比较/分歧/评论-评VIM第3版(17)

                     比较/分歧/评论-评VIM第3版(17)

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                                                                                                                     史锦顺

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VIM第3版，说明当前国际测量计量界有学派之争，并声明不偏袒某一方。这反映出VIM第3版的开明态度。

有不同观点就要把观点摆出来，进行比较，显出分歧点，表明态度。笔者之评论，仅是笔者的观点。其实，在国际性的学术争论中，难以有一个代表真理的评判员。真正的判别是科学的实践，是摆事实、讲道理的讨论。评者必然有自己的观点；但不能认为自己就是对的，而认为别人的观点不值得考虑。你认为他错，要指出他错的原因，才能以理服人。

本文将18个月来发表的观点，再重点概括一下。一是对自己学术思想的总结与检查；第二是便于与网友交流，让没有看过老史文章或只读过一部分文章的网友，有个大致的了解。赞成与否只能由你自己做主，但老史的态度是认真的。

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    以下写法：CA为经典测量计量学之误差理论；UA为不确定度论；SA为史锦顺新概念测量计量学观点。

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（一）准确性法则

【CA】

1 计量的宗旨是“保障量值的准确可靠”（中华人民共和国计量法）。

2 一切测量仪器、计量标准都要给出准确度指标（可以是准确度等级、误差范围、最大允许误差或误差限）

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【UA】

  讲可信性，分散性，不讲准确性。说准确度是定性的，不允许用数字表达准确度。

【史评】

准确度这个术语，无论在历史上，还是在现实生活中，都是定量的。“度”本身就是数量化、定量的意思。不确定度论说准确度是定性的，既不符合文法，也不符合亿万台测量仪器都标有准确度指标的历史事实。把定量的准确度硬说成是定性的，这是胡说，是现代版的指鹿为马。

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【SA】

测量以测量仪器的准确保证测得值的准确，准确是测量的灵魂；计量以标准的准确保证测量仪器的准确，准确是计量的命脉。准确度是误差范围的褒称，用准确度来表征计量基准、计量标准、测量仪器、测量结果的性能指标，简明、科学，符合计量法，符合广大人民群众的习惯。

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（二）真值观

【CA】

经典测量学，对象是常量测量。真值概念是经典测量学的基础，对真值的认识是一切讨论的出发点和归结点。

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【UA】

1 真值不存在（VIM第1版，1984）

2 真值不可知（VIM第2、3版）

3 真值是和量的定义一致的值（VIM第3版）。

【史评】

量是时间、空间、物质、物体、现象的可定量确定的属性。这种属性的具体体现就是真值。真值是客观存在，真值是可知的。

真值概念的引入，是针对测得值而言的。真值就是实际值、客观值。不确定度论给真值下的定义，定义中包含定义，是个循环定义，是个逻辑错误。

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回复 1# 史锦顺

【SA】

真值就是实际值、客观值。对真值的认识，是测量计量的工作目标。真值是基础测量（常量测量）的概念；在统计测量（快变量测量）中，测量误差可略，测量得到的是被测量本身的变化，测得的每个值都是真值，只称量值，不必加“真”字。

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为适应理论与实用的要求，真值可以给出如下的定义：

量是时间、空间、物质、物体、现象的可定量确定的属性。真值是量与计量单位的比较结果。真值等于量与计量单位的比值乘计量单位。

测量仪器给出的值称测得值。测得值是量对标准量的比较结果。

真值是测得值的标准。误差是测得值对真值的差距。

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（三）误差论

【CA】

作误差分析时，误差指测得值减真值；给测得值标误差、给测量仪器标误差，用的是：极限误差、误差限、最大允许误差，准确度或 准确度等级。

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【UA】

1 误差是个理想概念。

2 误差等于测得值减真值，非正即负。

3 由于测量时真值未知，因此无法求误差。

4 VIM第3版定义误差等于测得值减参考值。

   【史评】

1 误差概念是现实应用的概念，是测量计量的核心概念。不确定度论对误差概念的这四条攻击与篡改，旨在否定误差概念。

2 不能一提误差就说非正即负。其实测得值减真值那个意义上的误差，只在误差分析中用。表征测量仪器与计量标准的误差，指的是极限误差、误差限、最大允许误差，都是绝对值。其前加正负号，表示范围。

3 测量仪器的准确度就是误差范围。计量法规定：任何测量仪器，必须计量合格，才能交易。测量仪器的误差范围，就是测得值的误差范围。任何测量者的任何测量，都是知道测得值的误差范围的。

测量者通过选用测量仪器，而使误差范围满足实际需要，这就够了，不必也不该去追求那个在误差范围内的更具体的误差值。“真值未知，误差不可求”一说，是测量佯谬，根本就不存在这个问题。

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4 把误差定义从“测得值减真值”，篡改为“测得值减参考值”，这是否定真值概念的产物，是历史性的倒退。由此便切断了测得值同真值的联系，无法说清一系列理论问题和实践问题。这是不能容忍的根本错误，大错误。况且，参考值多种多样，如此定义误差，必定形成理论与实际工作的混乱。

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【SA】

误差是测得值与真值的差距。误差是个泛指的概念，它包括误差元与误差范围这两个概念。误差元定义为测得值减真值，是个可正可负的量。误差分析一开始用误差元，而对测量结果、测量仪器、计量标准等的性能表达，都不能用误差元，而要用误差范围。误差范围定义为误差元的绝对值的一定概率意义下的最大可能值。误差元构成误差范围。随机误差元通过贝塞尔公式构成随机误差范围；各项系统误差构成系统误差范围。随机误差范围与系统误差范围合成为误差范围。

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接 2# 史锦顺  文
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（四）测量方程

【CA】

经典测量学的误差分析，立足于测量所用原理的物理公式。

【史评】

对物理公式直接进行微分，缺少对变量的分析，逻辑不顺。有时出现误差的正负符号的错误。好在误差都是先取绝对值再合成，因此并不形成分析结果的错误。但分析的逻辑问题，应该解决。结果对，思路顺，就更好。

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【UA】

不确定度论注意到了测量方程的重要性，写出输入量输出量等，但没有找到测量方程的表达方式。不确定度论给出的例子，不是测量方程，而是间接测量的量值关系式。测量方程必须给出测量仪器内部的结构方程。

【SA】

新概念测量计量学 的测量方程要点如下：

1 写出测量方案所依据的物理公式；

2 写出计值公式；

3 联立物理公式与计值公式，得测量方程。

分析测量方程中的常量与变量，对变量作微分处理或差分分析，得到误差元。由误差元而构成误差范围。

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（五）两种分散性

【CA】

误差理论讲σ有两种。单值的σ，记为σ(单)；平均值的σ，记为σ(平)。

贝塞尔公式计算出的是σ(单)，可简记为σ，则有

               σ(平) =σ(单) /√N =σ/√N

时频界1966年引入的阿仑方差，应用场合是变量测量。规定采样量N=100，但偏差值不除以根号N，用的是单值的西格玛，是正确的。

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   【UA】

    不确定度论，一律以σ(平)说事。也就是说：σ必须除以根号N，才是不确定度。

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（接下页）   

回复 3# 史锦顺  文
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【史评】

经典测量是常量测量，测得值的随机变化是测量仪器的不稳定性引入的。测得值要取平均值。平均值的分散性是σ(平)，也就是说，σ应当除以根号N。

在变量测量的情况下，变量的分散性的表征量是σ，而不是σ(平)。不确定度评定之A类评定，不分情况，无论是常量测量还是变量测量都除以根号N，这是不对的。有人解释说，你测量一次，除以根号1，还是σ，因此说除以根号N是普适的，也适用于N=1。这个解释不妥当，极易引起实际工作的误用。应知，单值的σ，与测量次数无关。为了得到稳定的σ值，N必须足够大。精密测量N必须足够大，频率界通常取N=100。其他测量，N也应当大于10。不除以根号N的σ，是单值的分散性。统计测量的对象是变量，变量的表征量是单值的σ。
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请注意，GUM在引入测量不确定度概念时，明确地说σ/√N 是不确定度。除以根号N才是不确定度，不除以根号N不是不确定度。因此，不确定度不能用来表征变量的统计结果。

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【SA】

新概念测量计量学，引入两类测量的概念。量分常量与变量，对常量与慢变化的测量称基础测量，而对快变化量的测量称统计测量。

基础测量，目的是认识量值，是求知量的真值。用测量仪器测量，示值的随机性变化由测量仪器的随机误差引起，求平均值，可减小测量仪器随机误差的影

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用平均值当测量结果，故用平均值的分散性，即以σ(平)来表征。

统计测量是快变量测量，要求的测量条件是测量误差远小于被测量的变化量。这时测得值的分散性，是客观量值本身的变化特性，只能用单值的σ来表征，不能除以根号N。测量结果即使用平均值，表征分散性也还要用单值的σ。

检定测量仪器时，测量仪器是对象，对象的特性要如实反映，而不可缩小，因此，要用σ，而不可用σ(平)。对测量仪器的检定是统计测量，要用单值的西格玛。

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（六）区间的概念

【UA】

确定度是包含区间的半宽。

包含区间不需要以所选的测得值为中心

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（接下页）

接 4# 史锦顺  文
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【史评】

VIM第3版说的包含区间不需要以所选的测得值为中心，这个说法不对。

1 包含区间的来源量

不确定度的区间来自扩展不确定度。测得值为M，扩展不确定度为U，则测量结果为：

              L=M±U                                                                       （1）

2 包含区间的表达式

（1）式写成区间形式为

             [-U,U]                                                                             （2）

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  由（1）（2）式可知。区间必为对称区间，而且，区间的中心必是测得值。

区间（2）式以（1）式为基础。（1）式的物理意义是量值L必须包含在以M为中心的区间代数式（1）中，区间式（2）不过是（1）式的另一种表达形式，因此（2）式也必须以测得值为中心。

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【SA】

测量计量学中，存在两种区间概念。

误差范围是误差元的绝对值的一定概率意义下的最大可能值。由此可给出误差范围的基本公式：

                         R=│r│max=│M-Z│max                                 （3）

其中，M是测得值，Z是真值。r是误差元，R是误差范围。

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对计量，解得测得值范围：

                        M=Z±R                                                                （4）

又可表示为区间：

                        [Z-R,Z+R]                                                              （5）

这是以真值为中心的测得值的可能值的区间。

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对测量，解得真值范围

                        Z= M±R                                                               （6）

又可表示为区间

                       [M-R,M+R]                                                              （7）

这是以测得值为中心的真值的可能值的区间。

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由上可知，一个是以真值为中心的测得值区间，计量用此区间概念；另一个是测量用的区间概念，这个区间，是以测得值为中心的包含真值的各种可能值的区间。

测量计量的区间，都必须是有中心的对称区间。-

（七）置信概率

【CA】

取3σ为随机误差范围，正态分布条件下，置信概率99.73%

【UA】

取2σ为扩展不确定度，正态分布条件下，置信概率95.45%

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回复 5# 史锦顺
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【史评】

经典理论用了几百年的3σ，不确定度论冒然改成2σ，把置信概率从99.73%降为95.45%，不当。

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（八）测量计量理论的三大功能

作为测量计量学的理论，必须同时具备三项功能；

1 设计功能：为设计测量仪器、设计计量标准提供指导；

2 计量功能：为计量的操作提供理论指导；

3  测量功能：指导测量操作，表征测量指标。

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三项功能的理论基础是：说明什么是准确、怎样表达准确、怎样实现准确。测量计量理论的根本是测得值与真值的关系，即误差的概念。

测量的根本任务是认识客观存在的量，即真值。人能得到的是测得值，因此，认识测得值接近真值的程度即误差，表达误差、减小误差就是最根本的课题。计量是对测量准确性的保证。计量理论同测量理论相通，而要求更高。误差理论是测量计量的基本的、必备的、正确的理论。

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六轮系列讨论，以大量篇幅论述了SA在真值问题上的基本观点、在误差概念上的基本观点和理论。说明了误差理论在测量仪器设计中的应用方法，说明如何表征计量，如何表征测量。大量论证说明，CA即误差理论，具备三大功能；SA即新概念测量计量学继承发展了误差理论，三大功能更完善。

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我们再看看不确定度论。它否定真值的可知性，否定误差可求，于是堵塞了人们正确认识量值之路。它不能用以设计；它不能据以进行计量；它无法表达测量的准确性。它没有该有的那三项功能。

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本六轮系列讨论，计108篇短文，归根结底一句话：不确定度论该废除！

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学习了。      
      VIM 3是包含不同观点的折中方案, 2007年10月15日，时任国际法制计量委员会委员，美国国家标准与技术研究院﹙NIST﹚的charles D．Ehrlich博士应邀来中国计量科学研究院作报告，题目是“国际计量学指南联合委员会工作组的活动情况” ，其中重点介绍了国际计量学基本词汇、通用术语﹙VIM﹚的制修订情况。该报告具体内容可见2008年《中国计量》杂志第1期89页《国际计量学指南联合委员会对GUM和VIM修订情况的介绍》一文。报告中指出“在修订中遇到了很大困难，其核心问题是：关于“测量”、“值”与“真值”、“测得值”与“测量结果”、误差等术语的概念还有不同认识，且如何认识测量还存在分歧。
     国际上目前有三种观点 (1)经典的方法；(2)GUM关于不确定度的方法； 3)IEC关于不确定度的方法。还有一种就是折中观点——约定值混合法(Conventional Value Hybrid Approach to measurement，CVHA)，结合了(1)经典的方法和(2)GUM关于不确定度的方法。目前VIM3和我们都是用的折中的方法。
    大学里学的是误差理论，工作中用了10年的误差理论，又学用了10年的不确定度理论。

学习了。      
      VIM 3是包含不同观点的折中方案, 2007年10月15日，时任国际法制计量委员会委员，美国国家标准与技术研究院﹙NIST﹚的charles D．Ehrlich博士应邀来中国计量科学研究院作报告，题目是“国际计量学指南联合委员会工作组的活动情况” ，其中重点介绍了国际计量学基本词汇、通用术语﹙VIM﹚的制修订情况。该报告具体内容可见2008年《中国计量》杂志第1期89页《国际计量学指南联合委员会对GUM和VIM修订情况的介绍》一文。报告中指出“在修订中遇到了很大困难，其核心问题是：关于“测量”、“值”与“真值”、“测得值”与“测量结果”、误差等术语的概念还有不同认识，且如何认识测量还存在分歧。
     国际上目前有三种观点 (1)经典的方法；(2)GUM关于不确定度的方法； 3)IEC关于不确定度的方法。还有一种就是折中观点——约定值混合法(Conventional Value Hybrid Approach to measurement，CVHA)，结合了(1)经典的方法和(2)GUM关于不确定度的方法。目前VIM3和我们都是用的折中的方法。
    大学里学的是误差理论，工作中用了10年的误差理论，又学用了10年的不确定度理论。

学习了。      
      VIM 3是包含不同观点的折中方案, 2007年10月15日，时任国际法制计量委员会委员，美国国家标准与技术研究院﹙NIST﹚的charles D．Ehrlich博士应邀来中国计量科学研究院作报告，题目是“国际计量学指南联合委员会工作组的活动情况” ，其中重点介绍了国际计量学基本词汇、通用术语﹙VIM﹚的制修订情况。该报告具体内容可见2008年《中国计量》杂志第1期89页《国际计量学指南联合委员会对GUM和VIM修订情况的介绍》一文。报告中指出“在修订中遇到了很大困难，其核心问题是：关于“测量”、“值”与“真值”、“测得值”与“测量结果”、误差等术语的概念还有不同认识，且如何认识测量还存在分歧。
     国际上目前有三种观点 (1)经典的方法；(2)GUM关于不确定度的方法； 3)IEC关于不确定度的方法。还有一种就是折中观点——约定值混合法(Conventional Value Hybrid Approach to measurement，CVHA)，结合了(1)经典的方法和(2)GUM关于不确定度的方法。目前VIM3和我们都是用的折中的方法。
    大学里学的是误差理论，工作中用了10年的误差理论，又学用了10年的不确定度理论。

      不好意思，多发了2个回帖。

      JJF1001-2011《通用计量术语及定义》的主要起草人金华彰老师的博客中说：

       “从过去我国制定的JJF1001-1998规范的指导思想来看，基本上和VIM第三版的思路是一致的，结合我国的实际情况，在我国实际上巳采用了第4种方法，我们既强调采用测量不确定与国际上一致，同时为适应检定﹑校准工作，采用了测量误差方法作为法制计检定的评定方法，一方面控制计量标准器与被检计量器具测量准确度的关系，同时以计量器具最大允许误差作为规程﹑规范所允许的误差极限值。如在我国《测量仪器特性评定》JJF1094-2002技术规范中，5.3.1.4条测量仪器示值误差符合性评定的基本要求中规定，对测量仪器特性进行符合性评定时，若评定示值误差的不确定度满足下面要求，则可不考虑示值误差评定的测量不确定度的影响。评定示值误差的不确定度与被评定测量仪器的最大允许误差的绝对值之比，应小于或等于1:3，即被评定测量仪器的示值误差在其最大允许误差限内时，可判为合格。在JJF1001-2011新修订的规范中，同样保留了这种思路，在第7章测量仪器的特性中，保留了原有的固有误差﹙7.30条﹚﹑引用误差﹙7.31条﹚﹑示值误差﹙7.32条﹚，因为在我国计量检定规程中，作为计量器具法制管理的重要技术依据，基本上还是采用最大允许误差作为考核计量器具性能的主要指标，包括新制的、使用中和修理后的各种情况。最近我查阅了十大计量专业共18份检定规程及少量校准规范，大部份都在2010-2011年制订，95%都是用误差进行评定的。确实这种方法既能与计量器具产品标准相协调一致，实际应用上也十分方便实用，这相当于第四种方法中的第二次测量活动。”