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[概念] 测量结果表示:Y=y±U,中Y值得理解~跟大家讨论一下

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OceanLU 发表于 2013-2-1 11:59:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
测量结果表示:Y=y±U,中Y值得理解~跟大家讨论一下
书上原话:被测量的值Y以一定的概率落在(y-U,y+U)的区间内.
这个"被测量Y值"是不是可以理解实际真实的测量值,是真值得意思吗?

有点疑惑
大侠 发表于 2013-2-1 16:58:10 | 显示全部楼层
我的理解:y是测量结果,也就是被测量的估计值。真值不可测得,只能无限逼近。
规矩湾锦苑 发表于 2013-2-2 00:42:03 | 显示全部楼层
  测量结果表示:Y=y±U的理解,书上原话:“被测量的值Y以一定的概率落在(y-U,y+U)的区间内”似乎有点问题。
  Y=y±U,Y代表被测对象的被测量,y是对被测量测量后得到的测量结果,U是被测量测量结果的扩展不确定度。
  把Y=y±U解释为“被测量Y以一定的概率落在(y-U,y+U)的区间内”,就意味着把扩展不确定度U解释为“误差范围”的最大误差值Δ,把最大误差和扩展不确定度画了等号。如果换成最大误差,则Y=y±Δ可以解释为被测量Y的测量结果y处在(y-Δ,y+Δ)的区间内,现在是U不是Δ。 
  Y=y±U应该解释为被测量Y的测量结果y的扩展不确定度在一定的概率下为U,即测量结果的可疑度(或反过来说可信度)在一定的概率下半宽为U。实际上不一定“被测量Y以一定的概率落在(y-U,y+U)的区间内”,y落在什么区间内,一定要知道最大误差是多少,需要另一个更准确可靠的测量来得到测量结果作为y的约定真值,才能知道Y的这个测量结果y到底落在什么范围内。
史锦顺 发表于 2013-2-2 14:59:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2013-2-2 15:25 编辑

这个提问是个必须回答的问题。但我认为,世界上没人能回答得圆满,因为这是个没解的问题。有谁自负,说他可以解释,那他必然陷入无法说清的矛盾之中。有谁不服气,咱们就辩论辩论。

原因很简单,那就是:不确定度理论本身不过是美国的几个人,为了否定误差理论而编造出的一些空话、废话、错话。1993年国际计量委员会投票,共18个委员,16票反对。过了不久,又通过了,随后,七个国际组织(现已是八个)联合推荐,中国则是不顾一些名家(例如中国计量科学研究院的马凤鸣、钱钟泰等)的反对,硬性推行。这种不鉴别是非的所谓“国际接轨”,实在不应该。其结果是,二十年来,除了产生大量思想认识的混乱与具体工作的失误,没有任何好作用。

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一些宣讲不确定度的人,只会背书,不去想客观问题,回答不了提问;只会说:“我听上边的,我受训时,学的就这样”。自己弄不清楚,还要硬着头皮教人家。真无奈,真可怜。

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本网本栏目,吴玉宝网友问:“不确定度到底是什么?”(今天载本栏目第13页,过几天可能变成14页)2011113日提出,到317日,两个多月共有85帖参加讨论,结果是各有其词,不可能有共识。其中,规矩湾锦苑先生说:“不确定度不能与测量结果相加减,只有误差或者误差变动的上下限才可以与测量结果相加减”,即不能把不确定度U与测得值用加减的形式连在一起。看了今天规矩湾先生的帖子,先生的观点,颇具一贯性。总之先生认为误差理论与不确定度理论是各行其职的两回事。但先生的具体回答,既违背了不确定度理论,也违背了误差理论。

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说“不确定度与测量结果(准确说是测得值),不能相加减”,那不确定度U怎么与测得值联系?这个观点,仅符合先生自己的两套理论并行说,是不符合不确定度论的原意的。不确定度要用,就必须与测得值相加减。创造不确定度理论本来的目的就是代替误差理论,不确定度U不与测得值相加减,不确定度理论就没用存在的价值。

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VIM3版的2008版与2012版都说:测量不确定度是包含区间的半宽,而包含区间以一定的概率包含真值。先生的总观点是误差理论与不确定度理论都对,这里怎么不承认VIM的说法?我奉劝先生一句:不确定度理论与误差理论是相互对立的两种理论,只能认定一种正确,骑墙是不行的。当然,认为只有不确定度理论正确,更不行,因为不确定度理论不符合事实,没有道理。

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最近,讨论FS的含义,我查了美国最著名两家测量仪器公司的多种精密仪器的技术说明书,令我十分惊讶:在我们中国被说的得天花乱坠的不确定度理论,在美国的这两家公司,一家竟不予理睬,一家敷衍。安捷伦(Agilent)公司(由著名的HP公司的仪器部改组而成)2012年的技术说明书, 大量测量仪器的性能指标,标写的都是准确度,准确度栏中填写的都是误差范围。我数了一下,一本说明书竟有74个准确度,而有三百多个误差范围的数值,好像世界上根本就没有不确定度一说。于是,我恍然大悟,不确定度论能迷糊全世界,却骗不了他的本国仪器厂家——根本就不理不确定度论这一套。

  另一大厂家是福禄克(FLUKE)公司,其样本标的也是准确度,也是标着无数的误差范围。也还是误差理论的那一套。查看其校准部,称曰:校准不确定度。这引起我的极大兴趣,我很想弄明白认可不确定度的校准部门,怎样处理它本公司的仪器的误差范围指标。终于找到一句话:仪器标的误差指标就是不确定度,本公司为对用户负责,置信概率一律取99%。即除了在计量部门把准确度换说成不确定度外,其他一切照旧。

呀!原来如此。不把不确定度与误差范围看成一样或近似相等,就没法理解,没法计量。相信不确定度论的朋友们该想一想,不把U看成误差范围,怎能计量?特别该想一想,为什么美国人臆造的不确定度论能蒙骗许多中国人,却懵不了美国人自己???

 楼主| OceanLU 发表于 2013-2-2 16:40:20 | 显示全部楼层
我又彻底被搞晕了,本来还想看书终于搞明白了,
现在又昏了
我就想知道我理解对不对?
因为公司系统计算是:MPE include the deviation and the uncertainty
MPE>测量误差+不确定度,就合格
举个例:
恒温炉是200摄氏度,传感器显示201摄氏度,MPE是3摄氏度
公司系统判定合格的话是:3>201-200+不确定度
我理解意思就是:(201-200)+不确定度 我现在的检定水平测量出的值可保证有95%可能性它是小于MPE值
不知道这样理解有没有问题,求指导!
规矩湾锦苑 发表于 2013-2-2 23:35:22 | 显示全部楼层
回复 4# 史锦顺

  VIM第3版的2008版与2012版说“测量不确定度是包含区间的半宽,而包含区间以一定的概率包含真值”应该是正确的,这正是说明了不确定度与测量误差的本质区别。
  VIM的这段话意思是,以一定概率包含真值,其包含区间的半宽就是不确定度。要注意的是以一定概率包含“真值”,而不是以一定概率包含“测量结果”。以一定概率包含“测量结果”的是“误差范围”,不是“不确定度”。认为“被测量Y的测量结果y以一定的概率落在(y-U,y+U)的区间内”,就意味着把不确定度U和“误差范围”的最大误差值Δ画了等号。如果像这样解释不确定度,那就的确误差和不确定度就重叠了,两者只能取其一,怎么样解释都无法解释清楚不确定度。
  福禄克(FLUKE)公司,其样本标的是准确度,也就是标着误差范围,但是向顾客解释说“仪器标的误差指标就是不确定度,……即除了在计量部门把准确度换说成不确定度外,其他一切照旧”显然是一种误导,是乱解释,是典型地把不确定度与误差范围混为一谈划了等号。我认为之所以产生“不把U看成误差范围,怎能计量?”的疑问,关键问题仍然是把判定测量结果品质好坏的“准确性”和“可信性”两个参数混为一谈,“明”换概念。
史锦顺 发表于 2013-2-3 10:56:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2013-2-3 10:59 编辑

回复 5# OceanLU

一个计量工作者,要把计量中的问题弄清楚,是个很正确的想法。但你的问题,触及到当前计量界的敏感的神经。一个问题,马上会引起一场争论,仅仅我与规矩湾锦苑的争论,就可能有几十个来回。以前我和他的争论,最后一帖,基本上都是他的。不是我不想再说,只是我要写其他文章,没法奉陪。同时也想把问题挂挂,以后有机会再谈。我和他的争论,绝不是争强斗胜,而是误差理论与不确定度理论两大学派争论的一个缩影。

你所从事的温度计量,一般来说是变量测量,即统计测量。这是和经典测量理论中讲到的常量测量,例如长度测量、质量测量,不一样的。比如,测量N次,算西格玛时该不该除以根号N,就是个大问题。

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你的测量,要讲清楚,才好帮你分析。

1)测量目的是什么?检验恒温炉还是检定温度计?

2)恒温炉、温度计的指标是多少?“传感器”就是温度计吗?

3)测量多少次?

4)怎样算的西格玛?

5)怎样评的不确定度?不确定度包括那些项?

6)你所说的误差,是温度计的示值减恒温炉的标称值吗?

7MEP这个符号应该是最大允许误差,你这里是指谁的MEP?

8MEP 怎么包括测量误差与不确定度?

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你的问题可能的解答有如下几种:

1 GUM(国际标准,测量不确定度导则,也引为我国标准):

不确定度与真值没有关系。不得把不确定度与不可知的真值扯在一起。据此,你的理解不当。

2 VIM 2008版(国际标准,计量名词术语,也引为我国标准)

不确定度是包含区间半宽,包含区间以一定概率包含真值。据此,你的理解正确。

3 在实用中,例如美国福禄克公司,把不确定度当误差范围看,那样,U就是误差范围,测得值加减误差范围,就是真值的可能存在范围。据此你的理解正确。

4 测量仪器的U,计量标准的U,检定过程中的被认为是“可信性”的U,各不相同,不知你的U是哪个U,因此不好回答。

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如果一定让我表态,我的意见是:不确定度理论根不正,逻辑混乱,要弄清不确定度理论,不可能;我上次说的美国的两家大测量仪器公司对不确定度的态度,足可证明人们对不确定度理论的藐视。

还是学点误差理论,那是真学问。工作中,见到“不确定度”,还得处理,就把不确定度当误差处理。美国的福禄克这样干,河南省计量院的检定证书就写着“不确定度(准确度)”,国家计量院的原子频率标准,一会叫准确度,一会叫不确定度;美国的原子频率标准,叫了二十年不确定度,2011年又叫不准确度了。那些权威们都把不确定度就看成误差范围,一个普通的计量工作者实在没法参透不确定度到底是什么东西,只好把不确定度当做误差范围。事实上,不把不确定度看做误差范围,就没法工作。除非只是背书。

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规矩湾锦苑 发表于 2013-2-4 01:13:38 | 显示全部楼层
回复 7# 史锦顺

  非常赞成史老师关于我和史老师之间的不确定度讨论并不是为了争强好胜,我一直对史老师对科学孜孜不倦的追求抱着崇敬之心,我认为我们的讨论是对如何理清误差理论与不确定度理论关系,如何正确解释误差和不确定度的讨论的一个缩影,是非常有益的讨论。
  对于史老师评估我的观点,我的回复是:
  1.按GUM(国际标准,测量不确定度导则,也引为我国标准):
  我的意见并不是不确定度与真值没有关系,反对把不确定度与不可知的真值扯在一起。我在6楼说,以一定概率包含真值,其包含区间的半宽就是不确定度。要注意的是以一定概率包含“真值”,而不是以一定概率包含“测量结果”。以一定概率包含“测量结果”的是“误差范围”,不是“不确定度”。认为“被测量Y的测量结果y以一定的概率落在(y-U,y+U)的区间内”,就意味着把不确定度U和“误差范围”的最大误差值Δ画了等号。但并不反对不确定度与真值存在着关系,这个关系是:“不确定度”是以一定概率包含“真值”的区间宽度(半宽),而测量结果的“可疑度”就是用这个半宽来定量表示。这里一定要注意这是“宽度”而不是真值或测量结果的大小,宽度和大小完全是两码事。
  2 按VIM 2008版(国际标准,计量名词术语,也引为我国标准)
  不确定度是包含区间半宽,包含区间以一定概率包含真值。这个理解我认可是我的观点。
  3 在实用中,例如美国福禄克公司,把不确定度当误差范围看,那样,U就是误差范围,测得值加减误差范围,就是真值的可能存在范围。我的确认为福禄克错误地把不确定度U当成是误差范围最大允许值Δ了。
  4 测量仪器的U,计量标准的U,检定过程中的被认为是“可信性”的U,各不相同,不知你的U是哪个U。
  我认为测量仪器和计量标准属于“物”,物是客观存在着的,其特性也客观存在着,因此测量仪器和计量标准不存在不确定度U。但是测量仪器和计量标准客观存在着的计量特性会给测量过程和测量结果引入标准不确定度分量,为了便于表达可以简称其引入的不确定度分量为测量仪器和计量标准的不确定度,可是简称为测量仪器和计量标准的不确定度并不属于测量仪器和计量标准,而仍然属于测量过程或测量结果的不确定度的一部分。
  检定过程是使用计量标准测量计量器具的一种特殊测量过程,因此检定结果也就是一种特殊的测量结果,测量结果和测量过程不是“物”而是“事”,作为“事”必然就存在着“可信性”程度大小的问题,因此测量结果和测量过程,即检定结果和检定过程必然存在着“可信性”,存在着不确定度U。
  “物”和“事”均有各自固有的“特性”,即计量标准、测量仪器、测量结果、测量过程均有自己的固有特性,人们要认识其特性必须通过观察和测量得到,凡是测量必有误差,误差就是测量结果对真实的固有特性的偏离,所以误差=测量结果-真值。
  于是我们可以得出结论:计量标准、测量仪器、测量结果、测量过程均存在着测量误差;测量结果、测量过程也存在不确定度;计量标准、测量仪器不存在不确定度,但其计量特性会对测量结果和测量过程带来不确定度分量。
  5.赞成史老师关于误差理论是真学问的说法,我也赞成不确定度理论是真学问的说法。不能因为某些专家尚不能理解不确定度就否认不确定度理论的“真学问”本性。尚未参透不确定度到底是什么东西,无故把不确定度当做误差范围,这是一种混淆不同概念的错误做法,事实上只有把不确定度和误差范围(包括误差)正确加以区分,才能有利于测量工作。
tigerliu 发表于 2013-2-4 08:39:21 | 显示全部楼层
回复 3# 规矩湾锦苑


    请问那么当概率为100%时,不确定度是否就是最大允许误差了呢?
规矩湾锦苑 发表于 2013-2-4 16:12:52 | 显示全部楼层
回复 9# tigerliu

  还是要严格区分不确定度和最大允许误差,它们是性质截然不同的两个参数,千万不要去人为地画等号。虽然它们都是评定测量结果品质好坏的参数,但一个是测量结果的可信性,另一个是测量结果的准确性,尽管可信性越好准确性越好,准确性越好可信性也会越好,可信性永远都不能和准确性画等号。这就像评定一个物体的物质含量多少也有体积和重量两个参数,一个是体积,另一个是重量,尽管体积越大重量越大,重量越大体积也会越大,但体积永远都不能和重量画等号一样。
    当期之所以有的量友老是无法理解不确定度,我认为究其根本原因就是总想把不确定度和最大允许误差或误差范围画等号,只要把这两个术语一画等号,那就自然而然地认为不确定度是个多余,是个自相矛盾无法自圆其说的怪胎了,所以我是坚决反对把不确定度和最大允许误差画等号的,任何时候都不要画等号。
yzjl3420646 发表于 2013-2-5 08:44:57 | 显示全部楼层
史老还真是执着啊,一年多了吧。
对于楼主所说的“Y=y±U”我的理解如下:
1、被测量的真值是无法获得的。
2、我们可以用无限次测量的期望μ来估计被测量的真值。用Y来表示,即Y=μ 。
3、但是无限次测量是不可能存在的,因此我们以“无限次测量”这个总体中的一个样本“几次测量”的均值来估计无限次测量的期望μ 。即Y≈y
4、实际测量中又会产生一个新的问题——测量结果是分散的。如何使有限次测量的均值更接近无限次测量的期望?我们规定一个区间:[y-U ,y+U] ,赋予其与区间宽度相应的正态或者t分布的置信度,来表示无限次测量的期望Y可能存在的位置。
5、如此Y=y±U用函数的形式表示了这个区间,并以U的包含因子或置信因子表示区间的可信性。
chuxp 发表于 2013-2-5 16:56:14 | 显示全部楼层
楼主问了一个有关计量的最最核心的问题!在这个问题上,我非常赞同史老师的观点。
实际上,误差和不确定度理论在处理问题上有极为相似的数学处理方法,例如 合成,传播,数理统计方法等等。过去许多年都应用误差理论,大家在完成计量工作后,出具的结果基本都是各种误差形式,并根据误差给出最终是否合格的结论。计量检定的质量靠国家计量检定系统表和规程来保障,纵观多年工作,也没有什么明显的技术上的缺陷。近年来极力推广的不确定度理论倒是导致了诸多问题,大家可以冷静地分析问题所在,我有一个观点,就是如果不规范地滥用不确定度理论,将从根本上动摇我们计量工作的基本根基。
计量工作的最大特点是客观,也就是我们出具的数据必须是通过测量来获得的,而绝对不能通过诸如分析、推导、预计甚至估计之类的方法来获得!
看看楼主的问题,Y是经过物理测量后得到的,这个数据的客观性没任何问题。请大家注意考虑U的获取方法,是主观的,是用数学方法计算出来的,其中夹杂了各种分析、估计、乃至猜测。一个同样的量块,北京、上海、广东计量院完全有可能得到迥然不同的校准结果,因为不同的人员、不同的分析方法得到不同的结果是必然的!
滥用的情况还在迅速增加,大家注意近年新颁布的国家计量校准规范,对计量标准器的准确度要求部分,常常出现:标准器的扩展不确定度应小于或等于被校准的仪器扩展不确定度的三分之一,令人啼笑皆非!
chuxp 发表于 2013-2-5 17:13:40 | 显示全部楼层
想起来有次给某计量杂志审稿,稿件作者论述”田口方法“在计量校准工作中的应用。意思是检一台万用表,测量很少的数据,就可以依据田口方法,计算出大量其它检定点的误差数据,并用大量的实验数据来说明计算出来的数据的有效性。呵呵,实在不知道说什么好了。遗憾的是,被我否定的稿件最终还是在那里发表了。
    我还是坚持认为,计量工作的底线就是客观,无论如何,我们出具的数据都应该是根据物理测量来获得的。
chuxp 发表于 2013-2-5 17:20:34 | 显示全部楼层
另外,用扩展不确定度来评估仪器设备的准确度性能是不恰当的,存在诸多难以克服的缺陷,所以我们不应摒弃误差理论。
规矩湾锦苑 发表于 2013-2-5 17:54:22 | 显示全部楼层
  “一个同样的量块,北京、上海、广东计量院完全有可能得到迥然不同的校准结果”的现象是完全可能存在的正常现象,这个现象的出现说明了测量结果(校准结果)存在着不同的“误差”,误差的存在是客观现象,只不过是误差过大造成了被测对象的误判风险,测量结果的品质在“准确性”量化指标上出现了较大问题。
  解决这个问题就需要对三个测量结果进行仲裁。仲裁的方法是:
  首先,在“谁的测量结果更可信”的问题上达成统一意见,以大家共认的最可信的测量结果为准进行仲裁。这就要用到判定测量结果品质好坏的第二个量化参数“不确定度”。谁的测量结果不确定度小,谁的测量结果就最可信,就以谁的测量结果为准来判定被测对象的符合性。
  第二,当三家测量结果的测量不确定度基本一致,即可信性大同小异时,就应该再花钱花时间找一个比三家测量不确定度更好的测量方法重新测量,以重新测量的测量结果作为“约定真值”。三家测量结果分别与约定真值相减得到各自的“误差”,以误差最小的测量结果判定的被测对象符合性“胜诉”。
  第三,经过上述仲裁仍然不能达成一致意见时,对仲裁结果不服者可以上诉上一级质量技术监督部门仲裁,以上级质量技术监督部门的仲裁结果为最终裁定结果。
  从以上三个仲裁步骤可以看出,对于测量结果的仲裁权威性排序是:以上级仲裁结果作为仲裁依据排第一位作为终裁结果;以与“准确性”优于三家测量结果的“约定真值”相比较的“误差”最小作为仲裁依据排第二;以“可信性”最好(“测量不确定度”最小)的测量结果作为仲裁依据排第三。但是从仲裁的成本和所消耗的时间来看则完全相反,以可信性(测量不确定度)高低仲裁最优,以准确性(测量误差)优劣仲裁排第二,以上诉上级质量技术监督部门仲裁排最后。
史锦顺 发表于 2013-2-6 18:28:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2013-2-6 18:29 编辑

                          误差与不确定度对象不同说不成立

                                                                                                                                         史锦顺

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在学术讨论中,多次听到关于两个参数不同的说法。

不少人认为不确定度与误差不同,但不是对象不同,而认为是对同一特性的描述方法、表达方法不同。规矩湾锦苑先生有一套自己的主张,那就是误差与不确定度描述的对象不同,是两个参数。

规矩湾锦苑先生认为“误差与不确定度是两个不同参数”。他说过几遍的重量与体积的例子,这次他又说了一遍,可见很能代表他的观点:

“这就像评定一个物体的物质含量多少也有体积和重量两个参数,一个是体积,另一个是重量,尽管体积越大重量越大,重量越大体积也会越大,但体积永远都不能和重量画等号一样。”

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要说比喻的话,我也有个比喻。

物质量的多少,物理学中有“质量”一词,日常生活中有“重量”一词。

重量与质量是两个参数,还是一个参数,在历史上长期纠缠不清。

《新华字典》、《新华词典》、《现代汉语词典》(2002版)《计量知识手册》(1986版)都把重量解释为“物体重量是物体受地心的引力”,即是mg。这是重量与质量不同说。

国务院关于单位制的命令,1958年命令和1984年命令都明确:重量是质量的俗称,重量与质量表明的是同一物质特性,都是m。我在80年代发表“关于重量就是质量的答辩”一文时说:“重量与质量概念的混淆有国际性,感谢我国计量专家与计量领导部门澄清了这个概念”,此文在网上转载时,有一位网友告诉我:“重量就是质量”是国际计量大会的决议。于是我才知,是我见闻局限,高估了我国的计量专家。原来,混淆有国际性,澄清也来自国际性的决议

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前几天见到计量规范《JJF 1181-2007 衡器计量名词术语及定义》,内称:

“物体的重量是由于地心引力作用的结果。因而重量是一种与力具有相同性质的量。也可以称为重力,其大小为该物体的质量与物体所在地重力加速度的乘积”

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2007年的此项规范,比国务院1084年命令晚23年,比国务院1958年命令晚49年,竟还公然说重量是重力。瞪着眼睛说错话,而且编者是中国计量科学研究院的专家。可见,概念的统一,真难!

字典词典出错,也难怪,因为许多人读书时,教科书是那样写的。但错了,就是错了,没法掩盖。但是,国务院明令说重量是质量的俗称后,计量规范还要把重量说成是重力,太不应该了。不仅是违背国家规定,而且是极明显的错误。衡器是质量测量工具,衡器的市场应用是“称重”,是测量重量,因此,重量必然是质量,不可能是重力。况且,称重的结果的单位是千克(公斤)、克或吨,而不是牛()。衡器称量得到的是重量,也就是质量。能测重力的是拉力机,而不是衡器,典型的衡器——天平、杆秤,测量不了重力,重力加速度g 在测量中消掉了。在电子秤的测量中,重力加速度g起作用,但给出结果是单位为千克的重量。

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话回本题。

测量的目的是求得被测量的实际值、客观值,经典测量学称为真值。真值是可知的。这是根本点。由于测量仪器有误差,测量得到的值,即测得值,与真值有差异。测得值与真值的差距是误差。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。误差范围是测量仪器性能的指标,也是标准的性能指标。误差范围又叫准确度,是测量的水平、也是计量的水平。

人们用测量仪器进行测量。得到测得值,同时也知道了测得值的误差范围,因为测量仪器必须满足其指标(计量法保证)。测得值加减测量仪器的误差范围,就是测量结果。条件仅是正常操作、满足仪器的使用条件(主要是温度),并在计量后的允许使用期内。再说一遍:测量得到测得值,必然是已知误差范围。

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       (接下页)

史锦顺 发表于 2013-2-6 18:31:56 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2013-2-6 18:43 编辑

16# 史锦顺  文

要检查测量仪器性能是否满足其指标,就必须计量,那就是要有计量标准。计量标准的准确度远高于测量仪器,计量标准的值可以看做真值。用被检测量仪器测量计量标准,测量得到的值减标准的值,就是测量仪器的误差。测出的误差必须都小于误差范围的标称值,测量仪器才算合格。

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以上这些。就是测量与计量,或者说是误差理论的基本点。每个计量人员是多么熟悉呀。这是测量计量四百年的历史,是全世界计量人的成功的实践,是任何人也否定不的!

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世界上就出现了一件大怪事。那就是1980年代几个美国NIST的人,跳出来指谪测量计量理论的根本点。他们的基本论点是:

1 真值是不可知的;

2 误差等于测得值减真值,由于真值不知道,因此误差是不能求得的;

3 准确度是定性的,不是定量的。

这三条,是不确定度理论指谪误差理论的要点,详见GUM.。

这三条都是错话,毫无道理。详细驳斥这些谬论,不是本文的任务,该说的话太多,详见拙著《驳不确定度论一百六十篇集》(本网本栏目中有)。

这里要说的是,不确定度论的提出者就是要否定误差理论,说误差理论这也不行,那也不行,要用不确定度理论代替误差理论。这表明,不确定度理论与误差理论表达的是同一个对象,即测量计量的水平,包括测量仪器、计量标准的性能表达方式。不确定度论认为,大凡误差参与的一切领域都该由不确定度代替,如果说误差理论表达的是一种对象,不确定度表达的是另一种对象,不确定度论何必费力去攻击误差理论?

因为领域只有一个,那就是测量的准确性,因此两种理论是不可能并存的。

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1 如上,不确定度论攻击误差理论,是因为争夺同一领域。若各表其事,就不必说对方坏话。

2 宣传不确定度的GUM,没说一句各表一种特性的话。

3 我国的误差理论规范已30年不搞了。计量规范序言有句话:“暂用误差”。其义十分明白,就是要用不确定度代替误差。现在有人反对,慢慢来。最终要代替。

4 VIM 2004年版把与误差有关的术语,放到附录中,意味着准备取消。中国计量科学院院长潘必卿代表我国计量界,提出强烈不同意见,关于误差的条文才转入2008版正文。特别是,有几处提到真值的存在和可知。这体现了我国的意见。

4 不确定度推行三十年,世界上绝大多数的测量仪器的性能仍表达为误差范围(或称准确度、准确度等级、允许误差、误差限)

5 世界上没有一台测量仪器、也没有一台计量标准,同时标 误差与不确定度两种指标。这说明,用一个,就不能、或没必要用另一个。规矩湾锦苑先生在网上曾认可这一点,但仍坚持两种参数说,真奇怪。

6 主张不确定度与误差是两个不同性能指标而各行其职的,似乎只有规矩湾锦苑先生一人。谁赞成,请表态。

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规矩湾锦苑 发表于 2013-2-6 23:58:31 | 显示全部楼层
  不确定度和误差是描述同一个东西还是分别描述两个性质完全不同的两个东西,这的确是正确认识测量不确定度的关键点。
  如果认为不确定度与误差是对测量结果同一特性的描述方法、表达方法不同,那么本质上就还是描述的同一个特性,那当然测量不确定度就是一个多余,或者说不确定度和误差势不两立只能保留一个,这就是有人认为有了不确定度就应该淘汰误差,或者有人认为误差已经深入人心用得好好的,不确定度纯属添乱,坚决抵制不确定度,两种人员的分歧根源。
  事实上,不确定度和误差的确是判定测量结果品质好坏的两个不同的参数。任何产品的品质都会有若干个参数来判定其好坏,测量结果是测量过程的产品,同样准确与否的量化指标仅仅是其品质好坏的一个判定参数,但绝不是唯一的判定参数,测量不确定度就是测量结果品质好坏的另一个重要的判定参数,即值不值得相信,或者值得相信程度高低的量化判定参数。
  我并不想探讨重量和质量的定义差别,我的目的是想打个比喻,用一个物体所含物质多少的两个判定参数来比喻不确定度和误差,如果重量不妥换成质量也可。虽然一般情况下质量越大体积会越大,体积越大质量也会越大,但是体积和质量终归是两回事。同样误差越好不确定度越好,不确定度越好误差也会越好,不确定度和误差终归是两回事。
  老师说,“检查测量仪器性能是否满足其指标,就必须计量,……用被检测量仪器测量计量标准,测量得到的值减标准的值,就是测量仪器的误差。测出的误差必须都小于误差范围的标称值,测量仪器才算合格”肯定没有人反对,这就是“误差”的概念作用,评价仪器“准不准”的参数起到了作用。
  计量标准的值可以看做真值,但是计量标准同样有自己的误差,计量标准也仍然不是“真值”,计量标准的计量标准同样也不是“真值”,真值永远是相对的,真正的真值的确是无法获知的,只能是无限趋近于它,基于这一点也是计量科学不断进步和发展的动力。
  不确定度论决不攻击误差理论,相互之间并不是在争夺同一领域,它们之间的关系是在同一个计量领域(或测量领域)里相辅相成,从两个方面分别来考察测量过程和测量结果的品质好坏。
  不确定度推行三十年,世界上绝大多数的测量仪器的性能仍表达为误差范围,这是完全正确的。测量仪器是“物”,物是客观存在着的事实,不存在“不确定”当然也就不存在“不确定度”,当然也就没有必要同时标误差与不确定度两种指标。测量过程和测量结果是“事”,一件事就存在着是否存在和是否可信的问题,怀疑程度高低的问题,因此不确定度是用来判定测量过程和测量结果“可信性”的量化评定参数,不能用于评价测量仪器。
  我认为我的观点是对的,我相信我的观点会被越来越多的人所接受,呵呵。
史锦顺 发表于 2013-2-7 09:19:56 | 显示全部楼层

请注意本帖今日相邻的两个话题,一个是满度引用误差的问题,一个是相对误差值的表示的问题。但提问者用的都是U。而且可以方便地讨论下去,可见人们已习以为常地把不确定度U就看做是绝对误差范围。

引用误差是误差理论的概念。至今,VIM也只讲引用误差,而没讲过什么叫“引用不确定度”,为什么人们能够讨论下去呢,就是大家已公认所谓不确定度不过就是误差的另一种叫法,所以既然有引用误差,那就可以叫引用不确定度。

堂堂的国家规范中,在同一表格中写着“不确定度/准确度等级/允许误差”,符号“/”表示“或”,那就是,三者等效,后两项都是误差范围,第一项不确定度也就相当是误差范围了。

不确定度论提出以来,任何用不确定度的地方,都可用误差的概念来处理,而且是定量的、可实验测定的、可检查的。不确定度论的那些评定,实在是添乱,除引用误差理论的一些结果外,一些所谓的评定,或者错误(如用被检对象评定检定装置)或者凭空臆测(如对上级计量部门的可信度估计),没有任何可用的东西。不确定度理论不仅是多余的,而且是误事的(如一位网友反映的把经计量院检定合格的2%的微波功率计,评审组给评为不确定度8%,于是人们就不敢用了),有隐患的(我国火箭可靠性已达97%,而按不确定度论,测量仪器仅取可信性95%,此仪器在航天技术中无法用,用则有隐患)。

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不确定度论的好的出路是:不确定度只是一个新词,用以代替误差范围,而不改变误差理论指导下形成的一切作法。

对计量界,最好的办法,是宣布废止不确定度论。

既不可能废除误差理论(VIM2004版的尝试失败。误差理论是真理,取消它是那几个美国人的梦想,事实证明,无法实现),又不肯废止不确定度论,那计量界就还得混乱下去。至于误差理论与不确定度论各行其职的说法,只不过是个别人的折中与和稀泥,是幻想。

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chuxp 发表于 2013-2-7 10:13:52 | 显示全部楼层
本帖最后由 chuxp 于 2013-2-7 10:16 编辑

极为赞同规矩版主的:“因此不确定度是用来判定测量过程和测量结果“可信性”的量化评定参数,不能用于评价测量仪器。”这个观点!
    但是事实上,用户将仪器设备计量送检后,获得的证书上有一系列误差数据,这些数据表明仪器的准确度性能。麻烦的问题是每一个数据后面还跟着一个  “U",用户在实施检定或校准确认程序时,难免产生困惑。当前,大部分人处理时将具体误差值加上U的半区间宽度作为最大误差限,来评估仪器的准确度是否满足使用要求。很明显,不确定度仍旧被用于了准确度性能的评价。分析U的含义,是上级检定这台仪器时,测量结果的扩展不确定度,同一台万用表,送国家计量院或本县的计量所,这个U当然不会相同。然而,怎么说这个U与万用表的性能一点关系也没有啊!同一仪器送检不同单位,或两次不是同一个检定人员,或人员的技术观点发生变化,都会影响这台仪器的准确度性能,这点十分奇怪。
    所以,主观评估出来的所谓”扩展不确定度“在实际计量工作中广泛采用的意义非常值得商榷!
规矩湾锦苑 发表于 2013-2-7 10:42:19 | 显示全部楼层
本帖最后由 规矩湾锦苑 于 2013-2-7 10:48 编辑

  “不确定度”不仅仅是一个新概念,它和“误差范围”也的确不是一回事,它并不能“用以代替误差范围”。误差范围可以用于对测量过程的要求,也可以用于测量设备的要求,不确定度不能用于对测量设备的要求,测量设备不具有不确定度。
  有的国家规范在同一表格中写着“‘不确定度/准确度等级/允许误差’,符号‘/’表示‘或’”,这样写并不表示三者等效。在宣贯中特别强调了填表时选择的优先顺序是允许误差——准确度等级——不确定度。
  “允许误差”是对测量设备的计量要求,实际上就是测量过程对测量设备所允许的“误差范围”,是对测量设备最直接和最明确的量化要求,根据允许误差的大小,使用者和管理者可以直接判定该测量设备可否投入使用,所以填表时应该作为首选。
  当不知道人们对测量设备的允许误差要求时,应选择填写已知的“准确度等级”,使用者和管理者根据准确度等级仍然可以查找相关规定得到拟用测量设备的允许误差是多少,这虽然麻烦一点,仍然可以判定其可否投入使用。
  当既不知道测量设备的允许误差,又不知道其准确度等级时,应该通过重复性试验分析该测量设备给测量结果可能带来的不确定度,使用者和管理者根据其可能给测量结果带来的标准不确定度分量大小同样可以判定该测量设备是否可投入使用,只不过分析这个不确定度更为麻烦,所以应放在迫不得已的第三选择。
  另外,本帖子主题没有讨论引用不确定度、相对不确定度、绝对不确定度,讨论的是“测量结果表示:Y=y±U,表达了什么含义”。这个式子表达的含义只能是:Y是被测量,y是被测量Y的实际测量结果,U是测量结果y的扩展不确定度(可疑程度)。U绝对不能看作为测量结果的最大允许误差Δ,y也绝对不能看作为被测量Y的真值,y只能是测量结果。因此我说,“书上原话:被测量的值Y以一定的概率落在(y-U,y+U)的区间内”是错误的,错就错在“书上”把y当成了Y的真值,把y的不确定度U当成了y的最大允许误差Δ。
第三世界 发表于 2013-2-7 14:35:40 | 显示全部楼层
[img][/img]请教在cnas的GL02中的附录B里有个图形显示,不就是把测量结果和不确定度加起来的意思吗
第三世界 发表于 2013-2-7 14:40:24 | 显示全部楼层
不会发图,补图
@8MKV]1F7`16RENI438@(0U.jpg
sunhz 发表于 2013-2-7 14:50:27 | 显示全部楼层
没有权威的吗?
规矩湾锦苑 发表于 2013-2-8 00:27:13 | 显示全部楼层
回复 23# 第三世界

  你说的是CNAS-GL02:2006的附录B《校准实验室间能力验证计划的结果处理方法》的条款,目的是采用国际上普遍接受的En值来对校准实验室间的能力验证结果来进行评价。附录B说“En值并不表明哪个实验室的结果最接近参考值,它只表明其测量结果是否符合对实验室要求的不确定度”,“图形仅仅是一个数据的说明,可以宏观地比较所有实验室的结果及其不确定度。它们不代表对一个结果的最终评定(结果的评定由En值来确定)”。也就是说图形是个各实验室自认为的真值和真值所处区间对比图,并不能说明实验室的能力,实验室的能力由组织能力验证的实验室用En来评价。
  图中的◆是参加能力验证的实验室的测量结果,这些测量结果是参加验证实验室给出的自认为是被测量的“真值”,两头的延伸是参加验证实验室自己评估的其自认为的被测量“真值”的所处区间宽度,这是符合不确定度的定义。但是这个图反映的是参加验证实验室“自卖自夸”的行为,并“不代表对一个结果的最终评定”,“结果的评定由En值来确定”。可以看图中编号4和3的两个实验室,4号实验室自认为的真值◆更接近于0线,不确定度宽度比3号也窄很多。可是验证结果却恰恰相反,3号实验室验证合格,4号实验室验证结果不合格,必须立即整改,是所有6个实验室中最差的实验室。
  如果把不确定度宽度用“误差”或“误差范围”来理解,4号实验室的“误差范围”非常小,加以修正值后应该是非常优秀的实验室。可是,那个宽度不是“误差范围”,而是“可疑度”的大小,反过来说就是“可信度”的大小。4号实验室自吹自擂其测量结果多么准确可靠,遗憾的是它说的可信度那么强是假的,吹破了牛皮。测量结果准不准我们暂且不说,首先这样不诚信,吹大牛的实验室我们能够“相信它”吗?所以,不管它测量结果准不准,凭“不诚信”这一条它的能力验证就不能通过。
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