论不确定度理论与误差理论的关系

回复 280# 史锦顺

　　呵呵，谢谢史老师的诚挚直言。但，不确定度的确不是测量和计算得到的，而是凭测量过程的全部信息估计出来的。之所以史老师说我的估计结果“更具有欺骗性”，掩盖了“不合理性”，我自认为是严格按照GUM或JJF1059.1规定的评估方法进行评估的，所以才会避免不合理，得到大多数量友的认可。
　　因为卡尺案例的测量结果是示值误差，而示值误差是卡尺显示值与量块标准值之差，其测量模型是Δ＝L－L0。测量模型含有卡尺显示值L与量块标准值L0两个输入量，按JJF1059.1规定就有L和L0分别引入的两个不确定度分量。我们一定要注意此处的L是卡尺读数不是被检参数卡尺的“示值误差Δ”，并不存在将被测参数的影响夸大到不确定度分量之中的嫌疑。在检定前，影响卡尺读数的除了其分度值或分辨力之外，可以说一概不知，因此可用一个A类评定的分量和分度值引入的不确定度分量来表述取其最大者。L引入的不确定度分量完全来自于计量标准（量块），其信息完全可知，因此只需要B类评定即可。
　　史老师所说的“重复性、分辨力、机械不良的影响都必定体现在游标卡尺的示值与量块（标准）量值的差别上”，此话完全正确，但它们毕竟不是被检参数“示值误差”而是示值误差的“影响量”。不确定度分量的评定就是评定所有影响示值误差的影响量，影响量对被测量的影响产生的标准不确定度必是测量结果的不确定度分量，理应计入U之中。
　　只要不确定度符合1/3原则，即U≤T/3（检定/校准为U≤MPEV/3），就不会影响符合性判定指标，就不会减小合格通道。只有U不满足1/3原则时，控制限（或允差）才会被压缩，这种必要的压缩正是不确定度的伟大作用，它避免了测量风险，体现了合格判定的合理性。欧洲的那个卡尺不确定度评定案例的错误，堵死了卡尺检定方法之门，使得卡尺检定方法严重违反1/3原则，也堵死了卡尺合格性判定之门。我认为我的更改还了不确定度评定本来面目，我的评定结果仍然符合1/3原则，并未“减窄合格性的门”。

回复 281# 都成

　　呵呵，都成兄何出此言。论坛的特点是把“专家”与“菜鸟”放在了平等地位，只要是正常讨论技术问题，帖子的是是非非和对对错错都是正常的和允许的，谁也无法封住谁的口，不存在所谓的“废话”。我一直认为都成兄在不确定度理论与误差理论的关系研究方面有自己的独特见解，无论我们大家的意见是否一致，我还是真诚希望看到都成兄相同的或不同的意见。

回复 276# 星空漫步


      你如此理解“真值”可“确定”？---那我只能笑笑了....但这和想用“不确定度”人们的“不能确定”有什么区别呢？.....与“数学”家们的那种要靠无穷多次测量获取‘真值’的“思想”【269#楼曾提及】或有些许间隙，但与愿意用“测量不确定度”的计量测试专业人员的“思想”是没有区别的---他们当然知道当前所用测量方案能将量值“确定”到小数点后面第几位，也知道可以通过更高级的测量方案重新测量后在更后的小数点位前”确定“该量值，从而也在此小数点位前”确定“ 当前测量方案所得测量结果的”测量误差“---”测量误差“并非全然不可得，但那个小数点以后的数值你在当时是不能确定的吧？....至于某种实用时”不确定度“小于一定界限的”量值“被认为是”误差“可以忽略不计的”实用真值“，与”真值“的‘不能确定’没有丝毫冲突！
    “不确定度”追求的‘绝对真值’--全世界人民一致认同的量值，总归是一个必须的目标，如果没有这么个明确的追求目标，你如何界定精确到了小数点后面第几位呢？----也就不会有“实用真值”了-----除非是独立王国的另一套。【 “真值”是一种“约定”下的“定量”认识结果，只适合遵守“约定”的人们。】
    “测量不确定度”原本不是怪兽，但现状确实被胡解、滥用了！

作为一个测量结果（测得值）的提供者，以“不确定度”替代“测量误差范围（测量误差限）”报告“测得值”X的可能测量误差范围±U，或可以“强调”提供者‘不能确认““测得值”X是不是真值Z？但他真心追求“测得值”X就是真值Z， 并有一定的把握’保证‘真值Z落在（X-U）~（X+U）的范围内。........X很有可能就是真值Z！在所有可能情况中，真值Z就是X的可能性是最大的！....真值’不能确定‘并不是像某些人理解的那样--测得值X不可能取到真值Z！

回复 284# njlyx


   ”绝对的真值是永远测不到的“，这点人谁都不会否认。我的思维比较简单，或者说过于偏向实用，也比较抠字眼，难免和各位搞理论的谈不到一起。我个人做事的原则是够用就行。
因为绝对的真值测不到，才给了不确定度以生存空间，所以我并不反对不确定度的存在。但是除了最高级的、要求最精准的测量没有可参照的基准之外，实际测量工作中大家有必要去抠那最后一点点吗？我个人认为除了处于最顶尖的，完全不需要，这也是我反对什么都要评一评不确定度的理由之一；不确定度概念不明（具体体现是定义的多变、具体的东西描述起来含糊其辞，让大家的理解都不同，不然也不会有那么多的争论了），是我反对它的另外一个理由。现在的不确定度，与其被乱用、滥用，还不如先不用，等完善了，大家再使用。

总的说来，您的帖子对我这语言能力有限的人来说显得过于深奥，或者说感觉太过绕口了，肯定有些地方理解不到位，不能完全理解您的本意及真意。没办法，水平如此，请多包涵。

回复 286# 星空漫步


   这样实际考虑是对的！ 至少对一般的非标准测量器具（系统）以及测量实验代价不太大的测量方案（结果），其”测量不确定度“是不应该如此’唯理论‘的方程推导来获取的！---用上级”标准“系统抽测实验统计...同原有”准确度“指标的确定做法，然后考虑应用条件的可能变异适宜放量（其中，经验比‘复杂方程式’重要！）才是实用的做法。.....理顺”测量不确定度“概念的前提是必须的，混乱不堪的”瞎评“确实有害无益！

不知道诸位都去过工厂没有，在哪里用游标卡尺之类的最简单量具也好，高级的测量仪器也罢，只要是检定合格的，都是直接拿来就用。对于一个被测量，在测量报告中测量结果也就写一个数，我从来没见过有哪家企业会以”X±U“的形式给出测量结果并声称一个概率。现在的计量机构倒是会这么做，但他们不是我的用户，也不是最广泛的量具、量仪使用者，不确定度至少在这群用户中是毫无市场的。

嗨！底层的用户，没法跟各位老大比，也领会不了那么深奥的东西；即使真的领会了，也没有领导会认可，给你加薪，何必多此一累，谁爱搞谁就搞去吧。

回复 288# 星空漫步


        如果 “测量不确定度”用对了，事情还应该是如此简单----- 到那时：           1.  “合格”的卡尺、千分尺都会有自己的“测量不确定度”Uc，此Uc理应由卡尺、千分尺的提供者给出，无须作为使用者的检测人员“评估”--实际上也根本无法“评估”，现时混沌状况下的所谓‘评估’基本是闹着玩儿的！
           2.  检测人员拿着“合格”的卡尺、千分尺测量工件尺寸，只要他确保自己的操作符合卡尺或千分尺的使用规程，那么，他可以非常轻松的报告“测量结果”的不确定度：对一个测点的单次测量结果，其“测量不确定度”就是Uc；对一个测点做N次测量，取平均值作为测量结果，其“测量不确定度”就是√[（λUc）^2/N+[(1-λ)Uc]^2]，其中1>λ>0，（λUc）表达Uc中与“独立误差”相关的成份，现时还没有，期待概念完善后能见；对不同测点做多次测量，已涉及工件的‘形位误差’，不应是一个“测量不确定度”能囫囵包圆的事.....
      如果检测结果出现了纠纷，加工工人是可能会追问你的“测量误差限”的...现在的工人文化层次渐高，有时也怕难以用量具是”合格“的打发？

回复 282# 规矩湾锦苑


      你说：
   　史老师所说的“重复性、分辨力、机械不良的影响都必定体现在游标卡尺的示值与量块（标准）量值的差别上”，此话完全正确，但它们毕竟不是被检参数“示值误差”而是示值误差的“影响量”。不确定度分量的评定就是评定所有影响示值误差的影响量，影响量对被测量的影响产生的标准不确定度必是测量结果的不确定度分量，理应计入U之中。
-
     你的话，使我想起当初我在由评论不确定度理论转向不确定度评定时的一个认识的突破。就是原评定方法，认为被检仪器的误差分为本源误差与非本源误差，检定（校准）要认识的是本源误差，这样非本源误差就是认识本源误差的障碍，因此要把重复性、分辨力、游标卡尺机械不良等等非本源误差，放在检定的误差中。错就错在这里。
     游标卡尺的示值误差，大致是如下几项：1 生产中的刻度误差，2分辨力误差，3重复性、4机械不良（3、4项可能有重复）。须知，1、2、3、4项共同构成游标卡尺的误差范围，其指标就是游标卡尺的最大允许误差。计量检查的是这个总体，检定中用游标卡尺测量量块，多次测量找Δ的绝对值的最大值（更严格是测得值的平均值减标准值，再加上体现随机误差的3σ），这就是被检仪器误差的测得值，此测得值小于MPEV-R(标)则合格（学术讨论不考虑忽略问题，因为减标准的误差相当与加工件尺寸检查的设安全裕度，始终是该有的，忽略是一种简化处理，是冒风险的）。如上操作与处理中，你所谓的影响量，都是示值误差的构成量，换句话说，都是游标卡尺误差的本源量，不该再拉出来加入到U95中。
      有一种情况，那就是为进行修正而确定系统误差的情况。此时，各种随机误差，包括重复性、分辨力、机械不良（变动部分），包括标准的误差，共同构成确定“卡尺系统误差”的误差，这个误差相当于现在评定的不确定度。用来权衡该不该修正，而不能用于卡尺的合格性判别。本网的两个实例，美国的校准证书、中国（计量院）的证书，不确定度项都是标准的规格，而不是不确定度评定的结果，即不包括“影响项”，这恰巧符合误差理论的做法，而不符合不确定度评定的规定。
     如你不能理解，就算了。对不起，这一条我不再辩论了。
-

回复 287# njlyx

　　理顺”测量不确定度“概念的前提是必须的，混乱不堪的”瞎评“确实有害无益，这一点应该是大家的共识。但lyx老师在285楼说：
　　作为一个测量结果（测得值）的提供者，以“不确定度”替代“测量误差范围（测量误差限）”报告“测得值”X的可能测量误差范围±U，……，并有一定的把握’保证‘真值Z落在（X-U）~（X+U）的范围内。
　　这段话明显背离了不确定度的定义，将“不确定度”当成了“测量误差范围（测量误差限）”使用，所以才推论出“测得值”X的可能测量误差范围是±U，并信誓旦旦地“保证某某值落在（X-U）~（X+U）的范围内”。如果不确定度U就是“测量误差范围”±Δ，那么他保证所有测量结果Y落在（X-Δ）~（X+Δ）的范围内，一点都不错。但遗憾的是U并不是Δ，U只是一个宽度，宽度不是范围，没有根据说宽度U的位置在哪里，测量者只能保证其估计的被测量真值存在区间半宽是U，信誓旦旦地保证真值落在（X-U）~（X+U）的范围内纯属自夸。

回复 291# 规矩湾锦苑


      别瞎扯了，哪个“测量不确定度”的‘定义’说了它肯定不是”测量误差“的可能范围啊？！ 你说违背就违背啊？尽管现时的‘定义’如此朦胧不堪，”违背“它并非罪过，但它却也并未如您所言封杀可能的正义！

回复 290# 史锦顺

　　史老师所说的“1、2、3、4项共同构成游标卡尺的误差范围”，共同决定了卡尺的示值误差，我认为一点都没错。根据这些影响因素，人们确定了卡尺示值误差合格与否的MPEV。但在示值误差的测量模型中，影响输出量示值误差的输入量确实含有卡尺读数与标准值两个，卡尺的读数将决定其示值误差的优劣，严重影响示值误差的大小，因此势必给示值误差测量结果引人标准不确定度分量。这和实物量具的示值（偏差）检定完全不同，示值检定测量模型中没有被检对象的读数，所谓的读数乃是人为规定的毫无误差可言的标称值或名义值。因此，示值检定属于史老师您所说的情况，是不考虑被检对象的读数引入的不确定度分量的，而示值误差的检定必须考虑被检对象读数引入的不确定度分量。
　　另外，“卡尺系统误差的误差”和现在评定的“不确定度”无法“相当”。系统误差可用于测量结果的修正，不确定度绝无可能用来修正测量结果。史老师所说“美国的校准证书、中国（计量院）的证书，不确定度项都是标准的规格，而不是不确定度评定的结果”，其实其不确定度也是评定的结果，只不过因为实验室环境条件控制严格，人员得到专门训练并持证，严格按规定的程序实施检定，此时检定结果的不确定度就主要由所用测量设备（基、标准）的计量特性所决定，因此看上去就似乎“都是标准的规格”了。在不确定度评定中对那些非常小的不确定度分量可以忽略不计，这也符合不确定度评定的规定。

回复 292# njlyx

　　并非扯和不扯，“测量不确定度”的‘定义’那句话或哪个字、词说了它就是”测量误差“的可能范围，lyx老师可以直接点明。如果定义并没有这样说，理所当然，这样的含意就是个人的估计和猜测，缺乏依据。

回复 289# njlyx

如果评出来的Uc是一个固定值（这似乎不可能），卡尺、千分尺的提供者（厂家）可以提供；否则每把都要按实际去评，厂家又情何以堪！一把卡尺才卖多少钱，个个评显然不实际；再说了，如果用不确定度表征量仪的精度，检定时有测得值落在置信区间外怎么办？算合格还是不合格？


举个例子，比如说客户想买一台三坐标测量机，要求精度在2微米以内，销售说OK我可以保证。结果验收时105个数有3个超了，这时客户找到销售，销售跟客户解释说：“我们的机器没问题，精度2微米以内就是它的测量不确定度以95%的概率落在±2微米范围内，105个数才超了3个，落在2微米内的数远大于95%，所以设备是合格的”。您说客户听了这个销售的这种解释，是不是都会出现要揍他的冲动？作为客户，这种设备您敢拿来用吗？那3个数超差多少都没关系，反正它们不在我承诺的95%以内！这是什么逻辑，纯粹是大奸商一个！
所以，至少拿K=2的不确定度指标来表征测量机的精度，这样的场合是行不通的。客户才不管你K=2还是3呢，他们对测量设备的要求肯定是100%的合格！


我想这也是量仪厂商为了避免纠纷不愿意用不确定度，而只愿意提供具有100%安全裕度的最大允许误差的原因所在！


至于形位公差测量时的不确定度该怎么评，本人还从未考虑过，也不想考虑。


现在的不确定度真的用得很烂，我个人认为完全没有推广价值！

回复  星空漫步


        如果检测结果出现了纠纷，加工工人是可能会追问你的“测量误差限”的...现在的工人文化层次渐高，有时也怕难以用量具是”合格“的打发？      
njlyx 发表于 2014-6-29 17:01

不是我瞧不起工人，我接触的工人、工厂检验多了，迄今为止还没人这样问过。其实工人里面能人也不少，所以我想不是工人不行，而是不确定度太理论脱离实际了！

当然，怎么才是合格，怎么才算合格，工人也是会关心的，但他们要的不是晦涩难懂的理论，......

回复 294# 规矩湾锦苑


     现行的“测量不确定度”‘定义’错误的将被测量自身的‘随机变化’也稀里糊涂的装进了“测量”框里，使所考虑的因素不仅为与“测量”品质相关的“测量误差”，于是弄了个笼统的“散布”，想把被测量自身的‘随机变化’及“测量”品质不理想所致“测量误差”两者引起的“散布"都囊括进去——其恰当的名称或应为“量值不确定度”。....如果考虑被测量为‘确定常量’的经典测量情况，你去问问作此现行“测量不确定度”‘定义’的“专家”们，他们心中那个“散布”指的是什么？！......非常明白的告诉你：本人非常反感现行的这个所谓“测量不确定度”的朦胧‘定义’，原因之一就是让只抠字眼、不问实用的的本本先生们有很大的搅糊空间！ 但它从未排斥“测量误差”作为相应“散布”的一部分，也未妨碍人们在‘确定常量’的经典测量情况下理解出正确的“含义”。.....在‘确定常量’测量的情况下，就按现行的这个扯淡‘定义’，又有哪个“测量不确定度分量”不是相应“测量误差分量”的“散布宽度”（标准偏差）？........如果你找到实例，用事实说话！

回复 296# 星空漫步


     所谓的“测量不确定度”理论是有人虚呼的！ 实际的“测量不确定度”U就是你告诉工人：刚测得的这个值X，你有xx.X%把握保证测量误差不超过±U，也就是你有xx.X%把握保证他所加工的工件实际尺寸Z落在（X-U）~（X+U）之间。---这就是您对刚才测量结果的“测量不确定度”，你要对此负责的！ 工人才不管你这U是怎么来的呢，如果他怀疑你测错了，自会请求上级重测，若重测证实您测的“误差”超出了你保证的±U，他不会饶了你！....工人在此不需要什么狗屁理论；如若超差，那眼花缭乱的“理论”也不会赔您的损失。

回复 295# 星空漫步

卡尺的可能“测量误差限”总归是要有说法的，只要被检测者追问，你总得回应吧？ 没有“测量不确定度”以前，遇到‘搅毛’的，你也得答复啊！....只不过，现在“有人”倡议：无论是否有人‘搅毛’，测量者都要明确‘承诺’一个可能的“测量误差限”而已。

对于普通级的卡尺，不会每把都“评估”的，应该是本厂同“型号”集体“评估”，讲究一点的也许会因批而异；标准级的或可能挨把“评估”，价钱会大增的。

【精度2微米以内就是它的测量不确定度以95%的概率落在±2微米范围内，】？----‘精度2微米以内’（这应该是不合现行规矩的说法），就是它的测量不确定度是2微米，也就是测量误差以95%的概率落在±2微米范围内？......如果默认的包含概率是95%，那就只能如此理解了。当大家都明白此意时，厂家便不好耍滑头了。

回复 297# njlyx

　　现行不确定度的定义很简单，它只是被测量真值存在区间的估计宽度（半宽），它是一个参数，作用是用来量化评判测量结果的“可疑度”，此外并无任何其它含义。　　“错误的将被测量自身的‘随机变化’也稀里糊涂的装进了‘测量’框里，使所考虑的因素不仅为与‘测量’品质相关的‘测量误差’，于是弄了个笼统的‘散布’，想把被测量自身的‘随机变化’及‘测量’品质不理想所致‘测量误差’两者引起的‘散布都囊括进去”的说法，纯属是业内个别人的猜测和错误推论，不确定度的定义中绝无一字一句有此含义。
　　现行“测量不确定度”‘定义中的分散性只是指被测量真值的存在区间，而且仅指那个区间的宽度，这么明确的定义怎么还说它“朦胧”呢？其实认真分析一下“朦胧”感觉的理由，没有一条来自不确定度的定义，全部都来自于业内一些人士自己的错误理解，强制将不确定度拉到与误差或误差范围相同，强行用误差理论去解释不确定度评定就是常见的最主要的“朦胧”来源。可以说，没有一个不确定度分量是相应“测量误差分量”的“散布宽度”（标准偏差），反而是影响输出量（测量结果）的每一个误差分量的“散布宽度”给测量结果带来不确定度分量。误差或误差范围是产生不确定度的“因”，但误差和误差范围绝不是不确定度，不能把“因”与“果”画等号。

回复  星空漫步

----‘精度2微米以内’（这应该是不合现行规矩的说法）
njlyx 发表于 2014-6-29 22:01

   因为现行的规矩在工厂行不通，所以包括不确定度在内，理论家们搞的那一套，在工厂狗屁不是，工人老大哥眼里压根儿就没这玩意儿，跟他们说误差谁都懂，谁不确定度没人理睬你。即便是质量工程师也得用工人听得懂的话，跟他们交流。对不做具体检验的采购就更不能要求他预先领会你那以不确定度表征的他们脑子里的精度含义了。工人们理解的精度是跟误差挂钩的，没有置信概率什么事。如果某位专家要跟工人讲不确定度及置信概率，恐怕他们中有不少人会把本来知识要比他们渊博的多的专家当成神经病，这就是专家脱离实际所招致的待遇。本人不是什么专家，到了工厂也时刻注意要用对方听得懂的话来交流，否则没人买你的帐。
误差理论的成功之处在于从基层人员到专家学者大家都能懂，可以用共同的语言来交流，而不确定度则不是如此。

爱因斯坦那么伟大，也没哪个国家、哪个组织要求人人都去理解相对论吧，这种高深的东西往往只有理论意义，没有必要搞普及，不确定度也一样，虽然它的提出远不及相对论。不确定度停留在专家学者的圈圈里，让他们慢慢地研究就行了；弯弯绕的东西，没必要满大街乱跑，招摇过市，这种做法实在让人讨厌！

回复 245# njlyx


   证书的责任者就是计量检定机构嘛，计量检定机构本身并不代表国家，以后甚至会出现大量民营的鉴定校准机构，计量校准机构的作用就是提供有价值的数据，然后收费创收。

回复 238# 规矩湾锦苑


   量块的”等“和“级”事实上是有一定的关联的，K级量块，正常的话不是一等就是二等的，所以事实上，是只能按照一等的方法来检定的，所以你没有选择的余地。经过第一次送检后，量块的实际“等‘别也就进一步确定了，所以在以后的送检中，我们事实上已经知道它大约是什么等别的。如果一个量块它的固有属性是五等，那么你即使用检定一等量块的方法来检定它，也不能改变被检量块是五等的事实。所以检定结果并不是由方法决定的。

回复 302# 285166790


     如果应用的人们真的领悟了“测量不确定度”的含义，那‘计量检定机构’出面“承揽”测量器具‘测量不确定度’责任的风险是很大的！.....因为这里面有所谓‘合理’猜测，并非纯客观的‘实验检定’指标。.....‘计量检定机构’或只宜协助委托者“评估”测量器具的‘测量不确定度’，然后向委托者报告‘测量不确定度’的建议值，不宜出面向使用者‘承诺’某测量器具的‘测量不确定度’是XXX---除非获得了足够的利益。....若超差了，是要赔钱的！史先生批评过的那些明显胡乱假设的‘评估’模版恐怕是不能作为打官司的有利依据。

回复 301# 星空漫步


     是有人故弄悬殊把简单的事情复杂化了。

2. 关于“不确定度”U的表述：当前流行的“学究”式表述是说明自由度λ和扩展因子k的所谓“扩展不确定度值”（完整表述还似应说明分布规律）。其中的自由度λ 似乎只能从学术上说明所做的评估工作有多“深入”，实际无法考核，且通常也很难说清楚；而扩展因子k也须在附加说明分布规律后表现为置信概率才好“考核”。如此不接“地气”的繁琐表述实际已构成“不确定度”应用的主要障碍之一！ “不确定度”U作为一个“评估”（实际就是“猜测”）出来的指标，理应是一个便于考核的指标（哪怕你费了九牛二虎之力弄出一个光鲜无比的指标了，若不便考核，明白人是不会相信的）。因此，“不确定度”U的合理定量表述应该就是约定概率下的分布范围界限（缺省的概率可以约定为99.7%，对应于正态分布的3σ及通常所说的“误差限”）；

回复 304# njlyx


   那当然了，提供了数据，当然要为提供的数据负责。其实别说评定不确定度，就算是按照检定规程开展的检定工作，很多计量所开展的也不是很规范吧？说到底很多问题，不是方法的问题，是使用的人有没有能力，有没有责任心的问题。不确定度评定论技术难度也不是很高，首先，这个评定的方法在建标之初就应该是确定下来的，并经过上级部门的考评，所以，它的评估方案的生成，并不是只是一两个校准人员说了算。方案一经生成，以后校准人员就按既定方案执行，除了重复性每次可能要重新计算，其它指标基本上都是提前确定好的，计算过程并不困难。而且，按规定，计量机构要定期参加比对活动，不断在工作中验证方法的正确性，如有问题，应立即改进，整个工作流程就像生产产品一样，是非常有质量保证的。也就是说现在的很多的问题其实是人的问题，是工作方法的问题。