试论“测量误差范围”与“测量不确定度”的关系

回复 4# njlyx


   最后一个式子漏了“21”，应为：
                                R22≤R23≤R21
1#后段及4#的文字重新整理（略有调整）如下——

      所谓的“测量误差范围”（或谓“测量误差限”、“最大误差”）R，其实有不同含义的“取值”！

      

      对于一个未知量Z的测量结果（测得值M），其“测量误差范围”R1有——

      

      第1种“取值”是应用要求的“允差”R11：‘合理’的测得值M应满足（M-Z）≥-R11或（M-Z）≤R11或│M-Z│≤R11（三者之一，不同应用有不同要求：如卖货称量要求（M-Z）≤R11；收购称量要求（M-Z）≥-R11。）……致于实际是否满足？可靠的“检验”只有“用一个‘测量误差限’Rj被公认且小于R11/3的‘测量方案’再测出一个Mj近似替代Z，然后判别（M-Mj）≥-R11或（M-Mj）≤R11或│M-Mj│≤R11是否满足？”----- 这种费事（也费钱）的实际“检验”一般是不应该做的（有时也是做不了的！），应该做的是“评估”如下的“第2种 ‘取值’R12”！

      

      第2种“取值”是‘测量工作的完成者’（或者他委托的‘专家’）根据本次‘测量工作’的相关信息（所用仪器设备的好歹、测量条件保障的完善程度、…）“评估”出的【本次测量结果（测得值M）‘实际可能’的“测量误差范围”值】——“评估值”R12：‘测量工作的完成者’有99.x%的把握保证│M-Z│≤R12。如果应用者相信‘测量工作的完成者’的技术水平与职业操守，那么，只要R12< R11，便可安心使用测量结果（测得值M）。……如果不相信，那就只好做那费事（也费钱）的实际“检验”了！

       ----- 这R12就是测量结果的一个扩展（测量）不确定度U（P=99.x %）！

      

      对于一般的“测量”，以往通常是不要求给出这个R12值的，‘测量工作的完成者’只须如实报告“测量条件”，不必“估计”出这个‘实际可能’的“测量误差范围”值究竟是多少？.....对应用者而言，是不方便的！……（测量）不确定度应用的积极意义之一或在于方便了测量结果的应用者！

       如果考虑到（测量）不确定度概念及应用已被糟蹋到‘不堪’的现状（如史先生批评所列种种），或可请史先生为此R12拟就一个更恰当的称谓？（本人现在还是赞同用（测量）不确定度）。

     

    对于一款测量仪器（器具），其“测量误差范围”R2有——

   

    第1种“取值”——相应“规范”或应用要求的“允差”R21：‘合格’仪器（器具）对其测量范围内的任意被测量Z，测得值M都应满足│M-Z│≤R21。……对于大部分商品化的通用测量仪器（器具），都有相应的“规范”说明“允差”R21；对于一些尚无“规范”约束的新型测量仪器（器具），“允差”R21可能由相关的应用来要求。

   

    第2种‘取值’是由有资质的计量检测机构按‘规定’进行“抽样检定”，由‘检定’实验数据统计获得的“测量误差范围”值——‘检定值’R22。

    仪器（器具）‘合格’（或‘可用’）的必要条件：R22≤R21。

    R22的长处是“客观”，以往的测量仪器（器具）“准确度”便通常以此为据；R22的短处是其“抽样局限性”，没有人保证样品以外情况的测量误差绝对值不会大于R22！ 使用者若基于R22“评估”相关测量结果的‘实际可能’“测量误差范围”R12，会有较大风险。

   

    第3种‘取值’是‘测量仪器（器具）提供者’（或者他委托的‘专家’）根据此‘测量仪器（器具）’的相关信息（原理结构、标定或检定实验数据、……）“评估”出的‘实际可能’的“测量误差范围”值——“评估值”R23：‘测量仪器（器具）提供者’有99.x%的把握保证：对仪器（器具）测量范围内的任意被测量Z，测得值M都满足│M-Z│≤R23。

如果应用者相信‘测量仪器（器具）提供者’的技术水平与职业操守，便可安心基于R23“评估”相关测量结果的‘实际可能’“测量误差范围”R12！

   ----- 这R23就是测量仪器的一个扩展（测量）不确定度U（P=99.x %）！

      3种 ‘测量误差范围’值的数值关系：     R22≤R23≤R21

我一直认为不确定度的基本公式没什么问题，本质和误差合成的公式是相同的，只是有些案例在使用中值得商榷。但是，虽然有不完美之处，目前不确定度指标确实具有不可替代的作用，大量没有检定规程的计量器具无法简单的做出的“合格”与否的判断，而如果只给数据，却没有反映数据可靠性的参数的校准证书，客户也无法对数据进行评判。现在只有不确定指标相对较好的解决了这一问题，至于怎么完善它，那是后话，况且比对工作也却要这一指标的参与，目前少了它还真不行。

回复 26# njlyx


      无论是生产线、研究室、交易场所，对测量仪器，最方便可行的办法是群体管理，同一种型号的测量仪器，就是一个同样的误差范围指标值（与被测量大小可能有关，而与具体那台仪器无关）。认为同一型号的仪器，性能各不相同，要评定一番，一是测量场所没有标准，评定不出来；即使有计量标准评定出来了，也没法用。一个单位，同一型号的仪器可能有一百台，同一型号的量具可能有几百件，每件都标出它的实际误差范围，没办法管理，也不必要。同一的指标值，可以满足要求，用者掌握就可以了。误差量有点余量，保险。

      检定是逐台进行的，是公证指标值；用，还得用指标值。一台仪器测量点有几千到几十万，检定不可能逐点进行，因此说“用计量的赋值”是不符合实际的。当前一种普遍的误解是校准可以赋值；其实校准证书上的十几个或几十个数据，没法实用。因为测量仪器的测量点上万个，没法逐点校准。我让人在国外大生产公司考察，结果是：国外的校准，就是合格性管理。实际用的就是仪器的指标值。
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回复 28# 史锦顺

       没太悟明白史先生的话。是否说：目前大部分测量仪器（器具）其实并没有另一个实验“检定”出的“测量误差范围”‘检定值’R22，“检定”实验只是核查了该测量仪器（器具）的‘测量误差’不会超出相关“规范”要求的“测量误差范围”‘允许值’R21。----  实用的测量仪器（器具）的“测量误差范围”值就只有R21，它就是测量仪器（器具）的“测量误差范围”‘指标值’？

      如果是都基于“规范”‘允许值’R21“估计”相关测量结果的“测量误差范围”值R12，当然是比较‘保险的’，只是不能充分体现相对优良者的品质了----只要符合那个“规范”的起码要求，名牌百分尺与杂牌百分尺不分伯仲.....

     若没有了R22，那R23的必要性便更突出了。

回复  规矩湾锦苑


       思路两岔，难免互为‘天书’。 该说的早已说明，不劳您做任何‘翻译’，‘翻’ ...
njlyx 发表于 2014-9-8 23:27

　　楼主提出了《试论“测量误差范围”与“测量不确定度”的关系》的主题帖想与量友们共同探讨，说实话对于严重混淆概念的讨论我本来也没兴趣，出于响应楼主号召和活跃论坛的目的也就参与进来了。楼主对提出的反面意见如此反感，那就只听与自己观点相同的意见好了，楼主既然已将此讨论排除本人在外，本人就只有针对与其它量友共同探讨，不参与回复老师您的帖子了。

回复 29# njlyx


     我的意思就是这样。检定场合能实测R22，但这是抽样，仅仅是为了公证R21，检定不可能在全量程的所有点进行，因此不能靠计量确定测量仪器的指标值。VIM3说：

4.22仪器的测量不确定度
由所用测量仪器或测量系统引起的测量不确定度的分量。
注：
1. 除原级测量标准采用其他方法外，仪器的不确定度是通过对测量仪器或测量系统的校准得到。
2. 仪器不确定度通常按B类测量不确定度评定。
3. 对仪器的测量不确定度的有关信息可在仪器说明书中给出。
  （摘自 VIM2008 4.24, JJF1059.1引用，有下划线的是原文）
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      显然，这里的“仪器的不确定度”，就是仪器的误差范围指标值。误差范围的指标值，只能由研制生产单位给出。通过“校准”得到，不可能。既不能靠计量部门的校准，也不能靠生产厂自家的“校准”。每台仪器有几万个测量点，生产一千台测量仪器，怎么“校”？怎么“标记”？不可能吗。必须按仪器的物理机制建立测量方程，给出测得值函数，做误差分析，得出误差函数，就是误差范围的表达式。
      检验、检定、校准，都是在有计量标准的情况下，抽样证实误差函数，即误差范围的表达式。
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      厂家只承诺R(仪)，广告、论价、说明书，都是说R(仪)，就是测量仪器的指标值。厂家的评定、实证，都是证明R(测)≤R(仪)，不可能再给出其他指标。世界上的各种名牌测量仪器，都是一个指标（可能是函数）。
      计量单位是公证。抽样证明R(测)≤R(仪)。R(测)通常不给出（检定）；当下国际上是“校准”，给出几个点或最多几十个点的R(测)；但实际上没法用。测量仪器的测量点几万个，那几个R(测)，杯水车薪，不管用，实际是摆设，用，还得用指标值R(仪)。
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      先生说：“若没有了R22，那R23的必要性便更突出了”；我认为，现实的可能是：说R23是厂家的承诺，那它就是R21。厂家只能承诺一个指标，不可能来个二层皮。至于请专家评议，世界上没有那么傻的专家，干这种傻事。须知，任何一种测量仪器，都有它特定的物理机制，掌握它的恰恰是该仪器的发明者，研制人，他不能给出更贴切的指标来，让别人去评价，没门。不确定度理论企图搞统一的评定模式（例如GUM法），是失败的。例如B类评定要用说明书的数据，就是利用说明书给出的指标。既已相信说明书给出的指标，那还评什么，用那个指标值就是了。在同样概率意义下，R23要大于R21（是包含关系）。厂家既已承诺R21，R23还有用吗？
      先生心目中似乎有个真正的好的评定方法。我认为，用标准进行检定，就是实行已久的计量，就是必要的也是最好的考核、检验的方法。不利用计量标准，空口搞评估，在我看来是思路的错误，不可能不失败。
      利用标准进行实际测量，也就是计量，乃是必由之路。任何评定都代替不了。
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回复 31# 史锦顺


    【 在同样概率意义下，R23要大于R21（是包含关系）】？  若理顺了，不应该如此的！仪器提供者“承诺”的R23理应不大于R21！只是仪器使用者在实际测量中考虑R23对测量结果的R12影响时，相应分量偶尔可能会比R23值大（在测量条件明显违背仪器要求的情况下）。

    大于R21的R23的确是没有任何意义的！

    R21是大家都必须要“承诺”的，是基本要求； 小于R21的R23的是体现我家产品优异性的额外“承诺”，应该是有意义的。

     既然是“承诺”，当然要经得起“检验”！   如果‘检定’（或者史先生说的‘计量’）出的测量误差最大值超出了R23，提供者是下不了台的！

   可能我认识的“不确定度”不地道？ 但站在本人的立场上，更愿意质疑现行的“规范定义”不太确切。


本人愚见：

    “ VIM3之4.22 仪器的测量不确定度 ”说条是在现有仪器并没有提供者“承诺”的“测量不确定度”指标【R23值】的情况下，教导测量者（测量仪器的使用者）评估‘测量仪器’对“测量结果”的“测量不确定度”【R12值】影响量的方案。对其中‘仪器的测量不确定度’的描述，即像R21,更像R22!

回复 32# njlyx

许多非通用的测量仪器（器具）可能是没有什么“规范”来规定一个“允差值”R21的，只应有‘提供者’给出的“承诺”值R23！在概念混沌的背景下，多数‘提供者’“承诺”的R23就取了‘检定’（或者史先生说的‘计量’）所得到的R22值。更多情况或是：测量仪器（器具）的众多‘指标’中根本就没有这么一个表达‘测量误差范围’的综合性指标值，既没有R21,也谈不上‘检定’出R22,当然更不会有R23了！
......这应该是现状吧？---难言合理！

回复 30# 规矩湾锦苑


     感谢规版先生的理解！

     您与别人不同，欢迎别人批评。

回复 31# 史锦顺


    无论是测量结果的R12，还是测量仪器（器具）的R23，其“评估”的主导者都应该是“责任人”（测量结果、测量仪器的‘提供者’）或者他委托的“专家”！---- 不可能由所谓的“公正”第三方来“评估”别人的R12或R23！....由使用者去“评估”他所用‘游标卡尺’的R23是一件非常扯淡的事。

    所谓“评估”，有时未必一定是技术上的事：譬如，您史先生给出某个量的测得值M，“承诺”了一个相应的R12值。我对您的学识、人品充分相信（基于对您的“评估”），我便可能引用您的结果（付给相应的报酬），向我的下家宣称：此量值为M，有99.x%的把握保证“测量误差”不超过R12。....此R12便也成了我对该量值认识的“不确定度”。

不错了，学习了

这里边有几个高手，一个是史老，一个是njlyx，一个是都云先生，一个是规矩先生，都擅长理论研究与思辨。我等p民只是坐等观看，似乎有时也能从中悟出点道理来