测量计量学的三个领域及不确定度论的混淆

               测量计量学的三个领域及不确定度论的混淆

                                                                                                                                         史锦顺      

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一种学说，明确自己适应的领域，是个前提性的问题。

测量计量学对应的是如下三个领域：测量仪器与计量标准的研究制造（以下简称研制）；计量；测量。

（一）研制

测量仪器（含计量标准）的研制，是测量计量学的最基本应用领域。测量靠测量仪器；计量靠计量标准。测量仪器与计量标准是测量计量的物质基础。也是测量计量水平的基本标志。

测量仪器的研制和一般仪器与设备的研制，主要的特点是准确度指标的确定。

测量仪器的指标，按测量学知识（误差论），由以下步骤得出。

1 指标要求 按社会需求提出。通用仪器要纳入序列。

2 精度设计

（1） 发明或选取方案。考虑要点：机内标准，比较方法，量程，分辨率，精密性，准确性。

（2） 建立测量模型（建模），进行误差分析
A 建立测量方程；B 对测得值函数进行微分或小量计算，得到偏差表达式。C 提出分项指标要求

（3）提出对加工制作的具体要求

3 仪器制作：加工零件、组装、调试；

4 指标测量

（1） 分项指标测量； （2）总指标测量；（3）环境等使用条件考验

5 指标给出

计算极限误差，考虑各种极端应用情况，留有余地并凑整给出指标。载入仪器说明书。此指标称误差范围或准确度。

6 计量检定

（1）本厂要逐一计量

（2）抽样送上级计量部门计量

（3）上级计量部门的计量是抽样检查，对大量产品，取几台检定是产品数量的抽样；对受检仪器的检定在项目、条件上又是抽样。检定不可能复现仪器的全部使用条件。不能以上级计量部门的实测数据当做仪器指标。

给出的指标，不是实测误差值，也不是误差范围的实验值，而是在满足仪器的使用条件下，在一定概率（通常取99%）下的最大可能值，即真误差范围（以被测量的真值为参考的误差范围，它等于误差范围实验值加所用标准的真误差范围。或将误差范围实验值除以（1-q）,q是量传系数）。测量仪器的指标值要留有余地。有信誉的厂家，指标余量都较大。

注意。测得值越准越好，误差范围越小越好；而误差范围指标比实际误差范围值，大得越多，信誉越高。

（二）计量

测量仪器必须定期计量（通称检定），计量法规定，不经计量的仪器不准出售与使用（示教仪器除外）。

计量是检验测量仪器的准确度是否符合指标要求，即是否合格。计量是一种社会公证行为，准确是基础，公正是原则。计量不是一般的服务，不能把满足顾客需求作为原则。计量有其执法的一面。法院必须“以事实为依据，以法律为准绳”。没有“法院为审判对象服务”的说法。

计量者必须有技术执法的权力、服务社会的公正品格、精通本行业务的技术水平。

计量依靠计量标准。没有够格的计量标准，就没资格开展计量业务。

（三）测量

测量者要根据测量任务的准确度要求，选用准确度够格的测量仪器。要看说明书，正确使用测量仪器。

测量仪器的误差范围指标，就是测得值的误差范围。

要明确所进行的测量是常量测量还是变量测量。

1 常量测量的测量结果就是测得值加减误差范围。

2 变量测量，要选用误差范围远小于被测量变化范围的测量仪器。测量次数N要大于10（频率测量取N=100）。用贝塞尔公式计算σ，取3σ为被测量的变化范围。也可取σ来表征，但要注明是RMS。注意，变量测量的分散性的表征量是单值的σ，不管N等于多少，不可除以根号N。

（接下页）

接1# 史锦顺 文

（四）不确定度论混淆三个领域

测量、计量、研制（测量仪器与计量标准研制），是三个不同的领域。

测量仪器研制很复杂。发明测量仪器是科学家的事。建立测量模型，给出测得值函数，进行误差分析，确定误差范围即准确度指标，都是必要的。计量标准的研制，比测量仪器更复杂，而最难的是基准的研制。

以上的“研制”，是难事，但这由科学家们去做。再难，科学家能做，否则，就不是科学家。科学家的工作也需要规范，例如指标给法，要符合一般规范。但像建立测量模型、求出测得值函数，对测得值函数的微分，这些是研制者的事，是极少数专家的事；广大的计量人员，更广大的测量人员是不必知道的。有时也不可能知道，像进口的仪器或国内新发明的仪器。

计量者依靠的是标准。满足标准的使用条件，正确操作，维护（例如铯频标定期开机，以保持真空度），明确其指标，主要是总误差范围（准确度）随机误差范围与系统误差范围（与具体应用有关），计量者的着眼点是准确度，一般不可能知道测得值函数，也不可能且不必要做误差分析。无论对标准还是被检测量仪器，着眼点是整机指标的准确度。

在测量的场合，测量者是认识被测量的量值，依靠的是测量仪器。仪器的误差范围指标就是测得值的误差范围。验合格证，看说明书，学会正确使用仪器，根据测量任务对准确度的要求，选用准确度够格的测量仪器，就足够了。

不确定度论要求，在测量与计量的场合。也评定不确定度，这是错把研制的事，胡乱加到测量计量的头上。而现在的在计量中评定不确定度，都是错误的。（A类评定，对变量测量，除以根号N,夸张指标；对常量测量，与B类的随机误差重复，是多计。B类评定，抄人家，再算小点；不搞实测，毫无意义。）

本来中技毕业生可以干好的工作（文革前计量院的检定员都是中技毕业或高中毕业），一经搞不确定度评定，博士也干不好。计量院的总工程师，水平该是够高的，但所评的温度测量，最后竟不知所评的不确定度是温度计的还是温度源的，真是混沌到家。这不是他的错；只因上了不确定度论的贼船，没法不错，那著名的国际规范GUM就印着类似的评定温度测量的混沌例子。

如今的不确定度评定，混淆了这三个领域的关系。把计量、测量工作，搞得很复杂，不仅麻烦，而且错误。

大家认清不确定度论的伪科学本质，大家起来，唾弃它、废除它！学我们该学的(如误差理论)，干我们该干的；不让不确定度论来麻烦人！

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　　史老师所说的“研制”指的是测量设备的研究和制造，所说的“计量”是指测量设备的检定、校准，是对测量设备准确度好坏的质量检验，所说的“测量”则是使用测量设备对产品参数进行的检测。这是针对测量设备的研制、检验、使用的三个阶段，三个阶段的共同目的是实现准确可靠的“测量”。三个阶段同属于广义计量（计量学）的科学领域。应该说是同一个领域研究过程中的三个不同阶段，称为三个分支也未尝不可。
　　“研制”、“计量”、“测量”的区别，史老师说了很多，相信大家都是赞成的。但既然它们是同一个科学领域，也就势必存在着共同点。无论测量设备的研制，测量设备的检定/校准，还是测量设备的使用，都存在着准确性和可靠性的要求。都离不开用“误差”大小来评价其准确性高低，共同遵守“误差理论”。同时也都离不开用“不确定度”大小来评价其可靠性（可疑度）强弱。
　　溯源性是计量科学的基本属性。溯源性的“源头”是测量标准（计量基准），“根”却是测量结果。测量结果的准确性要求和可信性要求是溯源起点，没有这个要求就无溯源可言。这个要求越高，对溯源链和源头的要求也就越高。测量设备是实现量值溯源的第一个链环，测量设备必须根据测量结果的计量要求来“研制”，用误差理论将这个要求合理分配到各个环节，使设计成果最终满足这个要求。测量设备能否满足这个要求，要通过“计量”来保证，通过计量检定/计量校准来实现。而计量检定/校准目的就是将测量设备的示值与国家或国际计量基准联系起来。
　　误差理论和不确定度评定就是为了确保从测量结果到测量设备，再到各级计量标准，最终到国家或国际基准这个完整的溯源链中每一段链环的准确性和可信性。溯源仅仅具备准确性是远远不够的，还必须同时具备可信性。有时候可信性甚至比准确性更为重要。一个不可信的结果即便准确性再高也无法用于实际。测量结果只有在确保可信性的基础上才可以谈及准确性高低的问题。“误差”解决了测量结果准确性高低的问题，“不确定度”则是解决测量结果可信性的问题，二者相辅相成，不可偏废。
　　GB/T19022-2003的7.3.1条提出了“每个测量过程都应评价测量不确定度”的要求，并进一步指出了“测量不确定度分析应在测量设备和测量过程的确认有效前完成”的时间要求。“测量设备确认有效前完成”在计量标准考核中得到体现，建标技术报告应包含有“测量不确定度评定”和“验证”的结果。“测量过程确认有效前完成”是指一个测量方案（检验规范、试验规范、化验规范、校准规范、检定规程、作业指导书等等）在批准实施前完成不确定度评定。测量方案的可信性（可靠性）必须得到充分验证才可实施。使用该测量设备测量的每个测量结果准确性可能均不相同，每个测量结果的误差大小如何，还取决于测量者及其使用测量设备的方法和使用环境。

又开始新的讨论了？别的不说，我只记得楼主说过，真值是可测的，还专门发了一篇脑筋急转弯，说实话，我看了半天还是云里雾里，能不能请楼主进一步讲解一下你的那个急转弯啊。