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[概念] 请教,B类不确定度自由度求法?

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wanlilu 发表于 2015-1-4 16:41:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
    请教各位量友,有关B类不确定度自由度的求法,只知道用相对标准偏差求,但怎么通过开展不确定度推导出相对不确定度?
史锦顺 发表于 2015-1-4 18:28:03 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2015-1-4 18:30 编辑

        你的问题似乎极易回答:某量的扩展不确定度U95除以该量的测得值,就是相对不确定度。
        但又极难回答,因为不确定度理论的自由度是什么东西,我算弄不懂。是我水平低弄不懂,还是根本就无法弄懂,我先抄去年文章中的几段,供参考。
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(一)自由度该有自由
       自由度的概念,本来是个严肃的物理概念。物理中,自由度又称“维数”。战场上,坦克是二维运动,可以横冲直撞,坦克的位置,由经度、纬度来确定。是二维的。经度可能取各种值,是一个自由度;维度可以取各种值,是一个自由度,一共是两个自由度。飞机有经度、纬度、高度三个自由度。潜水艇有经度、纬度、水平面下深度三个自由度。航空母舰及水面舰艇船只,只有经度纬度两个自由度。由于空间的三维性,宇宙虽大,而每个物体的运动,最多有三个自由度。
       每一维都可以取各种值,不受限制,固有其名曰:“自由度”。火车在某段路上,可以前进后退,却不能脱离铁路线横行,又不能做垂直地面的运动,因此火车在三维空间中,两维受限制,只有一个自由度。
       数学中,函数有N个变量,就称有N个自由度。 说得过去。因为每个变量都可自由取值。
       函数f(x,y)=x+y, x可以自由取值,y可以自由取值,有两个自由度。如果给定一种关系,x-y=c,c是常数,则自变量可以代换掉一个,y=c+x,则函数变成f(x)=2x+c。原来是两个自变量即两个自由度;加一个条件限制,自变量成为一个,自由度减少一个。
       由上可知,自由度,该有自由。测量N个数,数值都已取定,没有那么多自由度。量的取值,必在数轴上,难道不是只有一个自由度吗?
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(二)疑问:贝塞尔公式的自由度是N-1吗?
        不确定度论讲究自由度。第一处讲自由度,说贝塞尔公式的自由度是n-1。我认为,这是错误的。
        n是数据量,即独立测量的个数。统计理论的自由度,应是有多少个独立测量,就有多少个数据,就有多少自由度。自由度是对独立测量说的,是对数据说的,自由度是多少,本质说的是数据有多少个取值的可能。标准方差中是用偏差Xi-EX,是n个自由度,怎么到贝塞尔公式中用平均值代替数学期望,数据量还是n个,而自由度竟变成n-1了?如果取值的自由度是n-1,则应是有n-1个数据就决定一切了,第n个数据不起作用,是个没有自由度的必然量。这是不符合事实的,n个数据,哪个也不能少。例如取2个数据,是2个自由度,如果已知二数据之和为b,则知道X1,必知X2是b-X1,因而是1个自由度。但取残差平方和时是一个也不能少的。具体计算一下。
                       [X1-(X1+X2)/2]^2 + [X2-(X1+X2)/2]^2 =(X1-X2)^2 /4   
式中X1、X2都在,哪个也不能缺,仍是2个自由度。
       因此,说残差之和等于零是一个约束条件,即限制数为1。由此可得自由度n= n - 1。 这句话是不对的。n个数据的自由度是n,而不是n-1。公式中用到数据之和,设为Z,这是多出一个值,自由度该加1,而多出的Z等于数据之和是约束条件,要减去1,自由度加1又减1,还是n。
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      结论:贝塞尔公式的自由度是n,而不是n-1。您说,对吗?
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(三)弱化自由度
       学习不确定度理论的人都知道,自由度是个难点。正确的客观规律,有实际用途的知识,再难也该学。但不确定度论讲的自由度,一开始就不对(即将n误解为n-1);以后的内容,更难;至于对不对,天知道。反正像老史这样的北大物理系六年制的毕业生,又经五十年苦读、求真的人,就认可是自己学不懂。那么有多少人能学懂会用呢?学不懂,只好抄。可笑的是,一个样板评定,估计国家计量院的可信度是80%,由此算等效的自由度。国家计量院的可信度,这样低,那个自由度就很难让人相信了。
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      2011年2月,JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》规范修订起草小组,提出“本规范弱化了对给出自由度的要求”,这是正确的。说明,在中国计量界的学术高层,已认识到自由度无用的本质。
自由度的概念,无实际用途,难解难算,样板评定中有人用,除数据量的自由度取n-1(这是错的)外,都是些随意的估计。笔者的意见是:既然弱化,就弱化到零吧。
       既然自由度可以“弱化”,不确定度论就该弱化。
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       最后,对比一下。
       误差理论,不讲究自由度。不学、不用自由度。一切正常,这是正路。
       不确定度理论,弄出个自由度来,还要求每个测量结果都说明自由度。而人们对自由度又学不懂、不会用。逼得人们违心地去抄袭,去蒙混;这实在是对计量人的亵渎。怨气满腔的计量工作者,认清不确定度论的伪科学本质,坚决反对不确定度论!
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 楼主| wanlilu 发表于 2015-1-4 20:57:51 | 显示全部楼层
史锦顺 发表于 2015-1-4 18:28
你的问题似乎极易回答:某量的扩展不确定度U95除以该量的测得值,就是相对不确定度。
        但又 ...

感谢赐教!
规矩湾锦苑 发表于 2015-1-4 22:44:34 | 显示全部楼层
本帖最后由 规矩湾锦苑 于 2015-1-4 22:59 编辑

  在进行不确定度的B类评定时,如果需要计算自由度,请按JJF1059.1-2012的4.3.3.5条进行,计算公式是式(22),意思是不确定度的误差除以不确定度所得结果的平方的2倍的倒数。例如对计量测试院所测量结果的可疑度10%(可信性90%),则:自由度V=1/(2×0.1^2)=50,在表4中可以查到;对计量测试院所测量结果的可疑度5%(可信性95%),在表4中虽然查不到,但可以自己计算:自由度V=1/(2×0.05^2)=200。一般情况下取10%比较正常,没有100%绝对可信的测量结果,因此除非是常数才能取自由度∞。
  自由度好比是不确定度的不确定度,不确定度是对测量结果的可疑度(好比是“否定”),自由度就是测量结果的“否定之否定”,因此对测量结果而言不确定度越小越可信,那么自由度就是越大测量结果越可信。一般情况下对上级计量检定、计量校准和测量、检测结果取90%可信性(10%可疑度)比较正常,没有100%绝对可信的测量结果,因此除非是常数才能取自由度∞。
  不确定度评定中的自由度和空间物体的六个自由度、函数自变量的自由度等完全是两个概念,风马牛不相及。不确定度评定中计算有效自由度的目的是求得包含因子kp,以便进一步评估扩展不确定度。对于一般测量过程,企业现场的测量过程,按国际惯例取包含因子k=2就可以了,因此在这些测量过程的不确定度评定中,既然 k 已经确定,也就没有必要再估计各标准不确定度分量的自由度和最终测量结果的有效自由度了。这就是“弱化自由度”真正含义,弱化是为了现场评估测量不确定度的简化,弱化并不是说不需要,对于一个新理论、新方法的提出是否科学是非常严谨和严肃的事,就必须计算出有效自由度再求得包含因子,最后确定扩展不确定度。
 楼主| wanlilu 发表于 2015-1-5 08:51:47 | 显示全部楼层
规矩湾锦苑 发表于 2015-1-4 22:44
  在进行不确定度的B类评定时,如果需要计算自由度,请按JJF1059.1-2012的4.3.3.5条进行,计算公式是式(2 ...

感谢不吝赐教!
mxs623 发表于 2020-4-14 09:23:32 | 显示全部楼层
史锦顺 发表于 2015-1-4 18:28
你的问题似乎极易回答:某量的扩展不确定度U95除以该量的测得值,就是相对不确定度。
        但又 ...

说的太多了,A类、B类方法求自由度,无非是说,看我的自由度大,可信程度高。但自由度的求法,真是难以理解
mxs623 发表于 2020-4-14 09:52:57 | 显示全部楼层
规矩湾锦苑 发表于 2015-1-4 22:44
  在进行不确定度的B类评定时,如果需要计算自由度,请按JJF1059.1-2012的4.3.3.5条进行,计算公式是式(2 ...

请问比如自己做项目,评定不确定度的过程中,对B类方法的自由度如何求,可疑度,不可信程度,从何而来?所谓的不确定度误差是指谁和谁的差值呢?
规矩湾锦苑 发表于 2020-4-15 01:49:01 | 显示全部楼层
mxs623 发表于 2020-4-14 09:52
请问比如自己做项目,评定不确定度的过程中,对B类方法的自由度如何求,可疑度,不可信程度,从何而来? ...

  记住不确定度是“评”出来的,不是计算出来的,也不是测量出来的,也就是说不确定度是估计出来的。既然不确定度是估计出来的,每个人的估计结果一般来说就不会相同,这也就存在着谁估计得更可信的问题了。
  怎么判定每个人估计得更正确更可信呢?就是用“自由度”来评价。当自由度为∞时,评估结果的最正确,自由度∞意味着不确定度的评估结果没有“误差”(注意这个“误差”不是测量误差,而是指估计的误差,估计误差是一个“范围”,永远是正值)。自由度为∞的情况除了常数(无限不循环小数排除在外,因为这种常数在评估时因为有效数字的舍取也该评估结果带来评估误差)外,几乎并不存在。
  常言道“估计个八九不离十”即可,只要不是没有根据的瞎猜,常人的评估误差20%就不错了[此时自由度V=1/(2×0.2^2)=12],一般评估师的估计误差大约在10%[此时自由度V=1/(2×0.1^2)=50],评估的高手(不妨称为高级评估师)一般在5%左右[此时自由度V=1/(2×0.05^2)=200]。上述通过可靠信息进行评估的方法,国外称为B类评估,如果是通过做重复性科学实验的方法进行估计,国外就称为A类评估,试验次数越多评估的结果也就会越正确,其测量不确定度的自由度就是重复试验次数减去1。B类评估方法简单,A类评估复杂且费工费时费钱。按中国文化习惯,简单的方法(B类评估)常摆在第一位,称为第一种评估方法,复杂的方法(A类评估)常摆在第二位,称为第二种评估方法。
  以上纯属个人理解,仅供参考。
zhu090030 发表于 2020-4-15 09:13:40 | 显示全部楼层
史锦顺 发表于 2015-1-4 18:28
你的问题似乎极易回答:某量的扩展不确定度U95除以该量的测得值,就是相对不确定度。
        但又 ...

学习了,谢谢
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