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[概念] 关于建模的思考-评UA评定(10)

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发表于 2012-9-14 10:09:51 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 史锦顺 于 2012-9-14 10:14 编辑

                        关于建模的思考-UA评定(10)

                                                                                           史锦顺

-

不确定度论推行20年来,用得最多的场合是关于计量装置的不确定度评定。建模是其中的基础项目。

现结合压力表检定装置的评定的案例,对建模思考并评论如下。

-

(一)量值偏差与测量误差的统一表达

1 量本身的变化

设:被检压力表的示值所表征的压力值是温度T,敲打Q,数据处理S的函数:

                 P()=f(T,Q, S)                                                                                      1

量的展开表达

                P()=f(0)+ P/T×ΔT+ P/Q×ΔQ +P/S×ΔS               2

2)式可简记为
                     
P()= P(0)+ΔP()

                       =P(0)+ΔP(T) +ΔP(Q) +ΔP(S)                                                       3

-

2 测量误差

被检仪器接标准器

              ΔP()=P(测)-Z=P(测)-P(标)+ P(标)-Z

                          = P(测)-P(平)+ P(平) -P(标)+ΔP(标)

                          =ΔP()+Δ()+ ΔP(标)                              (4)

    写成相对误差的形式

                   δP=[ΔP()+Δ()+ ΔP(标)]/P                           (5)

-

  (接下页)

 楼主| 发表于 2012-9-14 10:16:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2012-9-14 10:20 编辑

1# 史锦顺 文


       3
量值偏差与测量误差的综合

以相对误差(5)的仪器测量前述的P(),测得值应为

                      P()=(1+δp)P()

                              =(1+δP)[P(0)+ΔP()]

                     P(测)= P(0)+ΔP()+P(0)δP

                             = P(0)+ΔP(T)+ΔP(Q) +ΔP(S)+ΔP()+Δ()+ΔP(标)

                    ΔP()=P-P(0)

故有

                    ΔP=ΔP(T)+ΔP(Q) +ΔP(S) +ΔP()+ΔP()+ΔP(标)                  6

   其中,ΔP()包含示值的重复性与分辨力两个因素。

-

    在上述表达中,(1)、(2)二式十分重要。求误差传递系数(又称灵敏系数),一定要求量值函数对变量的偏微分,而(3)式是各项变量总效果的表达。

-

(二)不能缺少量值关系式

不确定度论评定压力表检定装置的性能,所建立数学模型为:

                     ΔP =PP()                                                                                                                       7

模型应是量值函数关系。GUM上是例子也都是量值的函数关系。

现在的绝大多数评定,都给出如(7)的表达式,是不妥的。

分析误差,取微分等要从函数做起。直接写出的关系(7),不符合误差的定义,也不符合偏差的定义。它已是差分形式,不便于再对它取微分。许多作者对(7)式取微分,不符合微分的物理意义。要写(1)式,并对(1)式做偏微分。表达标准的作用,要写(4)式。

-

建模的标准作法是写出测得值的量值表达式。偏差传递关系取决于量值对变化因素量的偏微分。现在大量的评定直接写出微变量的关系式,不是好的表达方法。当分量以整体形式出现时,不出错;但一些场合,变量的作用是通过变化率(又称灵敏系数)而作用于总量,此时不写函数关系,极易弄错。我国一位著名学者,在一篇样板评定中就是这样弄错了传递因子(《误差与不确定度百论集》p206)。

-

 楼主| 发表于 2012-9-14 11:28:46 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2012-9-14 11:30 编辑

2# 史锦顺

(三)评什么

看到的压力计量方面的评定,有两类,同样的设备,一类是评压力表的示值误差的测量不确定度,一类是评定压力表检定装置的不确定度。这里面有多种混淆。本来,压力表的示值误差,就是压力表的允许误差的抽样值,弄出个“示值误差的不确定度”来,不知算是什么东西。而分析检定装置的性能,却又靠被检仪器的性能,不知是哪儿对哪儿。

-

仔细分析(6)式诸项,前5项都是被检测量仪器引入的,考核检定装置的功能,不该考核这些项目。最后一项是标准的问题,只有这一项是该考核的,但又考核不了,只能送检。

其实,单位里的建标,是购置、设立计量标准的问题,应是利用计量标准制造厂的成果,以及上级计量部门的公证 。因为不是本单位研制计量标准,因而没有必要去分析误差的构成,也没有必要建模,没有必要评定。说到底,一个使用计量标准的单位,是无法完成“建模”、“误差分析”、“考核性能”这些工作的。道理很简单,你这个单位没有比此标准高一个等级的计量标准,你干不了这些事。

不确定度论诞生以来,由于否定真值的可认识性,于是否定计量标准(相对真值,真值的代表)的作用,于是便产成了不确定度论特有的评定方式,即A类评定和B类评定。A类评定是用被检对象考核计量标准,逻辑错误;B类评定只是收集些信息,不搞实际测量,不可能有自己的、有效的判别。其思路的本质是抛开那个最最重要的代表真值的上一级计量标准。而没有上一级标准,你就考核不了本级标准。认真考虑一下,自从有不确定度评定以来,究竟干了些什么事,除了应付检查,哪里有实际效果。任何一个务实的计量工作者,都该认清不确定度论的说教与不确定度的评定的虚伪性。

-

(四)为什么说“A类评定是错误的”

压力表检定装置的重复性测量实验,是A类评定。

所进行的A类评定,是用被检仪器的性能来考察标准的检定能力,这混淆了手段与对象的关系,是个逻辑错误。

计量的目的是认识、评定测量仪器的实际计量性能是否符合其性能指标。认识与评定的基础是实测。怎么测,必须采用“孤立法”或称“分割法”。测量操作,必定包括两个方面,测量手段为一方,测量对象为一方。测量结果是两方面共同作用的结果,如果不“分割”、不“孤立”,就不能分别认识其中的一个方面。

计量装置的评定,不能用被检仪器,而要用比检定装置更稳定(随机变化小)、更准确(随机误差小,系统误差也小)的计量标准。

用计量装置去测量某量L,观察测得值的随机变化,由此来考察计量装置的随机误差,这就要求被测量L的稳定性要远优于计量装置。如果被测量L有变化,则说不清测得值的变化是被测量L引入的,还是计量装置引入的。A类评定以被检仪器为测量对象,而被检仪器的稳定性通常比计量装置差,这就没法考察计量装置的稳定性。

总的来说,A类评定用于考核计量装置,是错误的。

-

在使用仪器进行测量的场合,A类评定就是误差理论指导下的重复性测量。但要注意,只有常量测量,以平均值为表征量时,才能除以根号N;当测量是统计测量(快变化测量,或考核被检仪器的随机误差)时,不能除以根号N。因为单值的西格玛才是分散性的统计表征量。注意,《JJF1033-2008 计量标准考核规范》指出:计量标准的重复性要用单值测量结果的实验标准偏差来表示,这是对的,比不确定度论已有所清醒;但随后又说:“当测量结果由N次重复的测量的平均值得到时”,要除以根号N,这又退回到错误作法上去了。可见该标准已自相矛盾,其本质是并没理解单值的西格玛才是随机变量的统计表征量的本质,而这个本质与 是否以平均值为表征量无关。(求单值的西格玛,也必须进行多次测量。)

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