精度和不确定度,它们不一样!
精度(Accuracy)和 不确定度(Uncertainty)它们不一样!
“精度” 这个词,我们常常用来评价计量结果的好坏;然而在计量学领域,“不确定度”才是真正专业的叫法。
“你有多高?”
“你有多高?”
“1米75吧...”
这是在日常对话中,常见的问答。但这个答案有多高 “精度” 呢?你的身高正好1.75米吗?你很可能会把自己的身高*后几厘米,四舍五入。所以实际上的身高应该在1.71米到1.79米之间吧。
我们可能永远无法准确知道某人的身高 (呵呵),所以 “问询” 这一方式的 “精度” 其实无从得知;因为不知道实际身高,就无法得出“问询”结果与实际值的数值差异。
但经验告诉我们,可能会有几厘米的“折扣”或“水分”,所以根据这个回答,实际身高落在1.71米到1.79米的区间,是可信的。而这+/-4厘米,在计量学领域,就叫“不确定度”。
精度不可得,不确定度才靠谱!
“精度” 如果定义为,计量结果与实际值之间的**数值差异,那么它就是一个实际无法实现的梦想;并且逻辑上也有问题,因为进行计量的初始原因,就是被测值的未知。
“不确定度”,才是在计量学领域,评估计量设备和结果好坏的参数。不确定度,正是基于对测量结果值不确定这一事实的理解,在测量值基础之上,定义了一个范围,描述了在这一范围内的可信度甚至可信度分布。
比如回到刚才的例子,我们得到了 “1米75吧...” 的回答,心里会说,嗯好吧,十之**在1.71米到1.79米之间吧。这时候,您就是在用“不确定度”概念,来理解计量结果的专家啊!
如何改进计量结果“不确定度”?
我们了解到,计量结果有不确定性,其数值有一定的分布,分布的可信范围,就是不确定度;按形成机制,和散步状态不同,不确定度也有不同的来源和类型。典型的就可以分为系统性或偶然性。
咱们以另一个打靶的例子说明。如上图,两次射击结果,环数结果一样,但它们代表两种典型的不确定度分布。左图分布散但是基本居中,偶然性为主,系统性为辅;右图分布紧凑,但是都打偏了,系统性为主,偶然性为辅。
通过标定或校准,可以有效地改进系统性不确定性分布,如上图左,进行标定校正后,枪就不会每次都偏一点点了。
而偶然性不确定度,常常通过重复测量,然后平均的方法改进。将多次重复测量的结果平均为一个结果,可以非常有效的抑制偶然性不确定度,让结果“正中红心”,如上图右。
ZYGO设备,改善不确定度分布。
ZYGO 白光干涉粗糙度仪,提供各类可溯源计量标块,如台阶高度标准块,横向尺寸标块,超光滑SiC粗糙度标快等等,以支持随时标定,改善系统性不确定度。
通过软件自带的各类设置,进行重复量测和平均,可以进一步有效抑制偶然性不确定度。