误差-准确度-精密度和不确定度的定义以及它们之间的关系

误差\准确度\精密度和不确定度的定义以及它们之间的关系

在产品质量检验的实际工作中，时常会遇到误差值、准确度、精确度和不确定度问题。特别是一次性的检验活动中，如食品、酒类样品的分析；建筑材料（水泥、砖、钢筋）的检验；轻纺产品的检测等等，都离不开这些定义的运用与归纳。因此，作为检验、检测的技术机构应充分掌握和理解它们之间的关系，并在实际检验工作中运用好准确度与误差值、精密度和不确定度之间的关系。对正确判定检验结论有很大的帮助。

1误差的定义

误差是指测定的数值或其他近似值与真值的差。例如：以0. 33代替1/3，其绝对误差就是1/300；相对误差就是l%。

2准确度的定义

准确度是指测量值与真实值之间相符合的程度。准确度的高低常以误差的大小来衡量。即误差越小，准确度越高；误差越大，准确度越低。为了说明一些仪器测量的准确度，常用绝对误差来表示。如：分析天平的称量误差是±0.0002g；常量滴定管的读数误差是±0. 01ml等等。

3精密度的定义

精密度是指在相同条件下，n次重复测量结果彼此相符合的程度。精密度的大小，常用偏差表示，偏差越小，说明精密度越高。为能准确衡量精密度，一般用标准偏差来表示。其数学公式为：样本标准偏差S= [∑(Xi - X)2/（n-1）] 。

4不确定度的定义

在《国际计量学基本和通用术语词汇表》中不确定度的定义为：表征合理地赋予被测量之值的分散性与测量结果相联系的参数。在实际工作中，结果的不确定度，可能有很多来源。如定义不完整，取样、基体效应和干扰，环境条件，质量和容量仪器的不确定度，参考值，测量方法和程序中的估计和假定以及随机变化等。例如，对二等铂铑10 ——铂热电偶标准装置不确定度的评定，当在800℃点时，校准证书上表明，修正值为0.6℃，测得的平均值是800. 2℃，则实际结果为：t= 800.2℃+0. 6℃=800.80℃，其中不确定度U95=1.5℃（置信概率95%时，则KP =2）。

5准确度与精密度的关系

准确度与精密度是两个不同的概念，它们之间有一定的关系。欲使准确度高，首先必须要求精密度也要高。但精密度高，并不说明其准确度也高，这是因为在检测中存在着系统误差。可以说精密度是保证准确度的先决条件。

6误差和不确定度的关系

区分误差和不确定度很重要。从误差的定义可以看出，误差是一个单个数值，原则上已知误差的数值可以用来修正结果。而不确定度是以一个区间的形式表示，．如果是为一个分析过程和所规定样品类型作评估时，可适用于其所描述的所有测量值。一般不能用不确定度数值来修正测量结果。另外，修正后的分析结果可能非常接近于被检测的数值。因此，有时误差可以忽略。如：检测值为80.368，真实值为80.4，按数值修约规则规定，修正后的检测值为80.4，其相对误差仅为0.04%。

通常认为误差有两个分量，分别是随机误差分量和系统误差分量。

随机误差是指在同一量的多次检测过程中，以不可预知方式变化的检测误差的分量。它是不可能修正，无法检测，也不可能校正，是客观存在的，不可避免的。分析结果的随机误差，虽然不可消除，但是通常可以通过增加观察的次数而加以减少。

系统误差是指在同一量的多次检测过程中，保持恒定或以可预知方式变化的检测误差的分量。它是独立于测量次数的，因此，不能在相同的测量条件下，通过了增加分析次数的办法使之减少。

系统误差中的恒定误差，也可能随着不同测量值的水平而发生变化。在一系列分析中，由于试验条件控制得不充分，也会产生不恒定的系统误差。如：在进行化学分析时一组样品的温度在逐渐升高，就可能会导致最终结果的渐变。另外，在整个试验的过程中，由于传感器、探针等仪器可能存在老化现象，也容易产生不恒定的系统误差。

7提高分析检测结果准确度的方法

作为技术机构来讲，首要的问题就是要提高检测、分析当中的准确度，要提高分析检测结果的准确度，必须考虑在分析检验工作中如何采取措施减少或消除在分析、检验工作中可能产生的各种误差，从而将这些误差减少到最小的程度。因此，通常采用如下几种措施。

7.1选择合适的分析方法

各种分析方法的准确度是不相同的。化学分析法对高含量组分的测定，能获得准确和较满意的结果，相对误差一般在千分之几。而对低含量组分的测定，化学分析法就达不到这个要求。仪器分析法，虽然误差较大，但是由于灵敏度高，可以测出低含量组分。如：用比色分析法测量微量组分铁的含量，要求相对误差控制在2%以内，如称量试样为0.60g，则试样称量的绝对误差允许为：0. 60×2/100=0.012(g)从计算中可以看出，天平称量的绝对误差是0. 0002g，是在允许的误差范围之内。

7.2增加平行检测的次数

由于增加检测次数可以减少随机误差，所以在一般的分析检测当中，检测次数应不少于2~4次，基本上可以得到比较准确的分析结果。

7.3消除检测分析当中的系统误差

系统误差又称可测误差，它是由分析检测操作过程中的某些经常原因造成的，它对分析检测结果的影响比较固定，这种误差可以采取措施减小到可以忽略的程度。

a)空白试验

空白试验是指在不加试样的情况下，按试样分析规程在同样的操作条件下进行的检测。通过空白试验与试样的检测，就能得到比较准确的分析结果。如：用原子吸收分光光度法测定矿泉水中的铜元素含量，空白试剂中铜元素含量为0. 002mg/kg，样品测定值为0. 082mg/kg，则样品实际值为0.082-0.002=0. 080(mg/kg)。

再如测定纯净水中菌落总数时，需测无菌室环境中是否绝对无菌，即做环境空白试验。环境空白试验的细菌数为2个/ml，测定纯净水中细菌总数为18个/ml，则实测值为：18 -2=16（个/ml）

b)校正仪器

在分析检测当中，对具有准确体积和质量的仪器，应与标准物进行校对找出误差，使其达到标准值。如：滴定管、移液管、容量瓶和分析天平的砝码等，都应进行校正，以消除仪器不准所引起的系统误差。

c)对比试验

对比试验是用同样的分析方法，在同样的条件下，用标准样代替试样进行的平行检测。标准样中待测组分的含量是己知的，且与试样中的含量相近。将对比试验的测定结果与标准样的己知含量相比，其比值称为校正系数，校正系数=标准试样标示的含量／标准试样测得的含量。

例如：在做水泥细度的检验中，由于细度筛的准确值是随着试验次数的增多而发生变化的，因此为保证检测数据的准确，在GB/T 1345水泥细度检验方法中规定了试验筛修正系数的测定方法。其计算公式为：

C= Fn/Ft式中：C-试验筛修正系数；

Fn-标准样给定的筛余百分数，%