什么是不确定性?评估不确定性的重要性是什么?
当实验室分析人员评估分析结果的不确定性时,他们需要知道什么是不确定性、如何评估不确定性以及评估不确定性的意义。经常会出现这样的问题:“这是什么?”。在澄清这些问题之前,我们首先要明白,不确定性本质上是概率论和数理统计中的一个概念。
一些实验室分析人员由于缺乏数理统计的基本知识而难以理解不确定性。就像学习高等数学时,如果没有极限的概念,以后就无法理解微积分。因此,要理解“什么是不确定性?”这个问题,有必要认真研究数理统计。
这里我们忽略数理统计,用生活经验来理解不确定性。我们在日常生活中经常使用“不确定性”这个词来表达我们的想法。我们将通过示例解释“什么是不确定性”和“评估不确定性的意义是什么”。
示例1:人们经常问我,“当前室内温度是多少?”
答:一般情况下,答案是18左右,但如果更准确的话,答案是(182)。我们来分析一下我为什么这么回答。首先根据天气预报、服装、季节等计算出18摄氏度的数值。 2C 是一个经验范围,与分析结果相关。
我们回答的目的是什么?我们回答的目的是尽可能准确地估算出室内温度,根据经验确定与分析结果相关的范围,然后结合这个范围计算出估算值。室内温度的精确值。最绝对的是,否则说实话。如果您有一个校准过的温度计来测量室温,并且读数为19.8C,恰好在您给出的范围内,那么您的估计非常准确,并且您的答案质量很高。价格昂贵。尽管无法精确确定室温的真实值,但用校准温度计测量的结果足够接近真实值,可以认为有些真实。
通过上面例子的分析,实际上已经完成了一次分析化学意义上的不确定度评估。在本例中,估计的室温18C对应于解,与解相关的2C范围是不确定度,用于表征解的离散性。评估不确定性是确定分析结果的离散性。分析结果与不确定性相结合,产生分析结果真实值的区间估计。
经过以上分析,我们就可以回答本章开头提出的两个问题了。
(1)什么是不确定性?
不确定性是分析结果的不连续性。
(2)评估不确定性的意义是什么?
将分析结果的估计与不确定性相结合,得到分析结果真值的区间估计。即在一定的置信概率(确定性)下确定包含真实值的置信区间。
例2:不确定性评估的实际例子
此外,如果您使用的温度计具有较大的系统误差,您可能会发现需要使用校准设备才能获得合理的不确定度结果。结果可能不包含真实值,不确定性评估就失去了意义。
分析测试操作提供了对分析结果的最佳估计。将不确定度和分析测试结果结合起来,生成分析测试结果真实值的区间估计。从这个意义上说,当分析测试结果接近极限值时,评估不确定度就显得尤为重要。示例:假设测试结果为0.9,极限为1.0。
最后,误差和不确定性之间的区别
1. 误差是相对于测量的真实值而言的,由于真实值未知,误差实际上只是一个理想的概念。不可能获得准确的值。
不确定度是指以测量结果本身为研究对象,并不是“与真值的差异”或“误差幅度”或“误差幅度”,而是随机因素的存在。使测量结果确定的影响意味着不。系统效应代表了可能的测量范围。以由标准差、其倍数或某个置信区间的半宽确定的测量结果为中心的一系列测量值。验证真实值是否以一定概率落在某个范围内。因此,它是测量结果的定量特性。
2.误差和不确定性的分类完全不同。
根据误差的性质,误差可分为两类:随机误差和系统误差。
随机误差:测量结果与在可再现条件下对同一数量进行无数次测量的平均值之间的差异。随机误差主要是由于随机效应造成的。请注意,观察到的列平均值的实验标准差不是平均值的随机误差,而是由随机效应引起的平均值的不确定性。由这些效应引起的平均随机误差无法精确得知。
系统误差:在可重复性条件下对同一分析物进行无数次测量所得到的平均值与该分析物的真实值之间的差异。系统误差是由已知和未知的系统影响引起的,可以通过纠正已知的系统影响来减少,但不能减少到零。同时,修正值和修正因子的不完善也会给测量结果带来不确定性,但这并不是系统效应补偿不足而造成的误差。
根据如何评估不确定性,不确定性分为A 类和B 类,但“随机”和“系统”不是同义词。
已知系统效应的修正值的不确定性可以使用A类或B类评估方法来获得。这同样适用于计算随机效应的不确定性。两种评估方法都是基于概率分布,所得的成分没有本质区别。在实际应用中,它们不需要是随机的或系统感知的。
3. 误差可以有正号或负号。不确定性总是积极的。如果从方差导出,求其正平方根。
4、不确定性是由于随机效应和系统效应修正不完全造成的。在计算测量结果的不确定度时,不会考虑可能导致误差的未识别的系统效应。因此,即使计算出的不确定度很小,也不能保证测量结果的误差也会很小。换句话说,测量结果的不确定度并不一定表明测量结果与测量值接近,而只是与当前现有知识一致的最佳值的接近程度的近似。不确定度不能用来表示测量结果与真值之间的差异,但可以用来比较测量结果。不确定度越小,测量结果的质量越高。
只有在测量中不忽略明显的系统效应,测量结果才能被认为是对测量值的可靠估计,其组合标准不确定度是对可能误差的可靠度量。
误差和不确定性之间的具体区别是:
思考与讨论
如果您对测量不确定度的评定和表达还有疑问,那么研究一下GB/T 27418-2017标准,仔细阅读多次,自然就掌握了。
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