精密度是测量领域的术语,指在规定条件下,对同一个或相似被测对象做重复测量时,各次所得结果彼此符合、相互一致的程度。[1] 它主要反映测量过程中的随机误差,随机误差越小,多次测量所得数据越集中,精密度就越高。[2] 精密度与准确度含义不同:结果彼此接近并不等于接近真值,因此它常被用作衡量测量方法与检测结果可靠性的指标,却不能单独说明测量是否准确。[3]
定义
在国际计量学词汇中,测量精密度指的是:在规定条件下,对同一个或者类似的被测对象重复测量,所得各示值或者量值之间相互符合的程度。[1] 中国的计量技术规范采用了同样的表述,并将测量精密度简称为精密度。[4]
精密度本身并不直接给出一个数值,实际工作中通常借助不精密度来刻画它,常见指标为规定测量条件下的标准差、方差和变异系数,这些数值越小,说明重复测量的结果越集中、精密度越高。[1][4] 精密度的高低同一个方法在何种条件下测量密切相关,条件改变,测得的精密度数值也会改变。[5]
在标准文件常用的术语组合中,精密度与正确度一起用于描述测量方法的准确程度:正确度说的是大量测试结果的平均值与参考值吻合得怎样,精密度说的则是各次测试结果之间吻合得怎样。[6]
原理
重复测量时,随机误差使各次测得值围绕某个中心上下摆动。摆动幅度小,数据就集中,精密度高;摆动幅度大,数据就分散,精密度低。因此精密度的高低由随机误差的大小决定。[2]
有限次测量的精密度通常用样本标准差 $s$ 表示:$s=\sqrt{\frac{\sum_{i=1}^{n}(x_i-\bar{x})^2}{n-1}}$,其中 $x_i$ 为第 $i$ 次测得值,$\bar{x}$ 为算术平均值,$n$ 为测量次数。方差是标准差的平方,标准差是方差的算术平方根;若要在不同量级或不同单位的样本之间比较,则改用变异系数 $CV=s/\bar{x}$。[7][8] 除标准差外,极差即最大值与最小值之差,也常被用来粗略反映数据的分散程度。[7]
按测量条件改变的程度,精密度可以分成不同层次。重复性指测量程序、操作者、测量系统、测量条件与地点都相同,并在很短时间内完成重复测量时的精密度;再现性指地点、操作者、测量系统均不同时的精密度;两者之间的情形称为中间精密度。[5][1]
重复性条件与再现性条件是精密度变化范围的两个极端,前者对应结果变异最小,后者对应结果变异最大;允许部分因素改变的中间条件落在两者之间。化学分析中,中间条件下的标准差常可达到重复性标准差的2倍至3倍,但不应超过再现性标准差。[6]
三类条件的关系可示意如下。[6]
graph LR
A[规定的测量条件] --> B[重复性条件<br/>变异最小]
A --> C[中间精密度条件<br/>变异居中]
A --> D[再现性条件<br/>变异最大]
发展历程
对测量结果分散性的定量描述在20世纪后半叶逐步进入国际标准。1994年,国际标准化组织发布 ISO 5725 系列标准,题为《测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)》,把重复性条件与再现性条件确定为描述测量方法变异性的两端。[6]
中国以等同采用的方式引进该系列标准,形成 GB/T 6379 系列,2004年发布的版本分别对应 ISO 5725 的第1部分与第2部分,用于确定标准测量方法的重复性标准差和再现性标准差。[9]
相关工作此后继续推进。2023年11月27日,GB/T 22553-2023 发布,于2024年6月1日起实施,规定了如何借助重复性、再现性与正确度的估计值评定测量不确定度,并替代此前的 GB/Z 22553-2010。[10]
术语方面,ISO/IEC 指南 99:2007 即《国际计量学词汇》第三版给出了测量精密度的定义,并注明不得用它表示测量准确度;计量学指南联合委员会随后发布的版本沿用了该条目,2014年6月5日还对其表述作过补充说明。[11][1]
应用
在分析检测领域,精密度是方法验证的必查项目,与专属性、线性、准确度、检出限等并列。验证数据一般按重复性、中间精密度和再现性分别报告,并以标准偏差、相对标准偏差以及一定置信度的置信区间表达。[12][13]
药品检验领域对精密度的试验规模有明确规定。例如重复性可在100%浓度水平上至少测定6份单独配制的供试品,也可以安排3种浓度、每种测定3份,以9个测定值进行评价。[14][13]
临床检验与体外诊断领域用精密度评价测定系统:重复性条件代表测量条件基本不变时的最小变异,用于批内或序列内的考察;再现性条件代表条件改变最大时的变异,用于实验室之间的结果比较,例如能力验证与外部质量评价。[11]
在计量与工业检测中,校准报告通常列出仪器的精密度或重复性指标,供使用方判断测量结果的可信程度;实验室之间的协同试验则被用来估计测量方法的重复性标准差与再现性标准差。[15][9]
局限
精密度只反映随机误差的大小,不反映系统误差。测得值的随机误差小,说明各次结果集中,但系统误差仍然可能存在,使结果整体偏离真值,所以精密度高并不保证结果准确。[2][16]
由此可知,精密度高,准确度不一定高;反过来,准确度高,精密度必然好。精密度常被视为获得高准确度的前提,但仅凭精密度无法判断一种测定方法是否可用,评价时还要结合回收率等反映准确度的指标。[3][16]
术语层面也存在长期混用。国际计量学词汇特意注明,用测量精密度去表示测量准确度是错误的;过去精度一词使用得过于广泛,含义往往已经偏离其严格定义。[1][4]
精密度数值本身是对分散性的估计,带有统计误差。参与协同试验的实验室少于30个时,重复性限和再现性限所对应的概率水平可能明显偏离95%;因此两个结果的差值一旦超过重复性限或再现性限,虽然应当引起关注,但解释时仍需谨慎。[9]
参见
参考资料
- loading . bipm.org [引用日期2026-09-29]
- [科普中国]-精确度 . kepuchina.cn [引用日期2026-09-29]
- 希测网-中国检测检测认证服务一站式云平台 . cctek.com [引用日期2026-09-29]
- 1 测量不适用于标称特性 . cnemc.cn [引用日期2026-09-29]
- 注1:随机测量误差的参考量值是对同一被测量无穷多次重复测量得到的平均值 . cnca.gov.cn [引用日期2026-09-29]
- DownloadPreview . evs.ee [引用日期2026-09-29]
- 第一章 - 第二章 误差及分析数据的统计处理 . csust.edu.cn [引用日期2026-09-29]
- 如何读懂校准报告?—优检联检验检测平台 . ulablink.com [引用日期2026-09-29]
- JLFSSTD_8W4ZL4Y6WKOMD7LY_4310(PDF) . jlfsstd.net [引用日期2026-09-29]
- 【国家标准】 利用重复性、再现性和正确度的估计值评定测量不确定度的指南 . spc.org.cn [引用日期2026-09-29]
- 注 1:测量示值可用视觉或声音形式表示,或被传送至另一个装置 . ylzbzz.org.cn [引用日期2026-09-29]
- 335 性试验资料 . chp.org.cn [引用日期2026-09-29]
- cde.org.cn 上的文件 . cde.org.cn [引用日期2026-09-29]
- chp.org.cn 上的 PDF 文件 . chp.org.cn [引用日期2026-09-29]
- 【基础】如何读懂校准报告? . jgvogel.cn [引用日期2026-09-29]
- 准确度与精密度-公卫百科-公共卫生科学数据中心 . phsciencedata.cn [引用日期2026-09-29]
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最近更新:2026-09-29T13:12:51Z
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