數(shù)字多用表的不確定因素從何而來？

儀器制造商的信譽依賴于大量儀器在校準周期內(nèi)的性能表現(xiàn)。（典型的校準周期為一年）。儀器制造工程師和計量人員利用實驗室的測量手段進行大量實驗并統(tǒng)計，從而制定儀器的技術指標。

數(shù)字多用表的指標適用于特定型號而不是某臺儀器。同一型號的儀器性能在校準周期內(nèi)都應該在指標范圍以內(nèi)。

例如，數(shù)字多用表測量一個輸入信號，用50臺同樣型號的數(shù)字萬用表來實驗。得到一組測試數(shù)據(jù)，其中一大部分儀器的指示值是相同的，由于測量不確定度存在還是會帶來一些數(shù)據(jù)變化。例如，試用一臺校準器輸出10V的校準信號，記錄這50臺儀器的讀數(shù)。這些讀數(shù)值應該集中在一個比較窄的10V范圍內(nèi)。接下來，可以計算出50個測量結果的平均值，最后計算出讀數(shù)值的標準偏差。用δ表示。見公式1.

測量結果的標準偏差表征測量樣本在平均值左右的發(fā)散程度。這個測量結果的發(fā)散程度作為指定不確定指標的理論基礎。

如果我們將每次的讀數(shù)都統(tǒng)計起來，可以得到一個正態(tài)分布圖。（幾乎所有的測量結果都跟隨一個特定分布，包括那些簡單儀器的測量結果，例如卡尺和量杯）。圖1為以10V為中心的正態(tài)分布曲線。

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，儀器設計者們獲得大量樣本的正態(tài)分布和標準偏差，從而制定儀器的技術指標。正態(tài)分布圖將標準偏差和大量讀數(shù)的分布概率關聯(lián)起來。

68%的讀數(shù)落在平均值的1個實驗標準偏差范圍以內(nèi)。

95%的讀數(shù)落在平均值的2個實驗標準偏差范圍以內(nèi)。

99%的讀數(shù)落在平均值的3個實驗標準偏差范圍以內(nèi)。

統(tǒng)計學者們這個百分比稱為置信概率。例如：讀數(shù)值不超過實際值的2個標準偏差的置信概率為95%。

在上面這個簡單的列子中可以看出：

對制造商而言，此時問題變成，指定指標時采用幾個實驗標準偏差？置信概率是多少？標準偏差的階數(shù)越多，儀器在校準周期內(nèi)超出指標的幾率就越低。儀器制造商的內(nèi)部工程標準將決定在制定指標的時候使用幾個標準偏差。FLUKE的標準指標提供99%的置信概率，即2.6δ。

總結：

本文介紹數(shù)字萬用表的不確定因素從何而來？下節(jié)將詳細講解萬用表的溯源性和技術指標。