识 1、定义 JJF1059-1999沿用了GUM95的测量不确定度定义，表述测量不确定度为合理赋予被测量值的分散性、和测量结果有联系的参数。 2、来源 测量不确定度主要来自不完善、不完整的被测量定义、不合理的被测量实现 方法、代表性不强的取样、不周全的测量环境影响认识与控制、仪器读数/分辨率/鉴别域偏差、参与计算常量/参量不准确、测量方法和测量程序假定性与近似性。 3、分类
误差精度与不确定度有什么关系
误差、精度与不确定度有什么关系？ 一、误差的基本概念： 1.误差的定义： 误差＝测得值－真值； 因此，误差是一个值，数学上就是坐标轴上的一个点，是具有正负号的一个数值。 2.误差的表示方法： 2.1 绝对误差： 绝对误差＝测量值－真值（约定真值） 在检定工作中，常用高一等级准确度的标准作为真值而获得绝对误差。 如：用一等活塞压力计校准二等活塞压力计，一等活塞压力计示值为100.5N/cm2，二等活塞压力计示值为100.2N/cm2， 则二等活塞压力计的测量误差为-0.3N/cm2。 2.2 相对误差： 相对误差＝绝对误差/真值X100％ 相对误差没有单位，但有正负。 如：用一等标准水银温度计校准二等标准水银温度计，一等标准水银温度计测得20.2℃，二等标准水银温度计测得20.3℃，则二等标准水银温度计的相对误差为0.5%。 2.3 引用误差： 引用误差＝示值误差/测量范围上限（或指定值）X100％ 引用误差是一种简化和实用方便的仪器仪表示值的相对误差。 如测量范围上限为3000N的工作测力计，在校准示值2400N处的示值为2392.8N，则其引用误差为-0.3%。 3.误差的分类： 3.1 系统误差：在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。 3.2 随机误差：测量结果与在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。 3.3 粗大误差：超出在规定条件下预期的误差。 二、精度：
1.精度细分为： 准确度：系统误差对测量结果的影响。 精密度：随机误差对测量结果的影响。 精确度：系统误差和随机误差综合后对测量结果的影响。 精度是误差理论中的说法，与测量不确定度是不同的概念，在误差理论中，精度定量的特征可用目前的测量不确定度（对测量结果而言）和极限误差（对测量仪器仪表）来表示。对测量而言，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，但精确度高的准确度与精密度都高，精度是精确度的简称。目前，不提倡精度的说法。 三、测量不确定度： 1．定义：表征合理地赋予被测量之值地分散性，与测量结果相联系地参数。 （1）此参数可以是诸如标准差或其倍数，或说明了置信水准的区间的半宽度。 （2）测量不确定度由多个分量组成。其中一些分量可用测量列结果的统计分布估算，并用实验标准差表征。另一些分量则可用基于经验或其他信息的假定概率分布估算，也可用标准偏差表征。 （3）测量结果应理解为被测量之值的最佳估计，而所有的不确定度分量均贡献给了分散性，包括那些由系统效应引起的（如，与修正值和参考测量标准有关的）分量。 由此可以看出，测量不确定度与误差，精度在定义上是不同的。因此，其概念上的差异也造成评价方法上的不同。 四、测量误差和测量不确定度的主要区别 1.定义上的区别：误差表示数轴上的一个点，不确定度表示数轴上的一个区间； 2.评价方法上的区别：误差按系统误差与随机误差评价，不确定度按A类B类评价； 3.概念上的区别：系统误差与随机误差是理想化的概念，不确定度只是使用估计值； 4.表示方法的区别：误差不能以±的形式出现，不确定度只能以±的形式出现； 5.合成方法的区别：误差以代数相加的方法合成，不确定度以方和根的方法合成； 6.测量结果的区别：误差可以直接修正测量结果，不确定度不能修正测量结果；误差按其定义，只和真值有关，不确定度和影响测量的因素有关； 7.得到方法的区别：误差是通过测量得到的，不确定度是通过评定得到的； 8.操作方法的区别：系统误差与随机误差难于操作，不确定评定易于操作； 误差与测量不确定度是相互关联的，就是说，测量误差也包含不确定度，反之，评
水准仪i角检验方法
水准仪i角检验方法 在平坦的地面上选定相距60～100米的A,B两点,立水准尺。先将水准仪安置于A,B的中点C,精平仪器后分别读取A,B点上水准尺的读数a1,b1;改变水准仪高度(10cm以上)再重读两尺读数a1′,b1′。前后两次分别计算高差，高差之差如果不大于5mm，则取其平均数，作为A，B两点间不受i角影响的正确高差：h1=1/2〔(a1-b1)+(a1′-b1′)〕 将水准仪搬到与B点相距2m处，精平仪器后分别读取A，B两点水准尺读数a2,b2，又测得高差h2=a2-b2.如果h1=h2则说明水准管轴平行于视准轴，否则，A尺上应有读数a2′及水准管轴与视准轴的交角（视线的倾角） i角a′2=h1+b2i=ρ″∣a2-a2′∣/DABρ=206264.806″≈206265″ DAB为A，B间距离 对于DS3级水准仪，当i角＞20″时，需要进行水准管轴平行于视准轴的校正。圆心角的弧度为该角所对弧长与半径之比。把弧长b等于半径R的圆弧所对圆心角称为一ρ个弧度。以ρ表示，因此，整个圆周为２兀弧度。弧度与角度的关系为2兀＝360°，ρ=180°/兀 一个弧度所相当的度分秒制角值为ρ°=180°/兀=57.2957795°≈57.3° ρ′=60*180°兀=3437.74677′≈3438′ ρ″=3600*180°/兀=206264.806″≈206265″ 水准仪i角检验报告 i角的归零程度在很大程度上影响着水准仪观测值的精确度，因此，在水准仪各项指标的检验中，i角的检验是一个重头戏。110502小组成员深知i角的重要性，对i角作了细致的检验，下面本组就在本次i角检验过程中使用的方法、观测到的数据、检验的结果和结论说一下我们自己的看法和认识。
i角误差的检验
1.数年的经验告诉我们，水准仪仅仅是i角的正常变化不属于保修范围，恳请不要邮寄千里之外厂家仪器维修中心调节，请用户或我们当地服务中心工作人员协助测定与调整。 2.水准仪产生i角变化的原因是仪器本身的结构与外业工作条件的变化而致，仪器中的十字丝是固定在上下的V形槽中，下面的V形槽由弹簧支撑着，上面是一个压紧调节螺丝。由于因内部与外界环境条件的变化，如温度、湿度、震动的变化它会产生i角微小的变化，或者，由于其它内应力的变化而产生不同程度的变化也是不足为奇的。 3.在用户说明书中已明确，水准仪的i角可由用户自行调整。请参照水准仪说明书自行调整。 4.什么是水准仪的i角？水准仪的视准轴在垂直方向与水准轴的夹角。 5.现在，再扼要地介绍水准仪i角的测定办法，如图所示： 将水准仪置平在二支水准标尺的中间，仪器距标尺约30米或40米，前后大约等距离，读取标尺上的读数得到二点的高差值。搬迁仪器至二支标尺的一内侧或外侧均可，此时，仪器至标尺的距离分别为近距离的标尺只是几米，而远距离的标尺已是几十米。同样，测量这二点的高差值，如果二次测得的高差相等，说明仪器i角为零。高差不等就说明仪器存在着i角的误差。 如：仪器在中间，读取A尺的读数a1＝0962，B尺的读数b1＝1062 仪器在一侧，读取A尺的读数a2＝0835，B尺的读数b2＝0933
h1＝－1062＋0962＝－0100 h2＝－0933＋0835＝－0098 h＝－0098＋0100＝＋2mm 按小角公式计算i角； i＝Δ·ρ／s=2mm×206265”/60000mm=41/6”=7” 6.水准仪i角的允许误差 水准仪i角允许误差的概念应该说有三方面的涵义，也是三种情况下的不同要求；出厂时工厂调校的允许误差、用户调校时的允许误差、测量等级或规定所要求的允许误差。如徕卡NA2i角的允许误差： 出厂调校为：±8”，用户调校为：±20”，但是，根据我国国家水准测量规范和工程测量规范的要求，用于一、二等水准测量的水准仪，仪器的i角不应超过15”，用于三、四等水准测量的仪器，仪器的i角不应超过20”。所以，在用徕卡水准仪NA2加GPM3测微分划板进行一、二等水准测量时，仪器的i角必须调校至15”以内，在进行三等以下水准测量时，仪器的i角应在20”以内。 i角的测定也可以按照将水准仪可以放置在二支水准标尺二外侧的方法测定仪器的i角。道理是一样的，正确的a4值是； a4=a1’-a2’+a3’ 7.改正水准仪i角的方法就是转动V形槽上面螺丝钉的位置，旋进或旋出。仪器处在不同的位置请注意加减符号。 仪器经过长途运输、仪器经过长期作业、仪器操作环境的不断变化、均可能使水准仪的i
不确定度测定汇总 ()
测量不确定度评定与表示 测量的目的是确定被测量值或获取测量结果。有测量必然存在测量误差，在经典的误差理论中，由于被测量自身定义和测量手段的不完善，使得真值不可知，造成严格意义上的测量误差不可求。而测量不确定度的大小反映着测量水平的高低，评定测量不确定度就是评价测量结果的质量。 图1 1 识别测量不确定度的来源 测量不确定度来源的识别应从分析测量过程入手，即对测量方法、测量系统和测量程序作详细研究，为此必要时应尽可能画出测量系统原理或测量方法的方框图和测量流程图。 检测和校准结果不确定度可能来自： (1)对被测量的定义不完善； (2)实现被测量的定义的方法不理想； (3)取样的代表性不够，即被测量的样本不能代表所定义的被测量； (4)对测量过程受环境影响的认识不全，或对环境条件的测量与控制不完善； (5)对模拟仪器的读数存在人为偏移； (6)测量仪器的计量性能 (如最大允许误差、灵敏度、鉴别力、分辨力、死区及稳定性等)的局限性，即导致仪器的不确定度； (7)赋予计量标准的值或标准物质的值不准确； (8)引用于数据计算的常量和其它参量不准确； (9)测量方法和测量程序的近似性和假定性； (10)在表面上看来完全相同的条件下，被测量重复观测值的变化。 分析时，除了定义的不确定度外，可从测量仪器、测量环境、测量人员、测量方
法等方面全面考虑，特别要注意对测量结果影响较大的不确定度来源，应尽量做到不遗漏、不重复。 2 定义 2.1 测量误差简称误差，是指“测得的量值减去参考量值。” 2.2 系统测量误差简称系统误差，是指“在重复测量中保持恒定不变或按可预见的方式变化的测量误差的分量。” 系统测量误差的参考量值是真值，或是测量不确定度可忽略不计的测量标准的测量值， 或是约定量值。系统测量误差及其来源可以是已知的或未知的。对于已知的系统测量误差可 以采用修正来补偿。系统测量误差等于测量误差减随机测量误差。 2.3 随机测量误差简称随机误差，是指“在重复测量中按不可预见的方式变化的测量误差的分量。” 随机测量误差的参考量值是对同一个被测量由无穷多次重复测量得到的平均值。随机测量误差等于测量误差减系统测量误差。 图2 测量误差示意图 2.4 测量不确定度简称不确定度，是指“根据用到的信息，表征赋予被测量值分散性的非负参数。” 测量不确定度一般由若干分量组成。其中一些分量可根据一系列测量值的统计分布，按测量不确定度的A类评定（随机效应引起的）进行评定，并用标准偏差表征；而另一些分量则可根据基于经验或其它信息所获得的概率密度函数，按测量不确定度的B类评定（系统效应引起的）进行评定，也用标准偏差表征。 2.5 标准不确定度是“以标准偏差表示的测量不确定度。”
(完整word版)精密水准仪i角检验
精密水准仪i角检验 一、目的和要求 (1)了解精密水准仪各轴线间应满足的条件。水准仪的水准抽与视准轴一般既不在同一平面内，也不互相平行，而是两条空间直线，也就是说，他们在垂直面上和水平面上的投影都是两条相交的直线。我们把在垂直面面上的交角称之为i角误差。 (2)练习精密水准仪的检验及校正的方法。 (3)掌握精密水准仪水准管轴平行于视准轴的检验和校正方法。 二、计划和设备 (1)实验时数安排为2学时。实验小组由6人组成，可分为两个小小组，1人操作仪器，1人记录，1人立尺。 (2)每组的实验设备为N3型或Ni004型水准仪2台，水准尺2支，记录板2块。 三、方法和步骤 测定i角的方法很多，但基本原理都是相同的，都是利用i角对水准尺上读数的影响与距离成比例这一特点，从而比较在不同距离的情况下，水准标尺上读数的差别而求出i角。 一般的方法是：距离仪器s和2s处分别选定A点和B点，以便安放水准尺，A、B两点的高差是未知数，我们要测定的i角也是未知数，所以要选定两个安 置仪器的J 1和J 2 ，如下图所示。在仪器站点J 1 和J 2 分别进行观测，简历相应 的方程式，从而解算出未知数。另外还要注意，测定i角的时候，必须保证在整个检验过程中，i角不发生变化，也不应该有其他误差的影响。但是实际上，i 角很有可能发生变化，所以最好把检测时间选在阴天。
在J 1测站上，照准水准尺A和B，水准尺上读数是a 1 和b 1 当i角=0时，水 平视线在水准尺上的正确读数应该是a 1'和b 1 '，所以由于i角误差引起的误差 分别为Δ和2Δ。同理，在J 2测站上，照准水准尺A和B，水准尺上读数是a 2 和 b 2，正确读数应该是a 2 '和b 2 '，其存在的真实误差分别是2Δ和Δ。 在测站J 1 和J 2 上得到A、B点的正确高差分别为 h 1 '=a 1 '-b 1 '=（a 1 -Δ）-（b 1 -2Δ）=a 1 -b 1 +Δ h 1 '=a 2 '-b 2 '=（a 2 -2Δ）-（b 2 -Δ）=a 2 -b 2 -Δ 如果不顾及其他误差的影响，则应该存在h 1 '=h 2 '，所以由以上两个方程式 可以得： 2Δ=（a 2-b 2 ）-（a 1 -b 1 ） 式中（a 2-b 2 ）和（a 1 -b 1 ）是仪器存在i角的时候，分别在测站点J 2 和J 1 上侧得A，B两点间的观测高差，以h 1和h 2 表示，则上式可以写为
实验1.1_测量误差与不确定度(20130325修订)
预习操作记录实验报告总评成绩 《大学物理实验(I)》课程实验报告 学院： 专业： 年级： 实验人姓名(学号)： 参加人姓名(学号)： 日期： 年 月 日 星期 上午[ ] 下午[ ] 晚上[ ] 室温： 相对湿度： 实验1.1 测量误差与不确定度 [实验前思考题] 1．列举测量的几种类型？ 2．误差的分类方法有几种？ 3．简述直接测量量和间接测量量的平均值及其实验标准差的计算方法，以本实验中实验桌面积的测量为例加以说明。
4．测量仪器导致的不确定度如何确定？在假设自由度为无穷大的情况下，直接测量量的扩展不确定度如何计算？请写出计算步骤。 （若不够写，请自行加页）
[ 实验目的 ] 1．学习游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜、电子天平的使用方法。 2．学习长度、重量、密度等基本物理量的测量方法。 3．学习测量误差和不确定度的概念和计算方法。 [ 仪器用具 ] 编号 仪器名称 数量 主要参数(型号，测量范围，测量精度) 1 游标卡尺 1 2 螺旋测微计 1 3 读数显微镜 1 4 钢尺 1 5 钢卷尺 1 6 电子密度天平 1 7 量杯 1 8 待测薄板 1 9 待测金属丝 1 10 待测金属杯 1 [ 原理概述 ] 1．机械式游标卡尺 图1.1. 1 游标卡尺结构 查阅教材和说明书，写出游标卡尺各部分的名称： A. C ． E ． G ． B. D ． F ． H ．
图1.1. 2 游标卡尺读数 假设游标卡尺的单位为cm ，箭头所指的刻线对齐，则读数为： cm ． 2． 机械式螺旋测微计 图1.1. 3 螺旋测微计结构 查阅教材和说明书，写出螺旋测微计各部分的名称： A. C ． E ． G ． I ． B. D ． F ． H ． 图1.1. 4 螺旋测微计读数 假设螺旋测微计的单位为mm ，按左图，读数为： mm ． 注意：（1）转动微分筒之前需逆时针扳动锁把，使微分筒可自由转动。（2）为保证测量时测杆与被测物表面的接触力恒定，测杆上安装有棘轮装置，使用时应通过旋转棘轮使测杆与工件接触，直至棘轮发出“咔咔”的声音。这点对测量橡胶等较软的物体特别重要，同时还可起到保护螺纹的作用。（3）使用螺旋测微计之前需校准零刻度。（4）使用完毕，需使对杆和测杆离开一段距离，避免存放过程中因热胀冷缩损坏螺纹。 3．读数显微镜测量原理
秒表测量误差测量不确定度的评估
6.6 秒表测量误差测量不确定度的评估 6.6.1 概述 6.6.1.1测量依据：JJG237-2010《秒表检定规程》 6.6.1.2 计量标准：主要计量标准为时间检定仪，时间间隔测量范围（1~99999）s 。 表1 实验室的计量标准器和配套设备 6.6.1.3被校对象： 表2 被校准的机械秒表和电子秒表的分类 6.6.1.4 测量方法： 6.6.1.4.1 机械秒表测量误差的测量方法：按被校机械秒表的秒度盘和分度盘的满刻度值两个校准点进行校准，对每一被校准测量点测量3次，按下式（1）计算每次的测量误差，按（2）式取其中误差最大的作为校准结果。 0T T T i i -=? （1） {}Max i T T ?=? （2） 式中： i T —— 每次的测量值； 0T —— 时间检定仪给出的标准值； i T ?—— 每次测量得到的测量误差； T ?—— 校准结果给出的测量误差。 6.6.1.4.2 电子秒表测量误差的测量方法：对电子秒表的测量误差选择10s 、10min 、1h 三个校准点进行校准，对10s 、10min 两个受校点测量3次，1h 受校点测量2次，按下式（1）计算每次的测量误差，按（2）式取其中误差最大的作为校准结果。 6.6.1.5环境条件 1) 环境温度:(20±5)℃，校准过程中温度变化不超过2℃；相对湿度(65±15)%； 2) 周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动； 3) 电源电压在额定电压的±10%，50Hz 。 6.6.2数学模型
{}Max i T T T 0-=? （3） 式中: T ? —— 机械秒表、电子秒表走时示值测量误差； i T —— 被校机械秒表、电子秒表每次走时测量值； 0T —— 时间检定仪给出的标准时间间隔值。 i —— 测量次数, 一般为3次, 当电子秒表测量1h 点时, 为2次。 6.6.3不确定度传播率 )()()(02 222212T u c T u c T u i c +=? 式中，灵敏系数1/1=???=i T T c ，1/02=???=T T c 。 6.6.4机械秒表、电子秒表测量误差标准不确定度的评定 6.6.4.1 输入量T 0的标准不确定度 标准设备时间检定仪标准装置的扩展不确定度为U 0=1.55×10-6×T+0.0092s, k =2 则将校准点3s ，对应的标准时间T 0的扩展不确定度为 U 0=1.55×10-6×3s+0.0092s=0.0092s ，k=2 ；则该标准引起的标准不确定度 分量为：s s k U T u 0046.02 0092.0)(00== =。 6.6.4.2 输入量T i 的标准不确定度 以被校机械秒表、分辨力0.01s 、校准点3s 为例 1）示值重复性引起的不确定度：校准3s 测量点，共进行3次的重复测量，极差为0.005s, 则单次测量的重复性为: s s s d R T s n i 0030.000295.0693 .1005.0)(≈=== 。 因测量误差为取最大的单次测量误差， 则A 类标准不确定度分量为单次测量的重复性为：s T s T u i i 0030.0)()(1==。 2）读数误差引起的不确定度： 由被校准机械秒表的分辨力引起的，采用B 类标准不确定度评定。已知分辨力为0.01s ，则不确定度区间半宽度为0.005s ，按均分布计算， s s T u i 00289.03 005.0)(2== 由于重复性分量包含了人员读数引入的不确定度分量，为避免重复计算，只计算最大影响量)(1i T u ，舍弃)(2i T u 。 6.6.5合成标准不确定度 6.6.5.1主要标准不确定度汇总表3
水准仪i角的检验和校正
水准仪i角的检验和校正 一、i角的概念 水准仪望远镜的视准轴与水准管轴在理论上应该是平行关系，但是实际上视准轴与水准管轴都存在着夹角，我们把这个夹角在竖直面上的投影成为i角。i 角误差是影响水准仪精度的最大因素，因此长时间使用的水准仪需要进行i角的检验与校正。在四等水准测量中，i角不大于20"就符合规范要求。当水准仪位于两尺正中间时，可以消除i角误差。 i角示意图 二、i角的检验和校正 方法一 检验 1）两尺之间相距80m,仪器架在两尺正中间，读出两尺黑面中丝的读数，算出两尺间的高差，在改变仪器高，第二次测出两尺间的高差，取两次的平均值记为h1.。（两次读数差值必须在在5mm内）。 2）仪器架在一个尺的外侧距此尺2~3m的地方，分别读出两尺黑面中丝的读数，则近尺读数为b，远尺读数为a，算出两尺的高差h2。 3）比较h1与h2之间的差值，如果绝对值在7之内，则符合规范，不需要校正。如果超出7，则i角超限，需要校正。 注释：tani=（h2-h1）/s（i代表i角,s代表两尺之间的距离，s=80m）由高数极限可推出i=(h2-h1 )/s i的单位为弧度制，可转化为i=(h2-h1 )ρ/s (其中，ρ=180*3600"/π=206265″)
由于i角不能大于20", 所以h2-h1 =20"*80*1000/206265=7.75 单位为mm. 校正 在2）的位置保持仪器不动，转动微倾螺旋使仪器的十字丝中丝在最远处水准尺上的读数为b+h1.松开水准管左右螺钉，调节水准管上下螺钉使水准管气泡居中（精平）。在完成校正后，旋紧左右螺钉。 注释：因为h1为在两尺正中间时所测的高差，不受i角影响，可以认为是正确的读数。读b的水准尺距离仪器很近，忽略了i角的影响，认为是正确读数。可设远处水准尺正确读数为x，则x-b=h1，因此可以得到远处水准尺x的正确读数为x=b+h1。此时读书正确，调节水准管。注意在校正过程时是反复多次的，在完成校正时应该再次检查是否合格。最后应该旋紧水准管的左右螺钉。 方法二 检验 1）两尺之间的距离为20.6m,仪器放在两尺正中间，改变仪器高测两次高差，求取平均值h1 2）仪器放在距一个水准尺外侧20.6m的地方，分别读取远尺度数a,近尺度数b，算出高差h2, h2与h1的差值△的绝对值不大于2则符合规范，否则需要校正。 校正 仪器放在2）位置不动，转动微倾螺旋使仪器的十字丝中丝在最远处水准尺上的读数为a-2△，松开水准管左右螺钉，调节水准管上下螺钉使水准管气泡居中（精平）。在完成校正后，旋紧左右螺钉。 仪器检测部 2012-4-13
误差、精度、不确定度
一、误差的基本概念： 1.误差的定义： 误差＝测得值－真值； 因此，误差是一个值，数学上就是坐标轴上的一个点，是具有正负号的一个数值。 2.误差的表示方法： 2.1 绝对误差： 绝对误差＝测量值－真值（约定真值） 在检定工作中，常用高一等级准确度的标准作为真值而获得绝对误差。 如：用一等活塞压力计校准二等活塞压力计，一等活塞压力计示值为100.5N/cm2，二等活塞压力计示值为100.2N/cm2， 则二等活塞压力计的测量误差为-0.3N/cm2。 2.2 相对误差： 相对误差＝绝对误差/真值X100％ 相对误差没有单位，但有正负。 如：用一等标准水银温度计校准二等标准水银温度计，一等标准水银温度计测得20.2℃，二等标准水银温度计测得20.3℃，则二等标准水银温度计的相对误差为0.5%。 2.3 引用误差： 引用误差＝示值误差/测量范围上限（或指定值）X100％ 引用误差是一种简化和实用方便的仪器仪表示值的相对误差。 如测量范围上限为3000N的工作测力计，在校准示值2400N处的示值为2392.8N，则其引用误差为-0.3%。 3.误差的分类： 3.1 系统误差：在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。 3.2 随机误差：测量结果与在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。 3.3 粗大误差：超出在规定条件下预期的误差。 二、精度： 1.精度细分为：准确度：系统误差对测量结果的影响。精密度：随机误差对测量结果的影响。精确度：系统误差和随机误差综合后对测量结果的影响。精度是误差理论中的说法，与测量不确定度是不同的概念，在误差理论中，精度定量的特征可用目前的测量不确定度（对测量结果而言）和极限误差（对测量仪器仪表）来表示。对测量而言，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，但精确度高的准确度与精密度都高，精度是精确度的简称。目前，不提倡精度的说法。 三、测量不确定度： 1．定义：表征合理地赋予被测量之值地分散性，与测量结果相联系地参数。 （1）此参数可以是诸如标准差或其倍数，或说明了置信水准的区间的半宽度。 （2）测量不确定度由多个分量组成。其中一些分量可用测量列结果的统计分布估算，并用实验标准差表征。另一些分量则可用基于经验或其他信息的假定概率分布估算，也可用标准偏差表征。 （3）测量结果应理解为被测量之值的最佳估计，而所有的不确定度分量均贡献给了分散性，包括那些由系统效应引起的（如，与修正值和参考测量标准有关的）分量。 由此可以看出，测量不确定度与误差，精度在定义上是不同的。因此，其概念上的差异也造成评价方法上的不同。
测量误差和测量不确定度.
测量误差和测量不确定度 在量值传递与溯源过程中，数据处理是一个关键步骤。人们在使用误差理论的过程中，又发展出了不确定度概念，如何正确使用这两个概念，是基层计量人员需要解决的问题。 一、测量误差和测量不确定度的概念 （一）国家技术规范（JJG1027-91）关于测量误差的定义www．Examda．CoM考试就到 测量误差是指测量结果与被测量真值之差。它既可用绝对误差表示，也可以用相对误差表示。按其出现的特点，可分为系统误差、随机误差和粗大误差。 根据定义，在实际使用中的测量误差Δ等于测量仪器的示值减对应的输入量之真值（或约定真值）XS，即Δ=X-XS。测量误差通常可分为系统误差和随机误差两类。误差是客观存在的，由于在绝大多数情况下，真值不能确定，所以真误差也无法知道。我们只是在特定条件下寻求的真值近似值，并称之为约定真值。但这个约定值也仅仅是相对于某一特定条件而言，所以人们针对真值的不确定，提出了不确定度这一概念。 （二）国家技术规范（JF1059-1999）关于测量不确定度的定义 表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。它按某一置信概率给出真值可能落入的区间。此参数可以是标准差或其倍数，或说明了置信水准的区间的半宽度，其值恒为正。不确定度用来表征被测量的真值所处量值范围，但它不是具体的真误差，它只是以参数形式定量表示了对同一量多次测量结果可能所处的范围。不确定度按其获得方法分为A、B两类评定分量，A类评定分量是用统计方法确定的分量；B类评定分量是用非统计方法确定的分量。 二、测量误差和测量不确定度的联系和区别 （一）测量不确定度是误差理论的发展 误差分析是测量不确定度评定的理论基础，误差和不确定度虽然定义不同，但两者他们有着密切的联系。在不确定度B类评定时，更是离不开误差理论所得出的结果，如数据修约带来的误差、标准表带来的误差等，不确定度的概念是误差理论的应用和拓展。 （二）误差和测量不确定度的具体区别（见下表） （三）测量不确定度的局限性 测量不确定度作为误差理论的发展，自身也存在着缺陷。从定义中分析，不确定度是用来“表征合理地赋予被测量之值的分散性”，也就是说不确定度表示的区间代表了对某个量的多次测量处于其间的概率，这与误差理论中的随机误差有相似之处，相当于是对随机误差概念的扩展，是对随机误差的范围做出具体界定。不确定度定义中的第二句“与测量结果相联系的参数”，表示单独使用不确定度是没有意义的，必须和测量结果同时出现，反映出的是测量结果的精密度。 三、计量标准考核（复查）申请书中的最大允许误差和测量不确定度 在计量标准考核（复查）申请书的第3页表格中有一栏为“不确定度或准确度等级或最大允许误差”，也就是表示此三个量为并列关系。但不确定度和允许误差无论是从概念上，还是表示的方式上都有极大的不同。 1．不确定度表示的是测量结果按照某一给定的概率处于某一区间可能，并有超出该区间的可能性，而允许误差对测量结果的要求是绝对不能超过某一区间，否则就被判不合格。 2．最大允许误差用符号MPE表示，其数值一般应带“±”号。例如可写成“MPE：±0．1”。当填写不确定度时，应使用扩展不确定度来表示。可写成“U=0．1%（k=2）”。 3．当同一台装置在复现性条件下，让两个人进行申请书填写，上述栏目中如果按照最大允许误差来填写，两个人的选择有相同的结果，如果按照不确定度来填写，结果会有不同。这是因为对最大允许误差的要求是一致的，而对不确定度的评定有很大的随机性。这是因为评定者对不确定度分量的来源理解不同，对各分量的取舍要求不一致，从而造成合成不确定度不同。即使是合成不确定度相同，当评定者对置信概率的要求不一致时，也会造成扩展不确定度的不同。 四、测量同一量时出现两个不同区间的不确定度www．Examda．CoM考试就到 选用一只经检定合格的量限为150V、0．5级指针式仪表，其扩展不确定度是U=0．75V（k=3），当用该表测量140V电压（采用恒压源，误差忽略不计）时，上升时测得140V为139．9V，下降时测得140V 为139．5V，存在0．4V的变差。此时测量140V出现的不确定度区间为138．75V~140．65V，落差值为2．1V，大于正负误差的极限差值1．5V。如下图所示： 由上图可知，在对同一量的测试过程中无论是上升或下降，按照不确定度的概率区间，测量值出现在139．25V以下时也是可以接受的。按照误差理论，用该表测量140V时是不会出现在139．25V以下的。 五、实际工作中测量误差和测量不确定度的应用范围 1．由于测量误差概念简单，使用方便，在基层单位得到广泛应用。无论是绝对误差，还是相对误差、引用误差，都被计量人员所熟知。一般的计量装置和工作表计，在说明书中看到的都是以测量准确度（accuracy of measurement）来界定其测试性能，很少有采用不确定度（uncertainty）或扩展不确定度（expanded uncertainty）来界定的。