為(wéi)了評定測量結果的質量如何,要用測量不確定度來描述。ISO/IEC導則25指明實驗室的每個證書或報告,必須包含有關評定校準或測試結果不確定度的說明,當我們(men)給出測量結果時,應根據需要給出測量不確(què)定度。本(běn)文(wén)從曆史的角度簡單介紹從測不準原理到測量不確定度的(de)使用過程。
1927年,德國物理學家海森堡(Heisenberg·Werner,1901—1976)提(tí)出了測不準關係,即測量一個微粒的(de)位置時,如(rú)果不確定範圍是ΔX,同時(shí)得出其動量也有(yǒu)一個不確定範圍ΔP,那麽(me)ΔP和ΔX的乘積總(zǒng)是大於一定的數值(zhí),表示為ΔP·ΔX≥h/2。
這裏h=h/2π,h為普朗克常數,等於6.626×10-34焦耳·秒(miǎo)。
這個測不準關係表明,如果要對物體的動量進行非常精密地測定,即ΔP→0,那麽位置(zhì)就非常(cháng)不確定(dìng),即(jí)ΔX→∞。反(fǎn)之,要位置精密測定,動量就非常(cháng)不確定。
測不準關係同樣(yàng)存在於能量與時間、角動量與角位移之間。測不準關係(xì)是(shì)一個普遍原理,凡是經典(diǎn)力學中共軛的(de)動力變量(liàng)之間都(dōu)有個關係式。測(cè)不準(zhǔn)原(yuán)理是物質的客觀規律。對微觀粒子不可能如經典力學的要求(qiú),既可以(yǐ)知道(dào)它的準確位置,又同時知道它的動量確定值。對微觀(guān)物體位置(zhì)的描述是說它處於某一位置的幾率,在(zài)它可能出現(xiàn)的(de)空間中,有一個位置幾率的(de)分布,符(fú)合(hé)統計(jì)物(wù)理規律。
在海森堡提出了測不準關(guān)係(又(yòu)稱不確定度關係(xì))之後,許(xǔ)多(duō)學者相繼(jì)使用不確定度一詞,但其概念不明,含義不清。1970年以(yǐ)來,各國計量部門也逐漸使用不確定度來評定測量結果,由於對不確定度的分類、處(chù)理和表述(shù)有許多爭論,使用方法也多(duō)種多樣、比較混(hún)亂,使(shǐ)得(dé)各國在相互利用成果時極為困(kùn)難(nán),並給各國測量結果的比較帶來不便。
1980年,國際計量局(jú)在征(zhēng)求各國意見(jiàn)的基礎(chǔ)上,提出(chū)了不確定度建議書INC-1(1980),基本(běn)上(shàng)對其作了完整的描述。1993年,國際標準化(huà)組織等7個國際組織共同發表了《測量不確定度表達指(zhǐ)南》(簡(jiǎn)稱(chēng)《ISO指(zhǐ)南》),對不確定(dìng)度的評定與表示有了統一的國際標準,並使不確定度的研(yán)究和應用進入了一個新階段(duàn)。
測量不確定度的定義為:測量結果帶有(yǒu)的參數(shù),用以表征合理(lǐ)賦(fù)予被測量的值的分散性。表征分散性的參數可以(yǐ)是標準差或標準差的給定倍數,或者置(zhì)信水準的區間半寬度。這是一個完全可以操作的最新(xīn)定(dìng)義,將測量結果的(de)分量標準不確定度分(fèn)為A類或B類進(jìn)行評定,它們合成後即可得合成標準不確定度,於是表征測量結果的參(cān)數——不確定(dìng)度即可求(qiú)出。