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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2016-12-06 11:25
導(dǎo)讀:測(cè)量過(guò)程中的結(jié)果,保留幾位有效數(shù)字,有效數(shù)字應(yīng)該怎么保留,這都不問(wèn)題。
1、有效數(shù)字,有效位數(shù)的概念:
有效數(shù)字:是指如果測(cè)量結(jié)果經(jīng)修約后的數(shù)值,其修約誤差絕對(duì)值≤0.5(末位),則該數(shù)值稱為有效數(shù)字,即從左起第一個(gè)非零的數(shù)字到最末一位數(shù)字止的所有數(shù)字都是有效數(shù)字。
有效位數(shù):是指有效數(shù)字的位數(shù)。
如0.0025---2位有效數(shù)字;
1.001000----7位有效數(shù)字;
2.8×107 ---2位有效數(shù)字,
對(duì)于a×10n 形式表示的數(shù)值,其有效數(shù)字的位數(shù)由a中有效位數(shù)來(lái)決定。
從以上來(lái)看,“0” 這個(gè)數(shù)字在有效數(shù)字中起很大作用,處于第一個(gè)非零的有效數(shù)字以后的所有“0”都是有效數(shù)字。在有效數(shù)字位數(shù)中的“0”不能隨意取舍,否則會(huì)改變有效數(shù)字的位數(shù),影響其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。
2、測(cè)量結(jié)果不確定度位數(shù)的保留
測(cè)量結(jié)果不確定度(擴(kuò)展不確定度)的有效數(shù)字一般不超過(guò)2位,即只需要1~2位數(shù)字表達(dá)。但在合成之前的各個(gè)分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以保留多余的位數(shù)(《測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定與表示指南》)。
當(dāng)?shù)谝晃环橇阌行?shù)字大于或者等于3,可以只取1位有效數(shù)字;當(dāng)?shù)谝晃环橇銛?shù)字小于3,取2位有效數(shù)字。(在JJF1059-1999上沒有規(guī)定,因?yàn)檫@種比較適合用不確定度的位數(shù)來(lái)修約測(cè)量結(jié)果的位數(shù),但通常我們都是用測(cè)量結(jié)果的位數(shù)來(lái)保留不確定度的位數(shù))
3、不確定度的數(shù)值的修約
有兩種觀點(diǎn):一種是全進(jìn)法;一種是“三分之一”準(zhǔn)則。
全進(jìn)法參考《JJF1059-1999測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》以及《計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí)》。全進(jìn)法就是測(cè)量結(jié)果不確定度只進(jìn)不舍,有效自由度采取只舍不進(jìn)(全舍法)。
例如:10.47mg→11mg
有效自由度為11.97,則修約為:11.97 → 11
這種方法主要是依據(jù)保守原則,自由度越小,結(jié)果越不可靠;不確定度越大,包含真值的區(qū)間也越大(相對(duì)于同一合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和包含因子言)。
“三分之一”準(zhǔn)則參考《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》。
所謂“三分之一”準(zhǔn)則是指:先令測(cè)量估計(jì)值最末位的一個(gè)單位作為測(cè)量不確定度的基本單位,再將不確定度取到基本單位的整數(shù)位,其余位數(shù)可以按照微小誤差舍取準(zhǔn)則,若小于基本單位的1/3則舍去,若大于或者等于基本單位的1/3,舍去后將最末一位整數(shù)+1。這種修約方法得到的不確定度,對(duì)測(cè)量結(jié)果評(píng)定更加可靠。
例如:已知被測(cè)量的估計(jì)值為20.0005mm,
若有兩種情況:U =0.00124mm;U =0.00123mm.要對(duì)U 進(jìn)行修正。
根據(jù)被測(cè)量的估計(jì)值,取0.0001mm作為基本單位。
1. U =0.00124mm,其整數(shù)部分為12,小數(shù)部分為0.4,大于基本單位的1/3,故舍去后整數(shù)+1。修約后,U =0.0013mm 。
2. U =0.00123mm,整數(shù)部分也為12,小數(shù)部分為0.3,小于基本單位的1/3,故舍去。修約后 U =0.0012mm。
值得注意的是,微小誤差舍去原則是被舍去的誤差必須小于或者等于測(cè)量結(jié)果總標(biāo)準(zhǔn)差的1/3至1/10。滿足此條件的微小誤差在標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算中的影響很小,這也是為什么選擇高一級(jí)精度的標(biāo)準(zhǔn)器具時(shí),其誤差一般應(yīng)為被檢器具允許總誤差的1/3—1/10的原因。
由于我們進(jìn)行校準(zhǔn)的時(shí)候主要是對(duì)儀器的示值誤差進(jìn)行校準(zhǔn),評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)也是用示值誤差,對(duì)不確定度的要求不是以特別高,所以建議采用全進(jìn)法,方便。如果特別要求準(zhǔn)確評(píng)定不確定度時(shí),可以考慮1/3準(zhǔn)則。
4、不確定度的數(shù)值與被測(cè)量的末位對(duì)齊
例如:M=(100.02147±0.00079)g
通常情況下都是按照測(cè)量結(jié)果的位數(shù)來(lái)確定不確定度的對(duì)齊位數(shù)。但在JJF1059-1999中也這樣說(shuō)過(guò):輸入輸出的估計(jì)值,應(yīng)修約到與它們不確定度的位數(shù)一致。(測(cè)量結(jié)果位數(shù)按不確定度位數(shù)保留)但不管怎么說(shuō),當(dāng)采用同一測(cè)量單位來(lái)表述測(cè)得值及其不確定度時(shí),它們的有效位數(shù)末位應(yīng)是對(duì)齊的。
5、誤差以及允許誤差的位數(shù)保留
測(cè)得的誤差有效位數(shù)末位數(shù)一般來(lái)說(shuō)應(yīng)該與測(cè)量值對(duì)齊,這里的所說(shuō)的測(cè)量值有可能是真值也有可能是被校值。
例1:耐壓機(jī)的報(bào)警電流
設(shè)定值(mA) |
實(shí)測(cè)值(mA) |
誤差(mA) |
2.0 |
2.092 |
-0.092 |
這里的測(cè)量值是2.092mA,是約定真值。
例2:推拉力計(jì):
試驗(yàn)力(N) |
示值(N) |
誤差(N) |
50 |
50.2 |
0.2 |
這里的測(cè)量值是50.2N,是被檢表的示值。
例3:
標(biāo)準(zhǔn)值 |
被校示值 |
誤差 |
50.005 |
50.05 |
0.045 |
這里的標(biāo)準(zhǔn)值的精度可以保證到千分之一(這個(gè)通常會(huì)在標(biāo)準(zhǔn)件的說(shuō)明書給出),也就是小數(shù)點(diǎn)后三位。雖然50.05是測(cè)量值,但誤差不應(yīng)和它對(duì)齊,應(yīng)該和精度高的標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)齊。
在《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》一書中:測(cè)量結(jié)果的最末一位有效數(shù)字取到哪一位,是由測(cè)量精度來(lái)決定的。所用儀器的精度越高,測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字就會(huì)越多,所得到的誤差有效數(shù)字也會(huì)越多。
我們可以這么說(shuō):標(biāo)準(zhǔn)值,被校值兩者中,誰(shuí)的有效位數(shù)多,誤差的有效位數(shù)末位就應(yīng)該與誰(shuí)對(duì)齊。
值得注意的是:標(biāo)準(zhǔn)儀器的精度肯定比被校儀器的精度高,但我們?cè)谑褂脴?biāo)準(zhǔn)值的時(shí)候,往往取其名義值。例如:砝碼 100g,量塊41.2mm,沒有說(shuō)成砝碼100.000g,量塊41.200mm。這并不是說(shuō)明他們的精度只到1或者0.1,在一定范圍內(nèi),被校儀器的精度越高,這些標(biāo)準(zhǔn)值讀出的為數(shù)也應(yīng)該越多。
允許誤差數(shù)值保留的有效位數(shù)也遵循以上原則。
來(lái)源:實(shí)驗(yàn)室ISO17025