《测量不确定度定义的探讨》

走走看看 发表于 2015-2-13 08:36
用计量标准校准测量仪器，满足U≤MPEV/3，当测量误差 Δ 在 U＜|Δ|≤MPEV 间时，以测量值和不确定度给出测 ...

-
          走走看看先生在61#说：“用计量标准校准测量仪器，满足U≤MPEV/3，当测量误差Δ在 U＜|Δ|≤MPEV间时，以测量值和不确定度给出测量结果，此时以测量值和U构成的区间中是否包含被测量的真值？或者说测量不确定度是否是包含被测量的真值集合区间的半宽”？
-
       这个问题问得好。击中不确定度论的要害。因为不确定度论不是科学，不反映实际，所以没准谱，今日东明日西，胡说一通。对胡说的东西，没法叫真。自相矛盾的东西，那些相信不确定度论的人，谁能回答？谁回答得了？
       原来，不确定度相当于逢场作戏，没道理，也就没有统一的、明确的说法。用来判定计量资格的U95(A)是一回事,而表达测量结果的U95(B)是另一回事；正常情况，要求U95(A)小于最大允许误差MPEV的三分之一。而表达测量结果的U95(B)，就相当于测量的误差范围，也就是说U95近似等于所用测量仪器的最大允许误差MPEV。说不确定度区间包含真值，指的是U95(B).
-
       号称“统一”“明确”的不确定度，实际是乱七八糟。
-
       在误差理论中，有两个区间。测得值区间和真值区间。
       测得值区间是以真值为中心、以误差范围为半宽的区间。测得值区间以99%的概率包含测得值。这是计量的基础。计量中有计量标准，计量标准的标称值代换真值。测得值必须在此区间中，才算合格。
       真值区间是以测得值为中心、以误差范围为半宽的区间。真值区间以99%的概率包含被测量的真值。在正确使用测量仪器的条件下，测量仪器的误差范围就是测量的误差范围。这是测量理论的真谛。而计量的宗旨，就是保证这一点。因为公证了测得值区间为真，就必有真值区间包含真值。（误差范围是真值与测得值之间距离的最大值，知道其中一个，必知另一个存在的范围。）
       测量仪器的误差范围，贯穿于研制、计量、测量应用中，是明确的、一贯的。真值就是客观实际值。抛开真值概念的理论，必然是没谱的胡说。不讲实际值、不讲客观值，还测量什么？还要计量干什么？
       归根结底一句话：不确定度，扯淡！（国家计量院一位副院长1993年的话。）
-

刘彦刚 发表于 2015-1-31 09:11

VIM给出的定义没有问题。我所持有的计量教材上提到：“当被测量的定义的不确定度与测量不确定度的其它分量相比可忽略时，认为被测量可以用”实际唯一“的量值表示，称为”被测量的真值“，其中”真“字可忽略，就称为”被测量值“。”
那么由此可以看出，不确定度定义中所谓的“被测量值”指的就是”真值“。

史锦顺 发表于 2015-2-15 11:23
-
          走走看看先生在61#说：“用计量标准校准测量仪器，满足U≤MPEV/3，当测量误差Δ在 U＜|Δ|≤ ...

      “走走看看”以为他给出那个“测量不确定度”“含义”是“正解”！ 只是我等不上“道”，才感觉这个所谓的“正解”其实是没什么用处的，而现行的“测量不确定度定义”实在“朦胧”【“走走看看”可以据“此”这样“正解”，“规矩湾..”则可以据“此”那样“正解”，...，似乎都不违背“定义”，只是一个“无实际用处”、一个“无法实际应用”】 。 “走走看看”、“规矩湾..”二位资深坛友的高论实为史先生抨击“测量不确定度”现状树立了极其显眼的靶子！佩服史先生的高明，对实际同道的两者【所谓“并行说”者】一“褒”一贬，为现行的“测量不确定度”铺就死亡之路！

    史先生的表述比较好懂。能否帮忙说明：“走走看看”的【用计量标准校准测量仪器，满足U≤MPEV/3，当测量误差 Δ 在 U＜|Δ|≤MPEV 间时，以测量值和不确定度给出测量结果，此时以测量值和U构成的区间中是否包含被测量的真值？或者说测量不确定度是否是包含被测量的真值集合区间的半宽。】是什么问题吗？
            1. 其中的U是个什么具体的“测量不确定度”？
            2. 其中的“测量误差 Δ ”是什么时候的东西？
            3. 其中的“测量值”是什么时候的东西？
            4. 其中的“真值”又是什么时候的东西？

njlyx 发表于 2015-2-15 12:17
“走走看看”以为他给出那个“测量不确定度”“含义”是“正解”！ 只是我等不上“道”，才感觉这 ...

-
         njlyx先生问我的问题，有一个“是个什么具体的”，三个“是什么时候”。意思我大致明白，就是说：不同时候有不同的真值、不同的测得值、不同的误差；具体条件下有具体的不确定度，不能把计量时的不确定度，与测量时的不确定度混在一起去质疑。这样错位的歧义，不算歧义。
-
       【史答】      
      不确定度出世时的名称叫“测量不确定度”，我在讨论中，有时不加“测量”二字，规矩湾先生就指责我说错了。确实，不确定度一套的设计，只着眼于“测量”，因为要推翻误差理论，强调真值不知；一般不提计量；因为计量场合有计量标准，一提计量，就难自圆其说了。不巧，在计量界，不提计量是行不通的。于是虽然GUM几乎不提计量的事，而VIM只得提计量，只得违反不确定度论的初衷，说在计量的场合知道真值。但VIM却没有合格性判别公式。倒是中国的《JJF1094测量仪器特性评定》联系点实际，列入合格性判别公式，其中包括不确定度U95。如果说此处U95就是标准的误差范围R(标)，一切如旧，就把这个不确定度叫做校准时的不确定度，就是测定误差量时的误差，也算罢了，只是换换名，而无错误。奇怪的是这个判别公式中的不确定度，完全按GUM法处理，对被检仪器的测得值函数进行拆分（取微分），于是，差值的不确定度就与测得值的不确定度几乎相等（刘彦标帖有大讨论）。计量的不确定度既然包括了被检仪器的不确定度，也就成了“测量”不确定度。而不是真正的计量不确定度。所以，不确定度用得最多的计量场合，测量不确定度与计量不确定度混淆了，乱套了。走走看看的质疑是有道理的。
       还有一个重要的问题是，研制场合如何评定不确定度。对此，GUM、VIM都没有涉及。要知道，测量的问题，根本上说是测量仪器的问题。没法给出仪器的指标，不确定度论就没有根基。VIM说由计量给出测量仪器的不确定度，这是没有一点知识的胡说。计量是抽样公证，除个别单值量具外，计量不可能给出测量仪器的性能指标。
-
       一个测量计量学领域的知识要点是：仪器研制、仪器计量、用仪器测量，这三大环节的贯通。误差范围（即准确度、准确度等级、最大允许误差、误差限）所以长期有效的使用，所以应用成功，正是由于误差范围概念的贯通性。误差范围在仪器制造场所确立，计量环节被公正，于是在应用测量中可以应用。就是说“误差范围”在三大环节是一致的、不变的；变了，就没用了。
       “真值”更是一贯的。一个真值，如1公斤，各种一公斤都一样。是黄金的一公斤，还是石头的一公斤没有区别；被测量的真值一公斤与计量标准的真值一公斤完全相等。而测量的本质，就是标准的真值代换被测量的真值。
        误差理论是成功的，正是“真值”“测得值”“误差范围”能贯通研制、计量、应用测量三大环节。
       不确定度的概念，美国人当初设计时只考虑测量环节（如B类评定凭说明书指标）。极少顾及测量环节，不能用于研制场所，这是其致命伤。
       人们测量是为求得被测量的真值，真值达不到，得知相对真值，也够用。只要误差范围满足要求，也就达到测量目的。不确定度论认为“真值不可知”“误差不能算”。“真值不可知”否定了人们测量需求的基础；否定“误差可求”，却用人家得到的误差自己来评定不确定度。真是无知加无耻。
-

史锦顺 发表于 2015-2-15 17:57
-
         njlyx先生问我的问题，有一个“是个什么具体的”，三个“是什么时候”。意思我大致明白，就是 ...

【计量的不确定度既然包括了被检仪器的不确定度，也就成了“测量”不确定度。而不是真正的计量不确定度。所以，不确定度用得最多的计量场合，测量不确定度与计量不确定度混淆了，乱套了。走走看看的质疑是有道理的。】

其中的“红字”部分本人明确赞同（现行的那个“混合体”的“计量（检定、校准）报告中的‘不确定度’”是个不伦不类的怪胎！它其实也不能算做“被检定仪器的‘测量不确定度’”）！ 但先生以为“走走看看”对此赞同吗？我以为他并不赞同！故而不明白他所提“问题”的求解“条件”究竟是什么？


爱因哈特先生最初提出“不确定度”时正是针对“测量系统”的“校准”(calibration)问题（就是先生所说的“计量”问题）。 后面“发展”了才到考虑一般的“测量结果”；再后来....胃口越来越大、涵盖力求无边、.....

njlyx 发表于 2015-2-15 20:07
【计量的不确定度既然包括了被检仪器的不确定度，也就成了“测量”不确定度。而不是真正的计量不确定度。 ...

诚如史先生所论，测试计量的“一切问题”其实都是围绕“测量误差范围R”而生！....只是以往对这个“测量误差范围R”的“实际含义”与“正当来历”缺乏确切的说法（尽管史先生对此不以为然）！.....无论是对于一套测量系统、还是对一个测量结果，理论上都不存在一个公正的第3方可以给出一个完全客观的“测量误差范围R”值！....只能是“责任者（也是收益者）自己‘评估’、‘申报’，然后由‘权威部门’加以‘审核’”而形成（有的也可能并未经过这种‘审核’）！---如此获得的“测量误差范围R”称为“测量不确定度”是适宜的。

至此或许才算明白njlyx先生认可的测量不确定度是什么，被测量的因素不能算在测量不确定度内，只有体现测量手段水平的那个分量是测量不确定度，测量手段的分量同被测量和其他影响量的合成量是不伦不类的不确定度；具体到用计量标准检定或校准，计量不确定度或称量值不确定度才是测量不确定度；

我不太同意有计量不确定度和测量不确定度之分，计量这个词是中国特色，VIM中只有measurement，测量有准确度高低之分，没有计量和测量之分，也不宜有计量不确定度和测量不确定度之分，两位先生称的计量不确定度很早以前的标准考核规范中是要求的，称为计量标准的不确定度；

我个人认为不存在放之四海而皆准的不确定度，不同情况下不确定度是不同的，检定和校准中测量结果的不确定度的意义第一用来表征被测量值的分散性，既然被测量、计量标准、应变条件都有贡献，当然应该包含所有分量，第二紧限判断、宽限判断时确定判断限在什么地方，至于JJF 1094中的三分之一原则，我不以为然，U和MEPV只有随机因素引起时是适用的，实际情况恰恰不是这样，系统性因素大于随机因素时误判风险会急剧增大。用测量仪器测量特定量时测量不确定度同他是DUT时的不确定度是不同的。

走走看看 发表于 2015-2-16 10:39
至此才算明白njlyxt先生认可的测量不确定度是什么，就是被测量的因素不能算在测量不确定度内，只有体现测量 ...

您对本人“认识”的评判大致不错！稍微“更正”如下——

1.  “校准”报告中的“测量不确定度”应该是只对“校准结果”负责的“参量”，其主体分量是所用“标准”｛“标准（参考）量”或“标准（参考）测量系统”}的“测量不确定度”，还有可能的就是“校准方案（过程）”的其他方面“不完善”（譬如，环境条件控制不理想、操作的不完美、...---指与“报告描述的情况不完全吻合”！）所引起的“分量”——只是大部分常规校准情形下，这些分量相对小到可以忽略；不应该包含与“被校准测量系统（器具）自身的‘随机变异’”相关的“成份”。
  
2.  “被校准测量系统（器具）”用于测量时所得测量结果的“测量不确定度”【也就是所谓“测量系统（器具）”的“测量不确定度”】应该由“测量系统（器具）”的“责任者”负责“评估”与“申明（报告）”——他应该会“重视”、但不会仅限于利用本次“校准”的“结果”，不可能由“校准”人员越俎代庖、仅凭一次“校准”结果给出！


说到底，“不确定度”是表达“本人水平”的“参量”，不是评说“别人水平”的“参量”。譬如，张三、李四分别对同一长度L进行“测量”，张三测得长度为L1=0.92m，李四测得长度为L2=0.91m——
   
    张三可以报告：L=0.92m，U=0.005m(99.7%)，李四可以报告：L=0.91m，U=0.005m(99.7%)；
   
    张三也可以报告：李四的测量误差△L=-0.01m，U=0.05m(99.7%); 李四也可以报告：张三的测量误差△L=+0.01m，U=0.05m(99.7%)；

    但张三不能说：李四的“测量不确定度”U=0.xxm(99.7%); 李四也不能说：张三的“测量不确定度”U=0.yym(99.7%)。除非他们哥俩好，邀请对方帮自己“评估”。

这可能是真正的分歧所在，您认可的测量不确定度是指测量水平的测量不确定度，我理解的测量不确定度是指测量结果的测量不确定度。

走走看看 发表于 2015-2-16 12:14
这可能是真正的分歧所在，您认可的测量不确定度是指测量水平的测量不确定度，我理解的测量不确定度是指测量 ...

各表吧。

包含量值自身“随机变化”影响的“不确定度”，我以为应该称之为“量值不确定度”，它的“责任”主体应该是“量值对象”的“供应者”，而不是“测量者”。

各行宜各司其职、各负其责，计量测试人员需要评估“量值不确定度”的“对象”应该只有那些测量基（标）准器。

njlyx 发表于 2015-2-15 12:17
“走走看看”以为他给出那个“测量不确定度”“含义”是“正解”！ 只是我等不上“道”，才感觉这 ...

1. 其中的U是个什么具体的“测量不确定度”？
是测量仪器测量计量标准的量值的测得值的不确定度，测量值可能是平均值，也可能是单次测量值，看文件如何要求

2. 其中的“测量误差 Δ ”是什么时候的东西？
是测量值同计量标准值差值，校准情况下不必计算，这里只是为了说明测量值在什么地方

3. 其中的“测量值”是什么时候的东西？
同1

4. 其中的“真值”又是什么时候的东西？
计量标准约定真值的定义值

走走看看 发表于 2015-2-16 15:19
1. 其中的U是个什么具体的“测量不确定度”？
是测量仪器测量计量标准的量值的测得值的不确定度，测量值 ...

【1. 其中的U是个什么具体的“测量不确定度”？
是测量仪器测量计量标准的量值的测得值的不确定度，测量值可能是平均值，也可能是单次测量值，看文件如何要求】

要看您这“测得值的不确定度”是如何取值的？——
如果是“单次测量值”，这“不确定度”取什么值？......假定“校准”测量只做一次（只是假定！），能否给出“单次测量值”的“测量不确定度”？---不会此时“没有‘测量不确定度’”吧？
“测得值”是多次测量的平均值时，这“不确定度”又怎么取值？

【2. 其中的“测量误差 Δ ”是什么时候的东西？
是测量值同计量标准值差值，校准情况下不必计算，这里只是为了说明测量值在什么地方】

【3. 其中的“测量值”是什么时候的东西？
同1】

【4. 其中的“真值”又是什么时候的东西？
计量标准约定真值的定义值】

“计量标准”应该是有个“参考值”（“最佳估值”？）Z0（叫“约定真值”？？）及相应的“量值不确定度”Us....其真值Z=Z0±Us（99.73%）。理论上，“真值”Z在各次“校准”测量时可能是不一样的---具体情况下或许可以忽略这各次的差别。.....您这“真值”是指Z0？还是Z呢？

是想说只测量一次是否还有标准偏差吧，我第一次参加计量考试这一题也答错了，答案是有，获得的方法有多种，这里不想说了，没什么意思，至于单次测量是否有不确定度，这个问题同您说的多次测量值完全相同的情况一样，不用再说，是那个真值不重要，只是概念性的，不确定度定义中的真值是什么这里就是什么。

其实您同我不用继续讨论下去了，完全不同的不确定度概念下是不可能有什么共识的。

走走看看 发表于 2015-2-16 20:42
是想说只测量一次是否还有标准偏差吧，我第一次参加计量考试这一题也答错了，答案是有，获得的方法有多种， ...

不至于那么菜鸟，问测一次结果的“标准偏差”。

不在一个频道，是无需问答了。

各安其好吧，愉快过年、羊年大吉！

　　“频道”不同没关系，不一致的观点得以充分发表其实应该是个好现象，技术研究需要这样的讨论氛围。大家都是针对《测量不确定度定义的探讨》，讨论的是不确定度的定义，那么就应该针对同一个定义的科学性和合理性讨论，就应该针对GUM、VIM或JJF1001给出的定义逐字逐句地讨论，而不能自己假设一个并非标准给出的定义，然后评判它的非科学性和非实用性，再转嫁到标准给出的不确定度定义身上。但，我不反对在指出标准给出的不确定度定义的不足之处基础上给出自己的定义建议。

刘彦刚 发表于 2015-2-5 07:14
我以为是VIM第三版出错了！在《中国计量》2014年第9期还发表了，我的《 慎防将包含区间误理解为被测量的 ...

请问刘先生，为什么我看到的 ISO/IEC GUIDE 99：2007（VIM) 同您提供的不同？见JJF 1001-2011  5.28  包含区间、5.29  包含概率

您的是官方正式版吗？还是JJF 1001-2011翻译错了？

　　1. 其中的U是个什么具体的“测量不确定度”？
　　2. 其中的“测量误差 Δ ”是什么时候的东西？
    3. 其中的“测量值”y是什么时候的东西？
    4. 其中的被测量Y的“真值”Z又是什么时候的东西？
　　四个问题提得非常好。这四个问题对理解不确定度与误差或误差范围的差别很有帮助。
　　1.根据JJF1001给“不确定度”的定义，不确定度是“测量结果的测量不确定度”的简称，这是勿容置疑的。因为测量结果是测量过程的产品，因此测量不确定度可以被延伸用于表述“测量过程的不确定度”。所以不确定度是测量结果或测量过程的，不是测量设备（包括测量标准）的，但测量设备的计量特性会给测量过程及其结果引入不确定度分量。
　　2.测量误差Δ，根据JJF1001的定义是“测量结果与被测量真值之差”，现在改为“测得值减去被测量参考值”。对于计量检定来说，被测量参考值就是被当作真值使用的计量标准值。因此由测量不确定度和测量误差的不同定义，可得出非常明确的结论，不确定度与测量误差是完全不同的两个概念，它们之间不能画等号。
　　3.“测得值”根据JJF1001的定义是“代表测量结果的量值”。重复测量中，仪器的每个示值都可以作为一个测得值，其算术平均值或中位值也可以作为一个测得值使用，用哪一个作为“测得值”完全由检定规程、校准规范、检测规范、图纸工艺等技术文件来决定。“测得值”是组成“测量结果”的一部分。“测量结果”是“与其他有用的信息一起赋予被测量的一组量值”，所谓“其他有用信息”就是指“测量不确定度”等。因此完整的测量结果包括“测得值和不确定度”两部分，仅仅给出测得值而未给出不确定度的检测报告无疑是残缺的测量结果，不完整的测量结果，相当于讲话只讲半句话，无法让人听懂。
　　4.“真值”的定义是“与量的定义一致的量值”。既然“与定义一致”就是理想的或理论上的量值，而不是测量实践能够获得的量值。因此测量实践能够得到的量值都是与“真值”相近的量值，实际测量活动得不到“真值”，只能无限趋近于“真值”，实践中的“真值”都是相对的，或者说都是真值的估计值。“不确定度”是真值所在区间的半宽，这里的“真值”就是与定义一致的量值，而人们实践中不能得到真值，只能得到真值的估计值，因此真值就在以真值估计值为中心，不确定度U为半宽的区间内，这与以测得值为中心，以测量误差Δ为半宽的区间并非是同一个区间，不可以混为一谈。

　　“不确定度”不是表达“本人水平”的“参量”而是表达测量过程或测量结果的参量，用81楼的例子来说：
　　张三、李四分别对同一长度L进行“测量”，张三测得长度为L1=0.92m，李四测得长度为L2=0.91m，张三报告：L=0.92m，U=0.005m(99.7%)，李四报告：L=0.91m，U=0.005m(99.7%)。
　　因为不确定度只与测量方案的信息有关，与其它任何东西都无关，所以张三和李四报告的不确定度相同，说明他们使用的测量方案完全相同，可信性完全相同。因为误差分析理论告诉我们即便同一个人用相同的方案测量，测量误差也会不同，何况他们不是同一个人，所以张三和李四报告的测得值不同完全正常。
　　但，张三报告：李四的测量误差△L=-0.01m，U=0.05m(99.7%)；李四报告：张三的测量误差△L=+0.01m，U=0.05m(99.7%)；这是不允许的。在量值溯源系统中他们的测量过程同处于一个高度，他们的测量方案可信性（不确定度）完全相同，谁也不是谁的“上游”，谁也不能以自己的测得值作为另一个人的测得值的“约定真值”评价对方。我们必须用他们共同的“上游”测量过程的测量结果当作真值来评判双方的测得值误差多大。如果“上游”L=0.930m，则张三李四的测量误差分别是-0.01m和-0.02m；如果“上游”L=0.890m，则张三李四的测量误差分别是+0.03m和+0.02m；如果“上游”L=0.916m，则张三李四的测量误差分别是+0.004m和-0.006m。在不知道上游测量结果之前两个人的测得值测量误差是多大谁也不知道，谁说的都不算数。
    张三李四不能评说对方的测量误差，但却可以评估对方的不确定度。张三可以说：李四的“测量不确定度”U=0.xxm(99.7%)；李四也可以说：张三的“测量不确定度”U=0.yym(99.7%)。并不需要他们私下交易哥俩好，只要知道双方的测量方案详细信息，包括张三李四和张三李四之外的任何人都可以凭测量方案的信息估计出他们两个人的测量过程或测量结果的不确定度，而测量方案的信息每个人都可以从作业指导书、图纸工艺、检测规范、检定规程、校准规范等技术文件中查得。

非常感谢，学习了

好好学习 好好计划