誤差與不確定度是這兩個概念的目的都是為了尋求如何以實驗和測量所得結(jié)果來更恰當、更準確地體現(xiàn)被測量的真實情況。本文介紹誤差和不確定度的區(qū)別與聯(lián)系。
◆誤差為測得值與被測量真值之差：誤差=測得值-真值。
◆不確定度是被測量值可能出現(xiàn)的范圍。
1、誤差與不確定度的聯(lián)系
誤差與不確定度都是由相同因素造成的：隨機效應(yīng)+系統(tǒng)效應(yīng)。
①隨機效應(yīng)：由于未預(yù)料到的變化或影響量的隨時間和空間變化所致。它引起了被測量重復(fù)觀測值的變化，這種效應(yīng)的影響不能借助修正進行補償，但可通過增加觀測次數(shù)而減小。其期望值為零。
②系統(tǒng)效應(yīng)：是由固定不變的或按確定規(guī)律變化的因素造成的。由于人類認識的不足，也不能確切知道其數(shù)值，因此也無法完全清除。但通?？梢詼p小，系統(tǒng)效應(yīng)產(chǎn)生的影響有些是可以識別的，有些是未知的。如果已知影響能定量給出，而且其大小對測量所要求的準確度而言有意義的話，則可采用估計的修正值或修正因子對結(jié)果加以修正。由于隨機效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)的存在，使得被測量的真值無法確知，每個測量結(jié)果也都具有一定的不可靠性，導(dǎo)致誤差和不確定度的產(chǎn)生。
2、誤差與不確定度區(qū)別
①誤差是相對被測量真值而言的，它是測量結(jié)果與真值之差，由于真值的不可知性，實際上誤差也只能是個理想概念，不可能得到它的準確值；不確定度以測量結(jié)果本身為研究對象。其含義不是“與真值之差”或“誤差限”、“極限誤差”，而是表示由于隨機影響和系統(tǒng)影響的存在而對測量結(jié)果不能肯定的程度，表征被測量值可能出現(xiàn)的范圍。它是以測量結(jié)果為中心，以標準差或其倍數(shù)，或某置信區(qū)間半寬度確定的被測量的取值范圍。確保真值以一定概率落于其中。因而，它是測量結(jié)果的一個量化屬性。
②誤差和不確定度的分類方法截然不同。
誤差根據(jù)其性質(zhì)可分為兩類：隨機誤差和系統(tǒng)誤差。
◆隨機誤差：測量結(jié)果與重復(fù)性條件下對同一量進行無限多次測量所得結(jié)果的平均值之差。隨機誤差大抵是由于隨機影響造成的。
注意，觀察列的平均值的實驗標準差并不是平均值的隨機誤差，而恰恰是隨機影響引起的平均值的不確定度，這些效應(yīng)產(chǎn)生的平均值的隨機誤差不可能準確知道。
◆系統(tǒng)誤差：在重復(fù)性條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量真值之差。系統(tǒng)誤差是由已知系統(tǒng)影響和未知系統(tǒng)影響產(chǎn)生的，通過對已知系統(tǒng)影響的修正可以減小，但不可能為零。同時，修正值或修正因子的不完善，也會導(dǎo)致測量結(jié)果的不確定度，但不是由于系統(tǒng)影響補償不理想而產(chǎn)生的誤差。
不確定度按照分量的評定方法分為：A類和B類，但并非“隨機”和“系統(tǒng)”的代用詞。用A類或B類評定方法均可得到已知系統(tǒng)影響修正值的不確定度，隨機影響的不確定度計算也是如此。兩種評定方法均基于概率分布，得到的分量在本質(zhì)上不存在差異。實際應(yīng)用中，無須將A類、B類與隨機或系統(tǒng)對應(yīng)起來。
③誤差取一個符號，要么正，要么負；不確定度恒為正值。當由方差得出時，取其正平方根。
④不確定度是由隨機影響和對系統(tǒng)影響結(jié)果的不完善修正產(chǎn)生的。在計算測量結(jié)果的不確定度時，不會考慮到未被認識的系統(tǒng)影響，但這種影響會導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)。因此，即使計算出來的不確定度很小，仍不能保證測量結(jié)果的誤差很小?；蛘哒f，測量結(jié)果的不確定度未必是測量結(jié)果接近被測量值的指示值，它僅為與目前可用的知識相符的最佳值接近程度的近似性估計。不確定度不能用于測量結(jié)果和真值之間的差異顯示，但可用于測量結(jié)果之間的比較。不確定度越小，則測量結(jié)果質(zhì)量越高。在測量中若沒有忽略任何明顯的系統(tǒng)影響時，才能認為測量結(jié)果即為被測值的可靠估計值，其合成標準不確定度即為可能誤差的可靠量度。
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