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[概念] 游标卡尺不确定度评定置疑—计量中不确定度评定的弊病(2)

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LHJ 发表于 2013-9-20 23:33:45 | 显示全部楼层
本人作为最基层的计量检定人员,盼望能有一个切合实际的操作性强的可执行标准。以前学过误差理论,后来看过不确定度理论,感觉不可偏废哪一个。作为常规的计量检定,结果使用误差表述已经足够了,但是现在好像有一种大行“校准”之风,把常规检定都去改为校准,所有人都去估算不确定度,同一个测量、同一个结果,估出的不确定五花八门。还有就是计量考核时,什么都要评定不确定度,真有必要么?随心所欲评出的结果,又有什么意义呢?盼望对常规检定项目更大范围简化不确定度评定,对测量精度要求高的、技术水平要求高的、结果重要的、人员水平高的才去合理的评定不确定度

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LHJ 发表于 2013-9-20 23:44:53 | 显示全部楼层
概念不同,该用误差的场合用误差,该用不确定度的场合用不确定度
 楼主| 史锦顺 发表于 2013-9-22 07:52:10 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2013-9-22 08:12 编辑

回复 27# 秦时明月

      先生参加讨论,我先表示欢迎。你的回帖,是指名给LLLWWW先生的,我既不认识你,也不认识他,关于态度问题,我不想说什么,因为就一个人对某件事物的态度来说,可能有多种,特别是那些有争议的话题。但我主张一条:少生气,多讲理,既坚持自己的观点,也要尊重别人的意见。任何人的任何意见,都不是天上掉下来的,都是社会生活、工作经历、个人的心得体会等等的产物。特别是学术问题,急不得,要慢慢来。



    对不确定度,我自己就有一个漫长的认识过程。1993年得知有GUM,有些话较难接受,但总觉得是国际上的新事物,想努力去完善它。1995年,宇航学会在武汉开计量学术会议,我为该会写了一篇对不确定度理论正面改进的文章。因我突发重感冒,没去;而由我的徒弟带此文去开会并交流。那篇文章的总想法是把不确定度当做总的指标,用以描述常量测量与变量测量的总结果。当时的分法是不确定度包含准确度与稳定度两个部分。经典测量是常量测量,其指标用准确度;现代的许多测量是变量测量,变量测量用稳定度。


        1997
年我退休后有更多的时间考虑学术问题。在仔细研究GUMVIM之后,才弄明白,不确定度理论的根本目的是否定误差理论,而由它取而代之。这一点,到2004年版的VIM,就十分清楚了。那一版的VIM,把误差理论的基本名词术语,放入附录中,明显地表示,准备取缔误差理论的一切概念、名词与术语。于是我转而研究两种理论的比较。

再仔细推敲不确定度的文件,发现问题越来越多。才逐渐认识到,不确定度论不是好东西,是伪科学;由于国际上八大学术组织的推荐,特别是我国计量行政领导部门以及所属学术部门——中国计量科学研究院的大力推行,使得不确定度论竟成了一场风暴,大有“顺之者昌,逆之者亡”的气势。

然而,要不确定度论还是要误差理论,毕竟是学术问题。学术问题的是与非,不取决于声势,而归根结底是靠道理,靠科学。学术问题也不能靠投票。赞成的人的多与少,解决不了学术的是非问题。况且,赞成与反对,也是随着人们认识的提高而变化的。

我后来之所以反对不确定度论,那是因为我看透了它的伪科学本质。深深觉得,揭露它、抨击它,让更多的人提高识别的能力,这是我一个老计量工作者的义不容辞的责任。当然,让人家理解你,也得慢慢来。至于在历史上的作用,我确信自己是正能量。这要靠实践的检验、靠历史的检验。

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下面具体谈谈对你帖子的意见。

1 你说:“测量是一门科学,计量不准,地动山摇,这是聂荣臻元帅的话”。我一辈子搞计量,先在中国计量科学研究院,那时是聂帅(国家科委主任,当时计量院属于国家科委)领导的单位;后来在电子27所,仍是聂帅(主管国防科研口)所属的单位,我又一直搞测量与计量,怎么没听过这句话?八十年代初,聂帅给国防口计量工作会议写信说:“科技要发展,计量须先行”,表明老一代革命家、我国科研事业的领导人对计量的重视。这对计量人的鼓舞是很大的。“计量不准,地动山摇”,这句话,不像聂老总的话。聂总年轻时留学欧洲,有深厚的文化与科技的根底,我认为不会讲这种话。可能是谁编的,用心虽好,但编造不当。不要以讹传讹。如果我的判断不对,请你说明聂总此话的出处。应该向网友负责任。

-

2 关于“现代的测量,已经离不开数理统计了”是对的,但用不用数理统计,不是不确定度理论与误差理论的分歧点。著名的贝塞尔公式,是天文学家、测量学家贝塞尔在19世纪初,在处理天文测量的误差问题时推导出来的,过20年,数理统计理论兴起,引用并移植了贝塞尔公式。至于误差函数,高斯分布,t分布,均匀分布,包含概率计算等等统计理论,原来误差理论中都有,搞基准、标准研制,搞测量仪器研制,也都是早就用的。不确定度的新词,只有N-1是自由度、估计自由度等等,并无实际用处。且我国计量规范已明确,要淡化“自由度”。

至于逼着搞测量计量操作的检定人员、测量仪器的使用者,也搞不确定度评定,一是画蛇添足;2是多数都搞错了。不是计量缺不了不确定度,而是谁搞不确定度评定谁不可避免地要出错。不信咱们就一个一个的讨论。我已列举了两个实际例子,在这两个例子中,我指出的问题,不存在吗?

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(转下页)

 楼主| 史锦顺 发表于 2013-9-22 07:59:51 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2013-9-22 08:13 编辑

32# 史锦顺


       3
你提到不确定度理论“存在着很多混沌不清的地方”,能认识这一点很重要。我在北大读六年制的物理系(电子系是其分支),形成的一个重要观念是:对物理学来说,要建立一种理论,必须条
条正确;而要推翻一种理论,一条理由就够。就我们计量这一行来说,误差理论有局限性,只解决常量测量问题,不能处理变量问题,这是理论的适用范围的问题,误差理论在常量测量的领域内,没有错误。不确定度论诞生以来,拼命攻击误差理论,但没有一条站得住脚的理由。而不确定度论的错误与弊病则多得很。我认为,一些人认为不确定度论是新生事物,难免有缺点。这不是正确的判断。不确定度论像一棵烂了根的树,从树根坏到树梢,没法救。

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4 你说“(不确定度论)总的来说确实不乏可取之处”,我和你的意见相反,不确定度论,我认为只有一句话是可取的,那就是“真值就是量值(指客观值)。可去掉真字”。如果照此思路展开,也许不确定度论能成为一种有用的理论,可惜,不确定度论根本不提与测得值相区别的实际值,于是也就什么也讲不清楚。而不确定度评定,主要靠收集信息,吃别人嚼过的馍,真没意思,实在不行。测量计量这个行业靠实测,一切凭数据说话。这是个根本原则问题,谁也违背不得。不确定度评定,玩嘴皮子,一人评一个样,失去客观标准。人们会逐渐认清它的骗人本质。在不确定度评定中,混淆对象与手段的作用,把被检仪器的性能错赖在检定标准上,把主要是被检仪器性能的U95放在合格性的标准方,这就大大减小了合格性的通道,误判概率高,使大量合格产品过不了关。这是不确定度评定的致命伤。这一条,必将导致不确定度论的被废弃的下场。

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5 你说“你如果学过量子力学就知道,百十年前就有了测不准原理,它应该是不确定度理论的滥觞吧”。你加了一个“吧”字,说明你自己拿不准,这就对了。如果谈“量子力学”,还得老史来多说几句。我读北大物理系学过四大力学之一的量子力学。后来在计量院搞大铯钟,再后来,在27所搞小铯钟,都用量子力学。其中关于拉姆齐跃迁的推导,还被北大王庆吉编入北大量子频标讲义(附录,占7页)。

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关于“测不准关系”,何祚庥院士曾指出(参见本栏目《不确定度理论置疑》[1]一文的讨论,在本栏目,打“搜索”可查到):

测不准关系的英文名词是Uncertainty Principle,直译是不确定性原理。这里毫无测量引起测不准的意思。由于历史上的误会,在我国却被译为测不准关系,有些人望文生义而产生了误解。顺便指出,在德文、俄文的名称中也不具有测不准的含义”

    “有人认为测量所引起的干扰,将不可避免地导致对测量的精度的限制。这是极大的误解!海森堡就曾明确指出:测不准关系所讨论的,是在量子理论中同时测量几个不同量的精确度问题。这一关系对单独测定位置或速度的精确性并无限制。所以,认为干扰限制了某一物理量的测量精度的无限提高,是错误的”。

    须知,我们测量计量的对象都是单独的量。测量单独的量,准确度没有门限,就是说,只要这个量值本身是常量,就可以无限制地提高准确度。中国NIM的铯原子钟,准确度已达2E-15,美国NIST的铯原子钟已达1E-16。没人说铯原子钟准确度的提高有极限值。1927年德国人海森堡提出的不确定度性原理,是说:在微观领域,由于波粒二象性,互有对易关系的两个量(如时间与能量、位移与动量、角位移与角动量,到现在也只找到这三对),它们的波动量的乘积不能小于普朗克常量的4π分之一。不确定性原理的提出者海森堡明确地指出:在单独测量一个量时,不存在不确定性(参见[1]之原文)

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(转下页)
   

 楼主| 史锦顺 发表于 2013-9-22 08:03:03 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2013-9-22 08:04 编辑

33# 史锦顺  文
-

美国的NIST,在提出用不确定度来描述测量计量的性能时,并没有提到量子力学的不确定度性原理(旧译测不准关系)。因此,测量计量的“不确定度”与量子力学的“不确定性原理”,毫无关系。但是在英文中,“不确定度”与“不确定性”都是一个词,都是“Uncertainty”,这就极易形成误解。VIM第一版(1984年),有一句话:“量子理论排除唯一真值的可能”,这是对量子理论的误解,是不对的,以后的各个版本,1993200420082011各版都不再写这句话。而只说“真值不可知”,不再敢说“真值不存在”。中国人写书,加入了自己的理解。刘智敏先生的书,明确地写:测量不确定度来自量子理论的不确定性。这是美国人回避的话。美国人虽然不这样说,但用“Uncertainty”这个词,就埋下了“测量不确定度来自量子理论”这个陷阱。我认为,测量不确定度理论的提出者,就是这样玩了个“狐假虎威”,欺骗了全世界。但它欺骗不了研究量子物理的何祚庥院士,也欺骗不了学过量子力学、用过量子理论(铯原子频标研制)、又一辈子搞测量计量的史锦顺。不知为什么何院士要在网上说那段话;但老史的目的很明确,就是揭露测量计量领域的不确定度论的伪科学本质。

星空漫步 发表于 2013-9-22 09:04:39 | 显示全部楼层
什么都讲不确定度,做得太过了!
请问不确定度的拥护者们:你们去买一尺布、一块肥皂,是不是也要考虑考虑不确定度是多少?店家不把你当神经病才怪呢。
不确定度理论即不成熟,在大多数场合又不实用,有必要让大家都来学、那里都要用吗?
本人赞成废除推广这种忽悠人的东西。
规矩湾锦苑 发表于 2013-9-22 23:00:01 | 显示全部楼层
  的确31楼所说“什么都讲不确定度,做得太过了”,我完全赞成这个观点。如果真的买一尺布、一块肥皂,也要考虑考虑不确定度是多少,的确有点神经病了。
  因此许多企业在制定《不确定度评定管理程序》时都有一句话,大意是“所有的测量过程均应进行测量不确定度评定,对于一般常规的测量过程可以采用标准的、权威机构的或以往的不确定度评定结果,不再重复进行不确定度评定。”国家质检总局发布的《关于简化考核计量标准项目(第一批)的通知》规定了检定游标量具标准器组等10种计量标准进行计量标准考核时对不确定度评定给予简化和免除,就是这种精神的体现。
  但,关键测量过程、特殊测量过程、复杂测量过程、高精度测量过程、标准物质的赋值、计量校准、人命关天的测量活动、涉及重大经济往来的测量活动等,其测量方案在发布实施之前(GB/T19022说的是测量过程确认之前)如果也不进行不确定度评定,带来的测量风险将无可挽回。因此在这种领域里不确定度不但不能废除,还需要加强。
星空漫步 发表于 2013-9-23 06:05:48 | 显示全部楼层
回复 32# 规矩湾锦苑

在楼主所提文献中的人不就拿游标卡尺来论不确定度吗?你是否觉得那些人有走火入魔或者说神经病之嫌?不管别人怎么认为,反正我认为连游标卡尺都要轮一轮不确定度的人,其脑子是大大地有问题!
此类人犯了不确定度综合症,不管碰到啥,都要研究一下不确定度,行为可笑之极。
规矩湾锦苑 发表于 2013-9-23 15:02:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 规矩湾锦苑 于 2013-9-23 15:04 编辑

回复 33# 星空漫步

  我认为作为标准或教材应该拿大家司空见惯的案例来作示例,而不能拿太专业和太偏僻、太高深的事例作示例,示例的目的是说明问题,应该越常见越简单的例子就越好。如果教材以宇航测量或以国家时间频率基准的不确定度做示例,对初学不确定度评定的人来说可能会云里雾里坐飞机。因此我赞成教材里应该用最简单、最常见和最有代表性的案例做示例,所以拿游标卡尺的检定来作测量不确定度评定示例应该并无不妥,游标卡尺的检定是几何量计量最常见的测量活动,具有很强的代表性。教科书或标准给出示例的那个工作,我们可以做也可以不做,标准和教材不一定要求那项工作每个人非做不可,做还是不做那个工作,我们应该实事求是根据要求和客观现实来决定。
  我认为国家质检总局发布《关于简化考核计量标准项目(第一批)的通知》将游标类量具检定计量标准考核中的不确定度评定弱化就是实事求是的体现。我们在看教科书或学习标准时,应认真领会其精髓和标准正文的要求,示例里的那项工作应该看着为理解正文和精髓的辅助参考,并不是强制要求必做的工作。比如卡尺检定这个示例,只是告诉我们做不确定度评定的方法和步骤,我们应该接受它的方法和步骤,而不应理解成要求我们每个人都必须要对卡尺检定进行不确定度评定的约束,否则,的确会理解成无论简单复杂一律都必须重复做不确定度评定而产生逆反。
星空漫步 发表于 2013-9-23 19:24:07 | 显示全部楼层
回复 34# 规矩湾锦苑

作为标准或教材虽然不能拿太专业和太偏僻、太高深的事例来作示例,但也未见得是越简单越好。如果说简单的话,钢皮尺起码要比游标卡尺简单得多,他们干吗不拿更简单的钢皮尺来解说不确定度?

把游标卡尺拿到指导性文件中来说事(谈论不确定度),不就是告诉大家游标卡尺也要看不确定度吗?个人以为这至少有一种很强烈的暗示作用!
一个负责人的人是应该不会利用不用做不确定度评定的对象,来大谈特谈其不确定度应该怎么评的。


根据你提供的信息,《关于简化考核计量标准项目(第一批)的通知》 是二〇〇八年九月九日发的,而楼主所提及的文献也是2008年发的。
时间看上去像前后脚,具体谁在前谁在后,我不清楚。发表这样的东东该不会是为了特意抵触有关部门对不确定度评定泛滥的弱化吧。
秦时明月 发表于 2013-9-23 20:19:11 | 显示全部楼层
回复 28# 史锦顺
      史老好,没想到我的一个小小的帖子能得到您那么多文字的回应,确实受益匪浅,如果大量的网友都能写出这么高质量的文字来,那我们的计量事业也就有望了。对于您我很尊重,也关注了很久,知道您曾写过一百多篇针对不确定度的帖子,可惜时间关系我只拜读了很少一部分。我还下载过您的《新概念测量学》和《测量方程》的书。我觉得,真理越辩越明,不确定度理论,虽为显学,但并非不可置疑,只有经历过检验的真理才是“真”理,否则也只是伪科学而已。 所以很佩服您以少数人的坚持,执着的向“不可一世”的不确定度理论宣战的勇气。也是由于您的普及(不仅仅在本网站),我对于不确定度已经不再那么崇拜了。      说到对LLLWWW 的回复,不知为何他的帖子都删了,失去了原文。但可以看到我的帖子是非常理性的,没有对他不敬的成分在里面啊。本来有益的理论探讨,最后变味为有害的人身攻击,是我非常厌恶的。
      说到聂帅的话,我也是听人说的,没经过考究,而且现在也没找到出处。这是我的错,以后发帖一定要严谨。他说过“没有计量,寸步难行”这话,总之是强调计量的重要性吧。
      至于不确定度理论是不是从基石起就已经错了我不好说,也不能坚持说瑕不掩瑜,但我对分散性的研究还是挺赞赏的,它提供了完全不同以往的新的研究方向。人类不就是通过不断的质疑和研究,从欧式几何发展到非欧几何、从经典力学发展到量子力学吗?而且计量学远未达到完美无缺的程度,各种理论有分歧、有碰撞是正常的,估计将来也依然存在。但总的来说是推动着技术的进步。
      关于不确定度理论和量子力学的渊源,各人有各人看法,也不是根本分歧,不提了。
      班门弄斧让您见笑了。
规矩湾锦苑 发表于 2013-9-23 23:03:02 | 显示全部楼层
回复 35# 星空漫步

  钢卷尺测量大型储存罐的直径或两点间的距离,的确可以作为不确定度培训教材的案例之一写入。只不过这个案例中被测参数的计量要求确实太低了,代表性的确不强。我认为用千分尺测量主轴直径和用钢卷尺测量储存罐直径的测量模型完全相同,倒是可以作为不确定度培训案例写入教材。
  把游标卡尺拿到指导性文件中来谈论不确定度,也可以说就是告诉大家游标卡尺也需要看不确定度,也应该考虑不确定度。所以GB/T19022规定“测量管理体系覆盖的每个测量过程都应评价测量不确定度”,而不论专业,不论准确度高低。
  但是考虑不确定度并不是一定要亲自动手分析不确定度,对于常规的、普通的测量过程,其测量结果的不确定度允许使用前人的、标准的、权威机构的评定结果,认可它的可信性。认可别人的不确定度评定结果也是一种评定,是一种简易的评定。《关于简化考核计量标准项目(第一批)的通知》所谓的“简化”不确定度评定其实就是一种对前人已经评定的结果的一种认定。
 楼主| 史锦顺 发表于 2013-9-24 09:15:13 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2013-9-24 09:16 编辑

测量计量这门学科与技术,存在三种场合:1研制;2计量;3 应用。任何一种量具、任何一种测量仪器、任何一种计量标准,都存在这三个场合,或者说是三个过程。第一是出世立身,是建造、赋值,成为一个功能实体;第二是经过国家计量部门的检验,取得合格证。这是社会公证。有了合格证,就有了可信性。我认为,所谓可信不可信,是人类社会的事,不是客观事物的性质。客观事物都是客观存在,只有人对它认识程度的问题,没有可信不可信的问题。测量仪器在人类的交易活动中,起仲裁的作用,人们关心它的示值是否可信,表面上是对物的怀疑,而其本质是对人的怀疑。谁都明白,造假的是人,而不是物。计量机构,在某种意义上,就是公证机关。第三,应用,就是被用户选去干事。测量仪器是测量工具,用作测量;计量标准是检定或校准的工具,即计量 工作的工具。计量标准用于计量工作。量具是较简单的测量仪器。

工厂生产了量具,米尺、卡尺,都是在厂里定标的。经过计量,取得合格证,才能应用。量具的特点是较简单,但它在三大过程中的规律与任何复杂仪器没有区别。

复杂到铯原子频标、激光比长仪;简单到一把卡尺、一只温度计,都必须经过计量,才能被信任,被应用。原子频标不经过计量而去传递量值是不合法的;同样,一台电子秤没经过计量,就用于卖粮食、卖肉、卖菜,也是不符合计量法的,是违法的。贸易市场的管理人员有义务监督商贩按时检定案秤与台秤;买主也应知道,任何秤,称出的重量,只在秤是“合格的”这个条件下,才是可信的。

从秦始皇统一度量衡以来,我国的交易,在量值方面,就有了法律的保证。因为通常计量这件事由市场管理人员负责,一般顾客也就不必担这个心。一个成熟的、正常运转的社会,人们分工负责,各尽其职。计量过的测量仪器的可信性,是一切交易的前提,这是由计量机构与管理机构来负责的。

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由上所述,我认为,关于测量仪器的可信性的问题,人类社会早已有解决的办法,那就是所有测量仪器(示教仪器除外)都必须经过计量。

经过计量(中国是检定,一些国家称校准),测量仪器就是可信的,就可以在生产、交易的活动中去应用。

仪器是否失准,人们自然很关心。失准可能是人为的(如在市场上),也可能是自然的(非人为的,如生产线上),但人们解决这个问题的根本方法,就是计量。计量是严肃的事,定期进行。而旁证是可以随时进行的。不同的测量仪器,有不同的旁证方法。其中重要的一条,是重视异常数据。一个有经验的测量工作者,会在较短的时间内,发现问题或问题的苗头。这些是要不断地提高的“本事”,有些经验,也值得总结,供后来者学习。任何有用的知识,都是人类的财富;任何贡献知识与经验的人,都值得人们的尊重。

但是,不确定度论的提出,不是人类认识发展的正常情况。不确定度论否定误差理论,否定的正是人类知识的精华。否定正确的东西,必将是自身的被否定。本文不能谈得太多,只论及“可信性”。上面已说,取得可信性,只能靠计量。

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说不确定度是可信性,进行不确定度评定,就是取得可信性。这种说教是实际情况吗?说点心里话、实在话,搞了这么多年的不确定度评定,到底有什么用呢?如果不是应付检查的话,谁会干那些走形式的事?

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若说不确定度评定是客观的需求,是取得“可信性”的手段,那我看最需要进行不确定度评定的是现在市场上最广泛使用的电子案秤。而在生产中最需要评定不确定度的就是游标卡尺。事实上,不确定度评定的最大弊病是“一般信息”代替“具体性能”,“口头评估”代替“单件实测”。说空话,解决不了具体量具的可信性问题。

在某些场合,简化(或省略)不确定度评定,还不一定说明是对不确定度论的否定;但至少是认识到:“不确定度评定并非不可缺”。可信性的问题,不能按复杂仪器与简单仪器来区分,而重点应看到哪里“可信性”问题最严重。既然在“可信性”最严重的场合,都可以简化(实际是省略)不确定度评定,那必然的逻辑就是:在一切场合,都可以简化、省略不确定度评定。

老史退休前的五年(93-97),正是不确定度兴起的年代。对不确定度评定,采取了坚决抵制的态度。不确定度的A类评定,规定一律除以根号N。宇航测量设备的频率分散性考核,规定测量100次,按不确定度评定,性能必定虚夸10倍。就这个问题来说,老史当年否定不确定度评定,就是坚持了真理,就是对事业负责。16年过去了,老史坚持驳斥不确定度论,就是坚持真理。要继续战斗。不确定度论迷惑了世界上众多的学者,一些网友不赞成我的观点,我表示可以理解;但必须实事求是,一定要认真想一想。认识的提高,归根结底要靠自己。

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nextsun 发表于 2013-9-24 12:05:25 | 显示全部楼层
史老师坚持驳斥不确定度论,主要是认为1、不确定度论否定误差理论。2、不确定度的A类评定,规定一律除以根号N。还有记得史老师说过,要跟只认可不确定度论而不认可误差理论的人论战,而这样的权威人士并没有出现。我想这样的专家永远不会出现。一般来讲,搞不确定度的人不会也不应该轻视误差,它们各自有自己的适用场合。
wcwhere 发表于 2013-9-24 15:07:00 | 显示全部楼层
对于我们基层计量工作来说,不确定度基本是可有可无,可能搞科研的还是需要的!
规矩湾锦苑 发表于 2013-9-24 15:17:56 | 显示全部楼层
  我认为,针对测量设备来说的确存在史老师所说的三种场合:1研制;2计量(这里应该是狭义计量的检定或校准,不是广义计量概念);3 应用。作为计量科学来说,有关测量设备的分支只是其一部分,计量科学也远不止这三种场合。但我完全赞同史老师所说:对于计量标准、测量仪器、实物量具,乃至于辅助设备、测量软件、标准物质及其两种和两种以上的组合测量系统等,所有种类的测量设备,从简单到复杂,无论精度高低,都存在着这三个场合。对测量设备的定期计量(指检定/校准)的目的是防止测量设备的“失准”,即解决准确性问题,史老师对于测量设备的准确性方面讲述的观点,我也非常赞同。
  误差理论诞生200年来的确解决了测量设备乃至测量结果的准确性评判问题,功不可没。误差理论的核心是“误差不灭定律”,即:任何一个测量活动,无论测量人员多熟练,使用的测量设备精度多高,测量环境控制多严格,测量方法多科学,所得到的测量结果仍然含有误差,仍然是偏离真值的结果,测量结果的误差不可消灭。被测量的真值永远不可能通过测量获得,人们只能无限趋近于真值而不能触及真值,只能用“参考值”约定为被测量真值,这就是误差理论的基础和精髓。因此我们平时所说的误差也只能是相对于约定真值的误差,而并不是理论上符合定义的误差。
  真值客观存在,但无法通过测量得到,但测量结果的准确性可以用它与约定真值的差大致评估,误差解决了测量结果准确性的评估问题。可是这个测量结果可信吗?准确性的评估结果可信吗?可信程度如何?哲学理论指出真理是在有限时空里的真理,用错了时空就会变成谬论,所以马列主义毛泽东思想也在不断地发展。同样,同一个测量结果用错了范围也会由可信变成不可信,由正确和安全变成错误和危机重重。不确定度就是为了解决测量结果可信性的问题,解决一个测量结果能不能用于某一个产品或工程符合性判定的问题,如果用于那个符合性判定,风险到底会有多大的问题,是解决误差理论尚无法解决的问题。所以不确定度的提出正是科学技术发展到现阶段的客观需求应运而生的。不确定度并不否认误差理论,而是在误差理论基础上发展起来的,是对误差理论的补充。误差理论本来就是计量科学中的精华之一,不确定度有什么理由否定它呢?那些否定误差理论,或将不确定度与测量误差置于你死我活地步的观点,其实,本质上就是误解不确定度,把不确定度与误差画了等号,相互混淆造成了误区。恕我直言,我认为至今为止仍然抵制不确定度的量友们其实根子上仍然是把不确定度与误差或误差范围画着等号。
  史老师对计量科学孜孜不倦的追求和诲人不倦地宣传,以及严谨、严密、认真、实事求是的精神,我始终抱着崇拜的心情,也是我学习的榜样。搞科学研究,热爱自己为之奋斗一辈子的事业,就需要这种精神。不过,不确定度的确和误差是完全不同的两个概念,不确定度的确也没有否定误差理论。测量结果是测量过程的产品,误差和不确定度是这个产品的定量评价质量高低的两个不同参数。就像彩电的音质和图像质量参数一样,也谈不上哪个参数更重要,二者相辅相成,均不可偏废。
jys_ss 发表于 2013-9-25 10:02:36 | 显示全部楼层
弱弱的说一下:我理解为:不确定度最终评定的是误差的不确定度。不知正确与否。

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chuxp 发表于 2013-9-25 14:19:49 | 显示全部楼层
42#楼的网友  “弱弱的说出了”   不确定度评估的核心实质!!!
      “一叶障目”啊,洋洋总总的不确定度分析、评估理论困扰了从事计量工作的人们,大家费劲地弄来弄去,得到一系列不确定度的结果,并予以报告。那么,这个活动的目的是什么?通常的回答是规矩版主常说的:表示测量结果的可信性。然而,关于可信性这个参数,是可以定量评估的吗?是可以经过计算分析得到的吗?建立在概率分布基础上的主观数理统计分析结果,在实际计量工作中究竟有多少实际意义,值得大家认真思考。
     可以说42#楼的网友 说出 不确定度评估的核心实质!!!那就是:不确定度最终评定的是误差的不确定度。
可以说,我们几乎所有计量工作都是为了获取误差,虽然有时给出的测量结果并不是误差形式,例如仅仅给出一个量块的实际长度,一个电阻的实际值等,但根据我们所使用的测量标准装置,总是可以计算出误差的具体数值的,而不确定度只不过是在分析这个误差的不确定度 而已。我在解释这个问题时,有时候就不严谨的来个比喻:不确定度分析的是---误差的误差。
   按理说,误差的误差,总比误差本身要小许多,实际上也确实如此。如果我们按照国家计量检定系统表配置设备,一般标准器的误差总是可以忽略的,因为标准器所引入的不确定度经过均方根合成后,大约影响为10%这个量级。
路云 发表于 2013-9-25 22:34:58 | 显示全部楼层
不确定度不是误差的误差,所谓误差是有方向的(除零误差外,非正即负),而不确定度则是定量表征被测量量值分散性的非负参数。从理论上看,测量结果(示值)的不确定度与示值误差(指绝对误差)的不确定度应该是一致的(此处的不确定度非相对不确定度)。
规矩湾锦苑 发表于 2013-9-26 00:10:12 | 显示全部楼层
  被测参数通过测量所得到的报告值就是测量结果。如果被测参数是某一个主轴的直径,那么测量者给出的测量结果就是他通过测量得到的直径值。如果被测参数是某个人对该直径的测量误差,那么他的测量结果与上级的测量结果之差就应该是上级测量机构给出的测量结果。如果被测参数是某件千分尺的示值误差,那么通过测量得到的千分尺显示值与计量标准提供的值之差就是测量结果。
  无论物件的测得值还是测得值的误差都是测量结果,所有的测量结果都有可信性问题,因此正如44楼路兄所说误差不是不确定度。误差的误差仍然是误差,是把“误差”作为被测参数的测量结果之误差,因此误差的误差也不是不确定度。可信性虽然与准确性有关联,但可信性并不是准确性。就像体积和重量有很强的关联,但体积和准确性并不是一回事一样。误差和不确定度在表面上看最大的差异是,误差是一个值减去一个值,必有符号的问题,不确定度就是不确定度,不存在与任何值相减的问题,不存在符号问题。
 楼主| 史锦顺 发表于 2013-9-27 08:04:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2013-9-27 08:11 编辑



                      不确定度到底是什么?

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GUM出世为标志的测量不确定度论,在世界上推行20年了。一个最最简单的问题,摆在人们面前:“不确定度到底是什么?”

谁能真正说明白这个最最简单的问题呢?我认为:世界上没人能正面回答这个问题,因为不确定度论不是个科学理论,它没有名副其实的含义,谁想正面回答这个问题,都将陷入无法摆脱的逻辑混乱之中。因为不确定度本身的理论、作法、表达,含含混混、模棱两可、自相矛盾。一句话:错误百出。不确定度,自身就极不确定!人想问题、说话,都得有逻辑,逻辑是人类思维的规律。逻辑要求确定性,不确定度不讲究确定性,就是不讲逻辑。不讲逻辑的结果是胡说八道。对胡说八道的东西,还想说明白,没门。

所以,老史的观点是:看不确定度,要从反面看。不确定度是假货、水货,是伪科学!看透这一点,就什么都好解释了。从反面看不确定度,才说得清——它原来是个大错误。

好,我们一个一个谈具体问题。

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(一)规矩湾先生说:不确定度是可信性。

  有大米,可以煮饭;有面粉,可以蒸馒头。鲁滨逊带星期五出游,遇大风,船翻了,干粮、米、面掉进大海。二人来到一个荒岛上。休息一会后,鲁滨逊饿了,说:“星期五,搞点吃的”。星期五问:“老爷,在家咱们的惯例是中午米饭,晚上烙饼。现在,日爷偏西,中午已过,晚上未到,你说吃米饭还是吃烙饼?”鲁滨逊骂到:“扯你娘的蛋,米、面都掉海里了,哪有米饭?哪有饼?”星期五呜呜哭起来,说:“这下要挨饿了”。鲁滨逊劝解道:“米面没了,幸喜炊具、火种还在,咱们饿不着。”星期五说:“有米我会做饭,有面能烙饼,俗话说:巧妇难为无米之炊,既没有米又没有面,让我用什么做饭?”鲁滨逊说:“别愁,当年我漂流到咱们那岛,靠生吃野菜、鱼虾,也活过来了。你看,那岸边爬的东西《红楼梦》里贾宝玉在诗中把它叫无肠公子;《西游记》中则把它叫横行介士……”;星期五说:“老爷别绕了,那不就是螃蟹吗!”鲁滨逊说:“算你说对了,快去抓些来煮吃。中秋节刚过,肥得很呢”。

说罢一段网络小小说,反回正题。泥土可以造坯,大米可以做饭。用泥土做不出饭来。不确定度评定,用的是误差的素材,算来算去,重新算出的值,和误差有同样的量纲,有相近的数值,说到底,那也还是误差,不过在不同的场合,是不同类别的误差而已,变不出“可信性”来。糊里糊涂叫“不确定度”也罢,居然说这个不确定度就是可信性。那来的可信呢?数理统计理论中有置信度的概念,取3σ,可信性是99.73%,取2σ,可信性就是95.45% 。铯原子钟的不确定度是2E-15,你说这是可信性,靠谱吗?

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(二)规矩湾先生说:如同物体有重量与体积两个指标一样,测量仪器也有两个指标,最大允许误差与不确定度。我曾指出世界上没有一台测量仪器、也没有一台计量标准是同时给出这两个指标的。面对如此现实,规矩湾先生该想一想自己说法的正确性。

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(三)计量标准考核规范与许多检定规程都有如下入写法:

                            “测量不确定度/最大允许误差/准确度等级”

这三个术语,同时出现在一个格中,用斜杠连接着。意思很明确,斜杠表示“或”,是说三种术语选一个即可。这就表明,在中国的国家计量规范中,1 测量不确定度、2 最大允许误差、3 准确度的等级,三者是等效的。规矩湾先生,哪个文件上有误差与不确定度并列的双重指标?你的两项指标说,不成立。

   

(四)一般来说,不能说不确定度是误差的误差。因为如(三),不确定度是当误差范围看的、用的。如中国的最高基准NIM5,称准确度是2E-15,怕人误解,同时说准确度达到多少年不差一秒。这里,不确定度与准确度是同一数值。请看原文:

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消息1

NIM5铯原子喷泉时间频率基准通过专家鉴定(科技日报 20101208日)。NIM5可搬运激光冷却铯原子喷泉时间频率基准,达到性能指标:频率不确定度达到2×10^-15,把我国时间频率基准的准确度提高到1500万年不差一秒

(转下页)

规矩湾锦苑 发表于 2013-9-28 00:14:37 | 显示全部楼层
本帖最后由 规矩湾锦苑 于 2013-9-28 00:23 编辑

(一),我多次说过,不确定度不是置信概率,不是用概率来评价可信性,是用一个“宽度”来表示的,这个宽度的计量单位与被测量计量单位完全相同。用数理统计理论中的置信概率解释不确定度自然风马牛不相及。
(二),测量仪器也有多个特性指标,示值误差、分辨力、测量范围等都是测量仪器的特性指标。但最大允许误差与不确定度都不是测量仪器的的特性指标。其中最大允许误差是人们对测量仪器的“计量要求”,是人们预先设定的值。不确定度是测量结果的特性指标,只不过其中有一部分是测量仪器的特性给它带来的,所谓测量仪器的不确定度并不属于测量仪器,而是属于测量结果,一定要对“测量仪器的不确定度”这个概念保持清醒的认识。
(三),的确计量标准考核规范与许多检定规程都有“测量不确定度/最大允许误差/准确度等级”的写法,严格意义上说这是错误的。准确度等级属于人们赋予计量标准精度高低的“区别标识”,最大允许误差是人们对计量标准的“要求”,不确定度是使用计量标准给检定结果会带来的可信性影响(或叫检定结果的可疑度)。这三个术语有根本性区别,也分别属于不同对象,但却各自从一个侧面反映了计量标准的能力,因此可以选择其中一个对计量标准能力好坏进行描述。
(四),我们“不能说不确定度是误差的误差”,也不能说“不确定度是当误差范围看的、用的”。中国的最高基准NIM5,称准确度是2E-15显然是错误的;怕人误解,同时说准确度达到多少年不差一秒同时又混淆了“不确定度”与“误差”的概念,以至于误导了人们理解成“不确定度与准确度是同一数值”。我认为正确的解释应该是:
  NIM5可搬运激光冷却—铯原子喷泉时间频率基准,达到性能指标:频率不确定度达到了2×10^-15,把我国时间频率基准的可信程度一下子提高到了1500万年不差一秒。
星空漫步 发表于 2013-9-28 06:32:18 | 显示全部楼层
本帖最后由 星空漫步 于 2013-9-28 06:33 编辑

回复 56# 规矩湾锦苑


      不确定度与概率无关?谬之大矣!
看来作为不确定度的积极拥护者,那怕是你觉得对其理解有多深,也会出现自相矛盾的解说。
所以,如史老所说,不确定度理论根本就是一种不能自圆其说的伪科学!
 楼主| 史锦顺 发表于 2013-9-28 19:11:50 | 显示全部楼层
46# 史锦顺   文

   

    消息2

The uncertainty of NIST-F1 is less than 2 x 10^-15, which means it would neither gain nor lose a second in 20 million years!


NIST-F1
1999-2001不确定度小于2 x 10^-15,这意味着2000万年不差1

    消息3

NIST-F2 is a caesium fountain atomic clock .The clock will replace NIST-F1, a caesium fountain atomic clock used since 1999. NIST-F1 has a fractional inaccuracy of less than δf/f < 5  × 10−16, the planned performance of NIST-F2 is δf/f < 1 × 10−16.13 April 2011


2011
413日消息:NIST-F2铯喷泉原子钟将代替从1999年开始应用的NIST-F1铯喷泉原子钟。NIST-F1相对不准确度δf/f < 5× 10^−16,NIST-F2的设计指标是δf/f < 1 × 10^−16

-

    以上,中美两国的最高铯基准,中国说的不确定度就是“准确度”,美国说的不确定度就是“不准确度”(准确度的反说法)。

    没有两个指标。只有一个指标:既可以叫不确定度,又可以叫“准确度”(或不准确度)。以上两例,是世界的最高水平,最权威的实用。规矩湾先生以前讨论中曾说:这两家都弄错了。你怎样说,有你的自由,但没法表明你的说法正确。再说一句,上次我已列举美国、德国、澳大利亚的著名教科书以及中国的权威人物(国际不确定度工作组中国代表),都认为不确定度,就是误差范围(或总误差)。如果说,权威机构、权威教科书、权威人物,都把不确定度给误解了,那就只能说,不确定度没法被这个世界理解,它自己就是不能被理解的东西。解只有一个,不确定度本身错误。

-

    (五)关于差值

    规矩湾先生说:“误差是一个值减去一个值,必有符号的问题,不确定度就是不确定度,不存在与任何值相减的问题,不存在符号问题”。

    这里,规矩湾先生提出一个十分基础的命题:差值和误差与不确定度的关系。差值是误差理论的基础。这是对的。误差元就是测得值与真值的差。但要注意,符号问题,只在误差元中有,而在误差理论的结果表达中,是不存在符号的。贝塞尔公式是1810年前提出的。贝塞尔公式取均方根,平方根一定为正;这就说明1810以后,误差理论的应用概念是由误差元构成的误差范围,误差范围等于随机误差与系统误差的合成结果。合成可能是均方合成,那就必然是正值。也可能是绝对值相加,而绝不允许正值的随机误差σ去与负的系统误差相加。系统误差可能为负值,但必须取绝对值,才能相加。古今中外,概莫能外。自从不确定度论出世以来,就是抓住“误差非正即负”不放;这是瞎说,误差范围从来都是正值。

    误差元是个差值,是测得值与真值之差。这是理论上的真误差元。计量中,测得值与标准值之差,是误差元的实验值,实验值与理论值有差别,这是误差的误差,即计量误差,这取决于标准的误差。在测量仪器的实用中,测量仪器的误差范围的指标值,必然包括测量的任何可能的误差元,于是测量者可以用测量仪器的误差范围的指标值(又称准确度)当做测得值的误差范围,这是保险的代换。请看,误差元与误差范围的概念,在测量仪器制造、计量、测量中应用,多么简单、明了、正确!

    不确定度呢?没有单元,于是也就没有基本的物理意义。水由分子构成;生物由细胞构成,不确定度与差值无关,就说明它说不清自己的基本单元。只能是个笼统的概念,说不清的概念。可以说成是各种概念,于是它就是一个不科学的概念,一个伪科学的概念。

规矩湾锦苑 发表于 2013-9-29 01:05:37 | 显示全部楼层
回复 58# 星空漫步

  “不确定度与概率无关”当然是“谬之大矣”。但是,我并没有说“不确定度与概率无关”,我只是说它们不是一回事。就像说一棵树是一匹马,尽管它们有千丝万缕的联系,但终归这样说是风马牛不相及的。

  我说的是“不确定度不是置信概率,不能用概率来评价可信性”,不确定度用一个宽度来表示,这个“宽度的计量单位与被测量计量单位完全相同”,说“置信概率”是“不确定度”,自然风马牛不相及。
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