问答题 【案例】
采用同一台仪器设备测量某一矩形边长,确定矩形面积。
已知:如果矩形边长测量结果为a=50.2mm,b=79.8mm。测量时不考虑测量重复性产生的不确定度,只考虑测量仪器本身的不确定度为U=0.25mm,k=2。
求:矩形面积及其扩展不确定度?
【正确答案】
【答案解析】(1)概述
采用同一台仪器设备测量某一矩形边长,其测量结果为a=50.2mm,b=79.8mm。测量时不考虑测量重复性产生的不确定度,只考虑测量仪器本身的不确定度为U=0.25mm,k=2。

(2)测量模型
S=ab (1)
式中:a,b——矩形边长;
S——矩形面积。
由于采用同仪器设备同时测量矩形边长a、b,考虑测量矩形边长a、b产生的相关,根据不确定度传播律,其方差计算为
(2)
式中灵敏系数为

因为仪器设备本身存在不确定度u(Δ),采用同一仪器设备同时测量矩形边长a、b产生的相关性,设a=F(Δ)=A+Δ,A是测量a的示值,视为常数,b=G(Δ)=B+Δ,B是测量b的示值,视为常数,则测量矩形边长a、b的协方差估计值为:
(3)
根据已知条件获知:u(a)=u(b)=u(Δ),将式(3)与灵敏系数c 1 、c 2 代入式(2),则方差为

整理得

(3)标准不确定度来源分析与计算
根据已知条件:测量矩形边长a、b不考虑测量重复性产生的不确定度,只考虑测量仪器本身的不确定度为U=0.25mm,k=2。

(4)计算合成标准不确定度