在科学实验和日常工作中，我们经常听到“精确测量”这个词，但实际上，无论我们多么小心，每次测量都存在一定的误差空间。这种误差就是“测量不确定度”，它是表征测量值精确度的重要概念，对于工程设计、产品开发和科研结果的可靠性及可信度都具有重大意义。
从精密的机械设备到大型航天航空器的测量，不确定度都在悄然影响着结果的准确性。通过本文，我们将一起揭开测量不确定度的神秘面纱，探索其在科研和工作中的作用，帮助我们正确评估测量结果。
01 什么是测量不确定度？
在进行测量时，无法避免地会因为一些因素而导致测量结果不准确，比如仪器本身的精确度、人为操作的不稳定性、环境的影响等等，这种表示测量数值的不确定程度就是测量不确定度。
举个例子：假设你要用一个刻度尺测量一张纸的长度，这张纸的实际长度是10mm。但是由于刻度尺的精确度有限，你可能无法准确地看清楚纸的边缘与刻度尺之间的对齐情况。这样一来，你的测量结果可能是9.8mm或10.2mm，而不是完全准确的10mm。
在这个例子中，测量的不确定度来源于刻度尺的精确度、你的目测能力等因素。因此，我们不能简单地说这张纸的长度就是10mm，而是需要附加一个不确定度，比如说（10±0.2）mm，表示测量结果的范围是在10mm的基础上加减0.2mm。
测量的不确定度是反映测量结果的可靠性和精确度的重要指标，它告诉我们在测量结果中可能存在的误差范围，帮助我们更好地理解和解释实验或测量数据。
02 如何表达测量不确定度？
在进行测量的时候，我们常常无法完全确定测量结果的准确性，因此我们需要关注有多少误差可能存在。为了量化这种不确定度，我们需要明确两个数字：1. 误差的范围，也可以说是测量结果的上下限；2. 置信概率，用来说明我们在这个范围内对“真实值”有多大的把握。
通常情况下，我们会使用一个包含因子k=2的范围来估计总的测量误差，同时给出一个约为95%的置信概率。这样可以用最小的误差范围和高置信度来描述测量结果的不确定性，帮助我们更好地理解测量结果和评估其可靠性。
思看科技校准中心获得ISO 17025:2017 & CNAS资质认可，这是一套全球认可的检测和校准实验室质量管理标准，表明思看科技在光学三维测量系统校准领域已具备按照国家规范及国际标准开展可追溯性计量校准的技术能力。
下面是三维扫描仪在思看校准中心校准后得到的证书资料，使用三维扫描仪对标准器进行多次重复的测量，再结合标准器球板的证书以及校准环境条件等因素，最后计算出扩展不确定度为U=0.010mm，k=2。
03 影响测量不确定度的因素有哪些？
在测量过程中，有很多因素可能会导致测量不确定度的增加。一是仪器本身对物体的测量能力，如分辨率、精度、稳定性和校准状态等；二是环境因素，如温度、湿度、噪音等的变化会对测量结果产生影响；三是人为因素，例如人的操作技巧、视觉判断的限制也会对测量结果造成误差。
04 如何减小测量不确定度？
虽然测量不确定度无法完全消除，但我们可以采取一些方法来减小不确定度。
选择合适的测量方法：选择合适的测量方法是减小不确定度的关键。对于不同的测量目的，以及测量对象的大小，形状和材料特性等选择适合仪器和测量方法。
仪器校准和维护：保证设备定期校准和维护，以维持其最佳性能。
充分利用软件：高质量的数据处理和分析软件可以帮助降低数据处理过程中的误差。
提高操作技能：培训操作人员以提升其技能和经验，减少操作中的人为误差。
环境控制：控制测量环境，如湿度、温度等，避免环境因素对测量结果产生影响。
05 三维扫描仪如何减小测量不确定度？
思看科技三维扫描仪凭借强大且稳定的性能，可以很大程度减小测量不确定度，满足大部分应用场景的三维测量需求度。
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高精度和分辨率
三维扫描仪能够提供高分辨率的图像和数据，这意味着它们可以捕捉到微小的细节，并且结果误差小，有助于减少测量不确定度。
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非接触测量
三维扫描仪通常采用非接触测量方式，可以测量易受损或复杂的物体表面，从而避免了物理接触可能产生的误差。
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快速获取数据
相比传统的测量设备，三维扫描仪能够快速获取被测对象表面的数据，这有助于提高效率，减少在测量过程等待过程中可能产生的误差。
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先进的数据处理能力
三维扫描仪通常配备有先进的数据处理软件，这些软件可以自动处理、分析数据，从而减小因手工数据处理可能产生的不确定度。
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灵活性和适应性强
三维扫描仪通常有着较强的材质适应性，可以灵活测量不同尺寸和材质的物体。
测量不确定度是衡量测量结果精确度的量化指标，用测量不确定度代替误差表示测量结果，易于理解、便于评定，具有较强的合理性和实用性。学习和理解测量不确定度的相关知识，对于提高测量水平有着积极的意义。
在量化测量不确定度的过程中，可以通过选择合适的测量仪器、测量环境条件以及操作技巧等，不断减小测量不确定度，提高测量的精确度和测量结果的可信度。
