测量仪器的真值代换-评VIM第3版(5)

                           测量仪器的真值代换-评VIM第3版(5)

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                                                                                                     史锦顺

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测量仪器是测量的工具。人们通过测量仪器而认识量值，获得测得值。测量仪器必须具备一定水平的准确度。

测得值减真值是误差元，误差元的绝对值的最大可能值是误差范围，误差范围的褒称是准确度。

测量仪器的作用是实现被测量的真值同标准量真值的比较。比较的结果，显示为测量仪器的示值。测量仪器的示值，就是测量时测量者得到的测得值。因而测量仪器的示值的误差范围，就是测量时测得值的误差范围。

测量仪器在制造时，必须满足两项要求。第一项，对量程范围的被测量，能给出示值。第二项，给出示值的误差范围。

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要使测量仪器能给出准确度够格的示值，测量仪器必须有机内标准，又必须能比较。

比较的过程，是实现等量代换的过程。仪器的作用就是实现用标准的真值代换被测量的真值，人们由此而得知被测量的真值的表征值即示值，并且得知示值的误差范围。

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在测量仪器的研制中，关键一步是提出设计方案。测量仪器方案的核心是建立测量方程。

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建立测量方程的第一步是写出测量的物理公式。

物理公式是建立测量方程的基础。物理公式超脱测量误差，物理公式中的量值都是真值。物理公式是各种物理量真值之间的关系式。

测量是被测量与标准量的比较。写出测量的物理公式，就是写出了被测量的真值与标准量的真值的关系式。

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建立测量方程的第二步是写出测量的计值公式。

测量中用以计算的根据是物理公式，但所用的量，与物理公式中的量是有区别的，把这个区别标示出来，便是计值公式。常用的标志有两种：用m标示测量得出的值；用o标示认定的标准值或标称值。

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建立测量方程的第三步是把物理公式与计值公式联立起来，组成一个整体，这就是测量方程。

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测量方程的构成如下。

被测量Y由诸量X决定，Y是函数，诸X是构成Y的来源量。

在测量方程中，各量成对。被测量的测得值Ym与被测量Y是一对。被测量Y是客观存在，是真值，是常量；而被测量的测得值Ym是变量。决定Y的每个来源量X，各有一个Xm或Xo与其对应。若Xi与Xim对应，则Xi是常量，Xim是变量；若Xj与Xjo对应，则Xj是变量，而Xjo是常量。

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接 1# 史锦顺 文

设物理公式为：

           Y = f(X1,X2,……XN)                                                                   （1）

计值公式为：

           Ym= f(X1m/o,X2m/o,……,XNm/o)                                                （2）

式中斜杠“/”表示“或”。m表示测得值，o表示标称值。m/o表示或者是测得值m，或者是标称值o。例如X1m/o表示是X1m或者是X1o.

联立物理公式和计值公式，二者相除，得：

          Ym = [f(X1m/o,X2m/o,……,XNm/o)/ f(X1,X2,……XN)] Y           （3）

联立物理公式和计值公式，二者相减，得：

          Ym = f(X1m/o,X2m/o,……,XNm/o)-f(X1,X2,……XN) + Y            （4）

（3）式（4）式都是测量方程，依应用方便而选取。

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测量仪器的研制与误差分析中，必须用测量方程。赋值时，测得值是示值。通过测量方程，真值体现于示值中。或者说，通过测量方程，实现了标准的真值对被测量真值的代换。结果是用仪器示值表达被测量的真值。因为知道了示值，又知道了示值与真值的差距——误差范围，也就知道了真值的范围。

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测量方程的基础是真值的概念。测量方程建立了仪器示值与标准值的关系。测量方程给出的结果，是把被测量的真值，通过标准值、已知值等表达为被测量的测得值。于是便可实现用测得值来代换被测量的真值。

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讨论 真值与测量方程

1 测量方程的本质，是真值的关系式。

2 量值比较的基础是物理的平衡状态。平衡是真值作用的结果。测量方程是平衡状态的数学表达。

3 赋值，就是标出示值，示值是被测量对计量单位的比值。示值的本质是被测量的真值对标准量的真值的比较结果。

4 以测量方程为基础的误差分析，确定出测量误差范围。

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以上是误差理论者在进行测量仪器设计时的基本思路。这里的立足点是真值可知的观念。承认真值的存在，坚信真值是可知的，由是才能建立测量方程，才能进行误差分析，才能提出测量仪器的方案，提出部件及加工要求，才能制造出出测量仪器。

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否定真值可知的不确定度论，封杀人们认识客观量值即真值的可能性，没有办法用于测量仪器的设计。试问：不确定度论出世30年了，世界上有哪一台测量仪器是靠不确定度论设计的呢？没有的。过去没有，以后也不会有。无能无用的不确定度论，要它做甚？

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