不确定度和扩展不确定度是测量误差的两个概念,它们的区别在于计算方式和意义。
1.不确定度
不确定度是对测量结果的不确定性的度量。在最简单的情况下,测量值的不确定度可以定义为该值与被认为是真实值的差异。例如,当我们用卷尺测量长度时,由于操作、测量工具和环境等因素,测量结果不可能完全准确。这种不确定性就体现了该测量结果的不确定度。
代表不确定度的标准符号是u,单位通常与被测量的物理量的单位相同。例如,如果我们使用卷尺测量一段长度为30厘米的线段,该值的测量结果为29.8厘米,并假定标准偏差为0.2厘米,则该长度的不确定度为0.2厘米。
2. 扩展不确定度
扩展不确定度是一种在多个测量结果之间的可比较性和兼容性下比单一值更精确的误差度量。在实践中,扩展不确定度是指95%置信度下的测量不确定度的两倍。通俗地说,它是测量结果不确定度的一个统计标识,用于表征测量结果与真实值的接近程度。
扩展不确定度是通过将单个测量的不确定度与一系列相关因素的影响因素相加得到的。这些因素包括测量过程中的随机误差、测量设备的精度、校准参数和环境条件等。
例如,在进行一系列温度测量时,可能会受到环境因素改变的影响,使得每次测量结果不完全相同。此时,可以计算出每次测量的不确定度,然后通过以下公式计算扩展不确定度:
扩展不确定度= 2×标准偏差
其中,标准偏差是每次测量结果的不确定度。