问答题 【案例】
采用同一台仪器设备测量直角三角形两直角边,确定另外斜边。
已知:两个直角边测量结果为a=3000mm,b=4000mm。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=10mm,k=2。
求:直角三角形斜边的长度及其扩展不确定度?
【正确答案】
【答案解析】(1)概述
采用同一台仪器设备测量两个直角边,其测量结果为a=3000mm,b=4000mm。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=10mm,k=2。

(2)测量模型
(1)
式中:a,b——直角三角形两直角边;
x——直角三角形斜边。
由于采用同仪器设备同时测量两直角边a、b,考虑测量两直角边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综合误差Δ,标准不确定度u(Δ),采用同一仪器设备同时测量两直角边a、b产生了相关性,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,则测量两直角边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:测量两直角边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=10mm,k=2。

(4)计算合成标准不确定度

(5)确定扩展不确定度
取包含因子k=2,则扩展不确定度为
U=ku(Δ)=2×7mm=14mm
(6)测量结果及其扩展不确定度的表示