间接测量比直接测量更加准确？
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间接测量比直接测量更加准确？
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发布时间： 17:47:05
作者：银河电气
　　一般而言，人们更加愿意相信最直接的测量结果，而对经过中间运算环节得出的间接测量结果，总是抱着怀疑的态度。认为直接测量比间接测量更加准确。事实是否真的如此呢?
　　我们不忙下结论，先看一个例子：
　　现在有一个高的体重秤，可以准确称出你的体重，精度是0.5%。秤的量程为100kg，你的体重是75kg，误差大约为±500g。
　　这个体重秤，秤你的体重，还是蛮准确的。
　　问题来了。
　　你是穿着衣服称的，称的是毛重(换到电机试验中来说就是电机的输入功率)，你非要较真想知道自己的净重(电机的输出功率)和毛重的比例(效率)。
　　假设你的衣服重量是1kg。净重/毛重的实际值=75/76=98.68%
　　直接测量法：
　　1、穿着衣服秤一次，得到毛重
　　2、脱光再秤一次，得到净重
　　3、净重/毛重
　　我们来看看方案一的精度。
　　你的真实毛重是76kg。秤的误差为±500g。
　　秤出毛重的范围在：75.5kg~76.5kg之间。
　　秤出净重的范围在：74.5kg~75.5kg之间。
　　净重/毛重在97.38%~1之间。误差范围为：-1.3%~1.32%。
　　我们知道，这把体重秤，直接用于秤你的衣服的重量，精度是不够的。
　　但是，我们不妨还是用一下。
　　依据秤的精度，秤出衣服的重量范围在：500g~1500g之间。
　　用下述方法计算净重/毛重。
　　净重/毛重=(毛重-衣服重量)/毛重=1-衣服重量/毛重
　　净重/毛重在98.03%~99.34%之间，误差范围为：-0.65%~0.66%。
　　在这里，方案二是间接测量法，精度优于直接测量法的方案一。
　　方案二就相当于电机效率的损耗分析法。
　　方案三在方案二的基础上作改进，就是称衣服重量的时候，换一台精度也是0.5%，但量程比较接近衣服重量的秤。假设这把秤的量程为2kg。
　　方案三秤出的衣服重量范围在：0.99kg~1.01kg之间。
　　净重/毛重在98.67%~98.70%，误差范围为：-0.01%~0.02%。
　　测量方法选择合适，间接测量法的精度完全可能高于直接测量法。
　　间接测量法经过运算获取的某些量的精度可能远远高于直接测量量的精度。
　　事实上，对于，损耗分析法的精度远远高于直接法的精度。并且效率越高的电机，这种效果越明显。
　　这也是《》中明确要求电机效率试验采用损耗分析法的原因。
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间接测量不确定度的计算
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血压测定方法有两种，即直接测压
血压测定方法有两种，即直接测压法和间接测量法。直接测压法是指经皮穿刺将导管由周围动脉送至主动脉，导管末端接监护测压系统，自动显示血压值；间接测量法即袖带加压法，以血压计测量。两种血压测量方法各有利弊，直接测压法虽然精确、实时且不受外周动脉收缩的影响，但为有创方式，仅适用于危重、疑难病例；而间接测量法的优点为简便易行，但易受多种因素影响，尤其是周围动脉舒缩变化的影响。目前，在临床和人群防治工作中，以间接测量法为主，主要采用诊室血压、动态血压以及家庭血压三种方法。今天主要讨论医务人员临床工作中常用到的诊室血压测量规范。具体方法和要求如下：（1）选择符合计量标准的水银柱血压计，或者经过验证（BHS和AAMI、ESH）的电子血压计。此处强调水银柱血压计必须符合计量标准，并且要定时进行校验，通常为每半年一次，电子血压计通常每一年校验一次。（2）使用大小合适的气囊袖带，气囊至少应包裹80%上臂。目前国内商品水银柱血压计的气囊的规格：长22cm，宽12cm，可应用于大部分人群。肥胖者或臂围大者或者测大腿血压时应使用大规格气囊袖带；儿童应使用小规格气囊袖带。手臂过于粗大或测大腿血压时，用标准气袖测值会过高，反之，手臂太细或儿童测压时用标准气袖则结果会偏低。临床工作中，曾有部分高血压患者因为袖带问题而被诊断为“难治性高血压”，足见选择合适袖带的重要性。（3）测血压前，受试者应至少坐位安静休息5分钟，30分钟内禁止吸烟或饮咖啡，排空膀胱。排除能够短时间对血压造成影响的环境因素，使血压测量值具有可比性，也便于血压的长期监测。（4）受试者取坐位（特殊情况下可取仰卧位或站立位），最好坐靠背椅，裸露上臂，上臂与心脏处在同一水平。一般来说，左右上臂血压相差10-20mmHg（右侧＞左侧），如果怀疑外周血管病，首次就诊时应同时测量左、右上臂血压，以后通常测量较高读数一侧的上臂血压。老年人、糖尿病患者及出现体位性低血压情况者，应加测站立位血压。站立位血压应在卧位改为站立位后1分钟和5分钟时测量。（5）将袖带均匀紧贴皮肤缚在被测者的上臂，袖带的下缘应在肘弯上2.5cm（2～3cm）。气袖之中央位于肱动脉表面，检查者触及肱动脉搏动后，将听诊器体件置于搏动上准备听诊。这里尤其应该注意，袖带缚臂松紧要合适，紧贴即可，切勿将听诊器体件置于袖带下面，以免造成血压测量误差。另外，听诊器向下加压力量不宜过大，否则血压测量值亦会偏高，甚至造成“难治性高血压” 的假象。（6）使用水银柱血压计测压时，快速充气，边充气边听诊，使气囊内压力达到桡动脉搏动消失后，再升高30mmHg（部分被检查者偶尔可出现听诊间隙(在收缩压与舒张压之间出现的无声间隔)，可能因未能识别而导致收缩压的低估，主要见于重度高血压或主动脉瓣狭窄等。因此，需注意向袖带内充气时肱动脉搏动声消失后，再升高30mmHg，一般能防止此误差），然后以恒定的速率（2-6mmHg/秒）缓慢放气。心率缓慢者，放气速率应更慢些。获得舒张压读数后，快速放气至零。放气速度过快，可导致血压测量误差（一般测值比实际值稍高）。（7）在放气过程中仔细听取柯氏音。根据Korotkoff 5期法，首先听到的响亮拍击声(第Ⅰ时相)代表收缩压，随后拍击声有所减弱和带有柔和吹风样杂音成为第Ⅱ时相，在第Ⅲ时相当压力进一步降低而动脉血流量增加后，拍击声增强和杂音消失，然后音调突然变得沉闷为第Ⅳ时相，最终声音消失即达第Ⅴ时相。第Ⅴ时相的血压值即舒张压。观察柯氏音第Ⅰ时相（第一音）和第V时相（消失音）水银柱凸面的垂直高度。收缩压读数取柯氏音第Ⅰ时相，舒张压读数取柯氏音第V时相。但是，需要注意的是， 12岁以下儿童、妊娠妇女、严重贫血、甲状腺功能亢进、主动脉瓣关闭不全及柯氏音不消失者，可以柯氏音第IV时相（变音）为舒张压。或实际工作中，舒张压也可以同时记录两个数值，如血压160/80～50mmHg。（8）应相隔1-2分钟重复测量，取2次读数的平均值记录。如果收缩压或舒张压的2次读数相差5mmHg以上，应再次测量，取3次读数的平均值记录。这点在实际工作中很难把握，但是对于差值比较大的，还是建议能测量第三次。另外，间隔时间方面，至少应取下袖带并把气体完全挤出，方进行第二次测量。（9）使用水银柱血压计测压读取血压数值时，末位数值只能为0、2、4、6、8，不能出现1、3、5、7、9，并应注意避免末位数偏好。但是电子血压计则不受此限制。规范的血压测量是我们进行疾病诊断、药物治疗与剂量调整、预后判断的基础。严格遵守指南规范，表面上可能增加了工作时间，但实际中却能为我们避免不少麻烦，因此，临床工作中，让我们以指南为依据，共同推进血压量规范化。规范测量血压，从你我开始！
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如何运用直接测量量与间接测量量数据处理方法评定测量不确定度
如何运用直接测量量与间接测量量数据处理方法评定测量不确定度
要】在实验中测量结果会产生误差,也就会导致不确定度的出现,下面就对直接测量与间接测量数据评定测量不确定度的方式进行分析,说明直接测量与间接测量数据利用合理的处理步骤与方法,并以此获得最佳的估算值,以此提高实验得出结果的质量,从而保证不确定度对其影响最小。
【关键词】测量误差;直接测量;间接测量;数据处理
在测量中一个变量的改变会影响其他变量,此时的两个变量不一定会形成一个函数关系,此时两个变量之间就存在一种相关度。按照相关技术规范不同的测量过程其变量间的相关度也存在差异,即相关系数不同。其表现的就是两个测量变量之间的依赖程度,其计算的方式是利用变量协方差除以各自方差乘积的平方根。正是因为这样的因素,才会导致在测量中产生不确定度,究其产生的本质因素有:在测量中采用相同的社交,但是在多次测量中会产生读写的误差,在输入量之间就会出现较大的相关性;利用一种实体标准物为标准完成测量,如测量不同对象采用的同一块砝码、标准电阻等标准物,这些标准物所显示的值会导致检测输入量出现相关度;最后是在测量中引入同一个参考数据,如物理常量的引入,即圆周率、重力加速度等,或者某个分子量都会是结果产生相关度,因此在测量中如何处理不确定度就成为了提高测量精度的重要课题。下面就利用直接测量与间接测量的数据来对其进行评价。
一、测量中不确定度的评价方式
在试验中因为数据会产生两种,一种为直接测量数据,另一种则是间接测量,这样不确定度的评定方法也就分为直接与间接两种,测量不确定度的时可以按照以下方式进行:
1、直接测量确定
在测量中产生的误差有随机和系统两种,在直接进行测量的过程中会伴随有直接测量的随机与系统误差的因素,其主要出现在测量的不同步骤中,即某些操作容易产生直接误差某些则容易导致系统误差。对残存的误差可以按照不同的不确定标准进行划分,如按照A类和B类对其进行划分,A类是代表随机误差评定结果,而B类则是代表系统误差的评定结果。假设对某一个测量的值进行了多次测量,而每一次所获得的数值则为n个测量结果,则这个过程中产生的实验标准偏差、标准不确定度的A类评定、标准不确定度的B类评定和合成标准,其中算术平均值的实验标准误差较为重要,而测量设备所体现的极限误差,即容许最大误差。此时在最终的计算中,直接测量中获得的标准不确定度的源项数目。
2、间接测量不确定度获得方法
间接测量所获得的最佳估算值给出的是多个直接测量的数值代入到函数关系式中所得出的计算结果,因此间接变量的不确定度与直接变量的不确定度是相互关联的,即最佳估算值的合并标准不确定度评定公式与直接测量结果的合成不确定度之间是紧密联系的,如果在直接测量数值y与m个直接测量的结果数据的关系可以表达为:
则间接测量数据的合成标准不确定度的计算公式可以表达为:
二、在数据处理中不确定度的应用
1、直接测量数据的处理
在对直接测量数据的处理中,其可以采用如下步骤进行:计算直接测量结果的算术平均值;确定直接测量的标准偏差;利用相关的格拉布斯判断提出可疑数据;对直接测量的最佳评估值进行确定;直接测量的A类不确定度计算,即对试验算术平均值的标准偏差进行确定;直接测量量的B类不确定度评定;直接测量的合成标准不确定分析;测量结果归纳。这个方法与步骤在实际应用中主要是针对多次试验。
2、间接测量量的数据处理
间接测量的不确定度在分析中,如果构成间接测量结果的都是直接测量数据,则需要进行前七个步骤,其他可以视情况而定,具体步骤如下:对直接测量数据进行算术平均值处理;确定直接测量结果的标准偏差;利用格拉布斯判据处理可疑数据;直接测量数据的最佳估计值确定;直接测量结果标准不确定度的A类评定;直接测量结果的不确定度的B类评价;直接测量数据的合成标准不确定度;间接测量的最佳估计值确定;间接测量数据合成标准不确定度分析;间接测量数据的测量结果显示。值得注意的是,每一个多次测量的直接测量数据在完成前四个步骤的处理后可以直接进行第八个步骤,给出最佳的估算值然后再进行其他步骤分析。
3、相关系数A、B评定的选择相关系数可以在试验中获得,测量组输入的和,则输入量和之间的关系可以利用协方差计算获得。在确定不确定度评价中,因为相关系数的确定较为复杂,而相关的实验也复杂耗时,因此如果在实际的不确定度评定中多数利用的是B类评定。
在实际处理相关问题上,对于相关系数的要求不高或者数学、物理问题不容易解决的时候,可以通过合理的简化来帮助数据处理,这就是选择B类评定的原因。如相关系数r可以利用±1、0进行简化,通常按照不相关处理。当遇到如下情况时则可以灵活应用,如两个量不相关或者关系弱则r=0,即:两个量相互独立或者不会相互影响;一个量增加另一个可能增加或者减小;一个量减小另一个可能增加也可减小;不同体系产生量;两量虽然互联但是影响十分微小。反之,两量关系密切,则r=±1,即两个量之间有明显的正负关系;一个增加另一个则必然增加或者减少;或者同体系的变量;两个量之间存在线性关系等,都可使用r=±1。
三、结束语
直接测量与间接测量的数据对于实验中出现形成的数据结果的不确定度有较大的影响,因为不论是直接测量还是间接测量系统与人为误差都会导致不确定度的出现,而不确定度的大小会直接影响测量的结果,因此在实验数据处理的过程中,必须借助对直接与间接测量合理处理,获得最佳的估算值,才能保证不确定度对测量结果的影响最小。
山东电建一公司
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