实测与忽悠-评UA评定(6)

                            实测与忽悠-评UA评定(6)   

                                                                                  史锦顺

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（一）CA(误差理论)的处理：实际测量与定量计算

    测量计量的误差理论派讲究实测，在实测的基础上进行定量的计算。具体处理方式如下。

1 计量

误差理论认为真值存在并可认识。误差是测得值与被测量真值的差距，测得值减真值是误差元，误差元构成误差范围，误差范围称准确度。测量的目的是获得准确度够格的测得值。

计量行业的作用是进行量值传递。量值传递的物质基础是基准与各级标准。基准是计量单位量值的复现，其标称值是国际定义值，其实际值是国际定义值的近似值，基准实际值与其标称值的偏差范围是基准的准确度。基准是当代准确度最高的相对真值。基准的标称值是一级标准的相对真值，上级标准是下级标准的相对真值，标准是测量仪器的相对真值。上级下级的误差范围之比为q，q远小于1。

计量的职责是判别测量仪器（或下一等标准）的合格性。计量的基础与必备条件是有够格的的计量标准。(q值小于1/4；频率计量q值小于1/10.)

检定测量仪器的操作如下：用被检测量仪器测量计量标准。记下N个测得值。检定测量仪器，N要大于10。设测得值为Mi。标准的标称值为B。

（1）计算平均值M(平)。

（2）用贝塞尔公式计算σ；除以根号N，得σ(平)

（3）计算系统误差w(系) = M(平) ―B

（4）系统误差范围W(系) =√{w(系)^2 +[ 3σ(平)]^2}

（4）随机误差范围为 W(随) = 3σ

（5）误差范围的实测值为

                    W(实验) =√[W(系)^2 + W(随)^2]

因系统误差与随机误差不相关，故取平方合成。

（6）用误差方程求误差范围（真误差范围）

                   W = W(实验)/(1-q)

或

        W = W(实验) + W(标)

式中W(标)是标准的误差范围。

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合格性判别

设被检仪器的误差范围指标是W(标称)，若

           W≤W(标称)

则被检测量仪器合格；若

           W＞W(标称)

则被检测量仪器不合格。

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接 1# 史锦顺 文

2 测量

测量场合分三种情况。

2.1 基础测量（常量测量或慢变化测量）

测量要用经过计量且在合格期内的测量仪器。测量的第一步是根据测量目的的要求，选用测量仪器。测量仪器的误差范围是已知的。

如果测量仪器不准确，责任在计量部门。测量者要看仪器的说明书，检查合格证，要正确使用测量仪器。测量者没有条件(没有标准)评定测量仪器的指标。

设被测量的真值为Z，测得值为Mi；测量仪器的误差范围（标称值）为W(B)

（1）测得值是M = M(平) =(1/N)∑(Mi)

（2）测量结果是M±W(B)

  即以平均值为测得值，而以测量仪器的误差范围为测得值的误差范围。

计算得到的σ，应该小于误差范围的1/3，否则是统计测量或测量仪器有问题。测量结果的表达可以不计入σ(平)的因素。

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2.2 统计测量

统计测量是快变化量的测量。选择测量仪器的误差小于变化范围的1/3以下。测量仪器误差可略，测得值的变化是量值本身的变化特性（量值分散性）。

（1）测量N次，记值Mi；

（2）取平均值作为测得值；

（3）计算单值的σ。σ是被测变量的统计表征量。

（4）以3σ为被测量值的偏差范围。不取σ(平)来表达量值。

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频率测量一般是统计测量。又因闪变噪声的存在，是发散型统计测量，要用阿仑方差或自偏差（参见史锦顺《新概念测量计量学》P38）。

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（二）UA的评定：忽悠

不确定度评定，条条框框很多，似乎很全面，实际是讲空话，走形式。不确定度论诬陷误差理论是理想的、定性的；实际上，误差理论讲实测，不仅是定性的，而且是定量的，是实用的；而不确定度论连定性的判别都做不出，不过是讲空话、走形式——是忽悠。

不确定度的A类评定，以被检对象当标准，逻辑错误；B类评定空话连篇，无实际内容。

有人可能说：不是有大量的样板评定吗？

好，我们来看看这些样板评定的表现。

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（1）A类评定，胡来。

GUM有个温度测量的例子。在不明确测量目的、不选择测量仪器的情况下，测量20个数据。数据及处理如下。

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96.90/98.18/98.25/98.61/99.03/99.49/99.56/

99.74/99.89/100.07/100.33/100.42/100.68/100.95/

101.11/101.20/101.57/101.84/102.36/102.72

（接下页）

接 2# 史锦顺 文

GUM就上列数据给出结果：σ=1.49℃；除以根号20，得标准不确定度u=0.33℃

温度测得值的平均值是100.14℃，变化范围是96.90℃到102.72℃。下半宽为3.24℃；上半宽是2.58℃。 如此大的变化是温度计问题吗？显然不像，最普通的水银温度计，误差也在0.2℃以下。从其0.01℃的分辨力来看，大概是优于普通温度计的电子温度计。数据的变化，应该是被测量的变化。温度变化范围是5.82℃，这是实实在在的温度变化区间。

这个问题，显眼是变量测量，是统计测量问题。用统计理论处理此问题，求到σ，就是温度分散特性；Δ= 3σ= 4.5℃是极限偏差。由此给出指标±Δ，即±4.5℃；实测数据20个，都在所给区间内，符合逻辑。

请看GUM的处理。σ除以根号20，得不确定度u=0.33℃，此为标准不确定度；按GUM常例，k取2，于是得扩展不确定度U=0.66℃. 即数据包含区间的半宽是0.66℃. 区间高端是100.80℃；区间低端是99.48℃。对照实际数据，高端排除7个数，低端排除5个数。

一共才20个数据，不确定度论算出的区间，竟只包含8个数据，而排除12个数据。什么置信区间？什么包含区间？置信不可信，包含区间不包含。最不可思议的是，评了一通，竟不知道结果是温度源的变化，还是温度计的误差。不确定度论的评定真不是东西！

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2 大量的样板评定的A类评定，对计量来说，是错把检定对象当标准，是错误的。

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3 B类评定的一项最主要的操作，是把测量仪器的误差范围（允差），除以一个系数，与其他项均方合成后，再乘一个系数（k=2），得到的扩展不确定度，其实就是把原来的误差范围再算一遍，本来就是或接近是误差范围（略小）。并无新鲜内容。

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4 A类评定的分散性，在常量测量的条件下，不过是测量仪器的随机误差，本来测量仪器误差范围（B类评定）已包含，这里是重复、多计。

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5 B类评定中的分辨力一项，原本包含在测量仪器的误差范围中，这里是重复、多计。

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6 在一些检定规程中，规定不确定度评定的结果，要小于示值允许误差的1/3，即可忽略，这使不确定度评定成为摆设，因为它不是计量的结果、不是计量合格性的判据，而其数据的下场是被忽略了事。

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计量测量归根到底还是要靠误差理论。计量，依靠标准；测量，依靠准确的仪器。测量计量的准确，依靠的是量值传递体系。

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总之，不确定度论的评定，实际是忽悠。废它也罢！