描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787560539577
本书介绍的测量和不确定度的内容适合于科学与工程领域的大学二年级和三年级学生。计算和表示不确定度的方法是来自于国际上认可并推荐的标准（即GUM），其理论基础是统计学，文中还提供了大量的实例以及练习题。另外，对大学本科生的一些典型实验案例的详细分析也有助于强化读者对书中所述内容的理解。本书也适用于那些希望了解这一重要领域中一些*方法的工业界的人士。
译者序 前言 1 不确定度在科学技术中的重要性 1.1 测量的重要性 1.2 小结 2 测量的基础 2.1 测量的单位 2.2 科学计数法与工程符号表示法 2.3 四舍五入法和有效数字 2.4 相对不确定度的另一种表示方式 2.5 小结 3 在测量中使用的术语 3.1 测量及相关的术语 3.2 小结 4 测量中的不确定度 4.1 测量与误差 4.2 不确定度是表征测量数值偏差的参量 4.3 度量不确定度的基本量——标准差 4.4 不确定度估计中的不确定度 4.5 合成标准不确定度 4.6 小结 5 一些统计学的概念 5.1 从统计总体中抽取样本 5.2 小二乘法模型和小二乘法拟合 5.3 协方差和相关系数 5.4 小结 6 系统误差 6.1 通过特定信息揭示系统误差 6.2 改变实验条件揭示系统误差 6.3 小结 7 不确定度的计算 7.1 被测量模型以及从输入量到被测量的不确定度的传递 7.2 具有相关性的输入变量 7.3 小结 8 概率密度、高斯分布和中心极限定理 8.1 投硬币或掷色子时所得结果的分布 8.2 概率密度的一般特性 8.3 均匀分布或矩形分布 8.4 高斯分布 8.5 对非高斯分布的实验观察 8.6 中心极限定理 8.7 小结 9 对高斯分布的抽样 9.1 高斯总体中长度为n的样本的均值抽样分布 9.2 高斯总体中长度为n的样本的方差抽样分布 9.3 高斯总体中长度为n的样本的标准差抽样分布 9.4 小结 10 t分布和韦尔奇-萨特思韦特公式 10.1 高斯分布的置信区间 10.2 采用t分布的置信区间 10.3 韦尔奇-萨特思韦特公式 10.4 小结 11 测量不确定度的实例研究 11.1 测量结果的报告 11.2 玻璃间静摩擦系数的确定 11.3 凹坑形成实验 11.4 钢密度的测量 11.5 水在敞口容器中的蒸发速率 11.6 小结 附录A 习题答案 附录B 置信度为95％时置信因子k的值与自由度数v的关系 附录C 对韦尔奇-萨特思韦特公式的进一步讨论 参考文献 索引
在写本书的过程中，我们和很多的读者进行了交流，他们希望理解测量和科技中不确定度的含义。
比如，科学领域的本科生应该有使用清晰的且前后一致的方式来组织测量学的概念和术语的教科书。目前，学生们经常遇到有些教科书中使用的概念和术语前后不一致。例如，尽管有些教科书将术语“error误差”和“uncertainty不确定度”进行严格的区分，但有些教科书却将他们相互混用。这种不一致性可能会误导学生，他们将不能确信怎样来解释和表述他们所测的测量结果。
直到近，类似的一致性的缺乏，（影响到专业计量学家的工作，他们的主要职责包括测量，测量中，不确定度的评价，以及测量标准的维护）。例如国际贸易要求各国间在不确定度的定义和计算及怎样在表述上达成一致的协议；缺乏此协议，全球经济就不能高效地运作。在二十世纪九十年代中期，国际机构负责定义、维护和开发各领域的技术标准和测量标准，出版和传播测量中不确定度的表述指南—即GUM。这些机构包括国际计量局（BIPM）、国际度量衡局、国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）。GUM被代表不同学科的机构广泛采纳，如物理和工程，化学和生化分析工作和相关专业的医学测试领域，参考资料的认证，并用于测试实验室乃至层级的国家计量院对上述领域的标定。
尽管GUM在测量领域占了统治地位，但截止2005年它几乎不被大学和学院老师所知。我们写这本书的目的之一是给本科生介绍GUM和它的本质的统计背景。我们认为在本科水平采用GUM中描述的方法可以使得在误差和不确定度的教与学及表述上达到更清晰和更好的一致性。随着GUM在工业和商业实验室的广泛应用，新一代的研究生也会要求对不确定度的方法和术语，以及它背后的统计学原理进行学习。本书中试着事先考虑和讨论他们的需求。
本书前几个章节包括介绍性资料，适合用于大学一年级的课程。然而整本书对二年级的学生更有用，他们已经做过一些实验以及在一年级时学了微积分和基础的统计知识。在处理统计关系时，我们并不试图采用通常在数理统计上使用的严格的方法，而是用较直观的图和表来介绍它们。
在正文中我们使用蒙特卡洛仿真（MCS），原因之一是GUM作为一种标准方法提倡，误差的传递规律涉及到输入变量的一阶微分，然而我们必须承认也需要一些其它的解析或数值方法（当被测量和输入量的关系非常复杂时）。MCS就是这样的一种方法。而了解一些蒙特卡洛方法更为有益。另外重要的原因是在教育方面，MCS可以做统计处理，可以总结为理论方程，且对读者来说它具有标准方法所不具备的透明。MCS与传统的统计方法的关系就像是实验物理与理论物理的关系一样。他是一个有价值且容易实现的教学工具，因为仅需一台个人电脑、产生随机数的软件和一些编程或电子制表经验即可。
文中，我们还介绍了并详细描述了本科实验。这些实验中的“真值”是用本书中描述过的方法分析得到的。这些实验适用于论述测量和不确定度的课程。为此，文中还提出了怎样开发和改进实验的建议。
需要了解GUM的人不仅仅局限于大学。本书还面向这样一些职业人群，他们不一定是每天进行测量或进行评估不确定度，然而他们必须非常熟悉与测量和不确定度相关联的当代国际指导方针。论述不确定度和GUM的专业刊物通常假定读者会成为一名有经验的计量学家，因此在一个较深的层次上来书写这些书。本书结合基本原理和特定例子，希望能够帮助这些读者—他们想了解目前的指导方针却很少有精力去参考那些专业期刊。然而我们在某些地方也加了深奥的素材，原因是有时候为了理解简单的公式所不能解释的东西就需要这些深奥的素材。
不确定的计算和表述仅构成了测量学的一个方面。测量学还包括误差的检测、描述、分析和小化。想方设法将误差小化并不是一件枯燥无味的工作，相反在国家计量院中进行这样一种工作往往是开创性的，所以是愉悦的。因此这样的课题在本书中也做了讨论。由于任何精密测量都可能存在许多潜在的误差源，所以在计量学中了解学科的各个分支是有益的。事实上，好的计量学家是科学的“多面手”。我们举例说明了需要这种专业多样性，这有助于解决科学和技术中测量的迷惑性和难题。
写书的巨大成就之一是作者在书写过程中学到了很多东西。“教学相长”是一句古语。这非常适用于我们，我们感谢许多帮助我们理清思路的人。我们感激在弥补这个差距（学者为其学生写的教科书与计量学专家为有经验的计量学者写的专业素材之间的差距）的努力中所获得的帮助。
……
莱斯·柯卡普（Les
Kirkup）
鲍伯·弗伦克尔（Bob
Frenkel）
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