扩展不确定度是测量结果取值区间的半宽,该区间可期望包含了被测量之值分布的大部分。而测量结果的取值区间在被测量值概率分布中所包含的百分数,称为该区间的置信水平或置信概率,用符号p表示。与置信水平相联系的扩展不确定度,用符号Up表示。例如:若合理地赋予被测量之值的分散区间包含全部的测得值,则此区间的置信概率为p=100%,扩展不确定度用U100表示,它就是置信区间的半宽,通常用符号a表示。若只包含95%的被测量之值,则此区间称为置信概率为p=95%的置信区间,其半宽就是扩展不确定度U95;类似地,若要求99%的概率,则半宽为U99。显然,U95<U99<a。
5.测量不确定度的报告
一个完整的测量结果应包含两部分:
(1)被测量Y的最佳估计值,即输出估计值y,一般由测量列的算术平均值给出;
(2)描述该测量结果分散性的测量不确定度,它实际上是测量过程中来自测量设备、环境、人员、测量方法及被测对象的所有不确定度因素的集合。
报告测量不确定度有两种方式:一种是直接使用合成标准不确定度,另一种是使用扩展不确定度。在进行基础计量学研究和基本物理常量的测量时,通常使用合成标准不确定度。除此之外,一般采用扩展不确定度来报告测量不确定度。
设被测量是标称值为100g的标准砝码质量ms下面举例说明其测量结果的表达方法:
(1)用合成标准不确定度表达
(a)ms=100.02147g,u(ms)=0.35mg。
(b)ms=10002147(35)g,括号中的数是u(ms)的数值,与所说明结果的最后位数字相对应。
(c)ms=100.02147(0.00035)g,括号中的数是u(ms)的数值,用所说明结果的单位表示。
(2)用扩展不确定度表达
(a)ms=100.0215g,U(ms)=0.7mg(k=2)。
(b)ms=(1000215±00007)g,其中±后的数是扩展不确定度U(ms),k=2。
需要指出的是:输出估计值y及其标准不确定度u(y)或扩展不确定度U(y)的数值都不应给出过多的有效位数。一般来说,最终报告时,扩展不确定度U(y)至多为两位有效数字,即可取1~2位有效数字。但在计算过程中,为了避免修约误差,可能需要保留一些多余的位数。
按照1~2位有效位数,对测量不确定度的数值进行修约时,一般要将最末位后面的数都进位而不是舍去。例如:U(y)=10.4mm,应进位到11mm。一旦测量不确定度的有效位数确定了,则应采用它的修约间隔来修约测量结果,以确定其有效位至哪一位。也就是说,当采用同一测量单位来表述测得值及其不确定度时,它们的有效位数应是对齐的。
6.测量不确定度的分类和评定流程
(四)测量不确定度应用实例
〔例5.5-6]高值电阻的测量