測量誤差
測量誤差表示測量結果偏離真值的程度。真值是一個理想的概念,嚴格意義上的真值是通過實際測量是不能得到的,因此誤差也就不能夠準確得到。在實際誤差評定過程中,常常以約定真值作為真值來使用,約定真值本身有可能存在誤差,因而得到的只能是誤差的估計值。此外,誤差本身的概念在實際應用過程中容易出現混亂和錯誤理解。按照誤差的定義,誤差應是一個差值。當測量結果大于真值時,誤差為正,反之亦然。誤差在數軸上應該是一個點,但實際上不少情況下對測量結果的誤差都是以一個區間來表示(從一定程度上也反映了誤差定義的不合理),這實際上更像不確定度的范圍,不符合誤差的定義。在實際工作中,產生誤差的原因很多,如方法、儀器、試劑產生的誤差,恒定的個人誤差,恒定的環境誤差,過失誤差,不可控制或未加控制的因素變動等。
由于系統誤差和隨機誤差是兩個性質不同的量,前者用標準偏差或其倍數表示,后者用可能產生的最大誤差表示。數學上無法解決兩個不同性質的量之間的合成問題。因此,長期以來誤差的合成方法上一直無法統一。這使得不同的測量結果之間缺乏可比性。
測量不確定度為“表征合理地賦予被測量之值的分散性,與測量結果想聯系的參數”。定義中的參數可能是標準偏差或置信區間寬度。不確定度是建立在誤差理論基礎上的一個新概念,它表示由于測量誤差的存在而對被測量值不能肯定的程度,是定量說明測量結果質量的重要參數。例如,測量結果可能非常接近真值(誤差很小),但由于認知不足,人們賦予的不確定度落在一個較大的區間內。也可能實際測量誤差很大,但由于分析估計不足,給出的不確定度偏小。一個完整的測量結果,不僅要表示其量值的大小,還需要給出測量的不確定度,表示了被測量值在一定概率水平所處的范圍。測量不確定度越小,其測量結果的可疑程度越小,可信度越大,測量的質量就越高,測量數據的使用價值越高。在實際工作中,測量不確定度可能來源有很多,如定義不完整、取樣、基體效應、環境條件、質量和容量器皿的不確定、標準物質、測量方法和程序中的估計和假定以及隨機變化等。測量不確定度一般來源于隨機性和模糊性,這就使得測量不確定度一般有許多分量組成。在評估總不確定度時,可能有必要分析不確定的每一個來源并分別處理,以確定其對總不確定度的貢獻。每一個貢獻量即為一個不確定度分量。