学术讨论与基本知识（4）——测量结果包含真值

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                                           学术讨论与基本知识（4）     
                                                                  ——测量结果包含真值     
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（一） 误差范围的人、绳、狗模型       
       真值、测得值、误差元与误差范围的关系，可以比喻为人、绳、狗的关系。
       真值比做人，测得值比做狗，误差就是人与狗的距离。人狗的位置差，时刻在变化，但距离的最大值被绳长所限制。绳长比做误差范围，是个非负的单一值；人与狗的距离比做误差元的绝对值，从零可变到绳的长度。
       固定人的位置，狗活动在以人为圆心、以绳长为半径的圈内。这像研制与计量中的测得值区间。测得值区间以真值为中心、以误差范围为半宽。
       某时观测到狗的位置，则人必在以狗为圆心，以绳长为半径的圈内。这像测量中的真值区间。被测量的量值区间（真值区间）以测得值为中心、以误差范围为半宽。
       绳长限制了人与狗的距离。知道人的位置，可以找到狗；同样，知道狗的位置，也可以找到人。
       同一误差范围，贯穿于测得值区间与被测量量值区间这两个区间中，是测得值与真值之间变换的基础。研制中，确立真值到测得值的变换；测量中，利用测得值到真值的变换。误差范围决定两个变换的质量，也就是决定测量的水平。
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       测量仪器的误差范围，在生产时被造就，而在计量时，被公证。能确认误差范围之值，是因为计量中有标准。而标准之标称值，可视为真值。定标时、计量时的测得值区间，是测量仪器的特性，它确定了测得值对真值的关系。测量仪器的这个特性，在测量中将表现出来，即表达测得值与真值的关系，因此可由测量中得到的测得值来确定被测量的真值。
       研制与计量中，依靠真值确认误差范围；测量中由已知的误差范围与测得值而得知被测量的量值。测量结果是测得值加减误差范围，被测量的真值包含在测量结果中。
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（二）量值区间包含真值示意图      

       黑线是数轴线。黑线上的点，是有物理意义的数据点。圆表示画法（确定上下边界点的方法），圆与数轴的交点，才有数据意义。同一圆的左交点是测量结果的下限点，右交点是测量结果的上限点。唯一的红点表示真值Z，绿点M1、M2、M3、M4是测得值。
       以真值Z(红点)为圆心、以误差范围R(紫线)为半径的圆，与数轴（黑线）的交点是M下与M上。数轴上的区间[M下，M上]是以真值为中心的、以误差范围为半宽的测得值区间。测量仪器的研制场合、计量场合，用的是这个区间。用测量仪器测量真值为Z的计量标准，测得值必定落在区间[M上，M下]中，否则仪器不合格。
在测量场合，被测量的真值是未知的，测量的目的是找到它。由于测量有误差，现实的可能是找到真值所处的范围。测量得知了测得值，又知道测量仪器的误差范围R。于是，以测得值（绿点）为中心，以误差范围为半径画红圆。
       红圆圆1与数轴线的左交点是1下，右交点是1上，这两点形成的区间是[1下，1上] ，它就是以测得值M1为中心的、以误差范围R为半宽的量值区间。如图，此区间包含真值Z。这个区间对应的测量结果是：
                        L=M1±R
       红圆圆2与数轴线的左交点是2下，右交点是2上，这两点形成的区间是[2下，2上] ，它就是以测得值M2为中心的、以误差范围R为半宽的量值区间。如图，此区间包含真值Z。这个区间对应的测量结果是：
                        L=M2±R
       红圆圆4与数轴线的左交点是4下，右交点是4上，这两点形成的区间是[4下，4上] ，它就是以测得值M4为中心的、以误差范围R为半宽的量值区间。如图，此区间包含真值Z。这个区间对应的测量结果是：
                        L=M4±R
       以测得值M3或任何M可能值（必在绿圆内）为圆心的、以误差范围为半径的圆，与数轴的交点构成的区间，同样，也必定包含真值Z，道理很简单，因为测得值（圆心）与真值之差不大于R，所以测得值为中心的、误差范围R为半宽的区间，必定包含真值。因此测量结果的通式是：
                        L= M±R
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(三)否定测量计量原理的观点           
       【规矩湾观点】        
        以任何一个“测得值为圆心”、以“误差范围为半径”的圆（区间）是测得值存在的或不可逾越的的范围，不是真值存在的区间。
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       【史评】            
       规矩湾的这个观点，是违反测量计量常识的原则性错误。
       测量结果中包含真值（99%以上的高概率），是测量有效性的依据，是计量的根本目的。如果说测量结果（测得值±误差范围），不包含真值的话，测量就是没用的，测量仪器就是耽误事的没用的东西，而计量就是没有实际用途的摆设。
       规矩湾的观点，体现了不确定度宣贯以来，只重视测得值而漠视真值的糊涂观念，以及它给人们造成的不良影响。
       说测量结果区间只是测得值的范围，而不是真值存在的区间，这是对测量计量原理、对整个计量体系的否定。
       可以庆幸的是，正常的测量结果中包含真值。因此测量计量是有效的。规矩湾的说法仅仅是一种对测量计量工作的歪曲。
       对规矩湾的这种观点，可以一笑了之。因为诬陷不等于事实。
       但一切理论与实际工作者必须明白：指标表征，一旦与真值无关，那就是没用的废指标。倘实际应用，就可能形成隐患。不讲真值，就可能是假值，即不符合要求的不准确的值。
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补充内容 (2015-4-27 06:41):
图中，圆与数轴交点（8个点）的标记名称，字体小，需点击图片放大后认读。

         主帖给出误差理论的两种区间图示。研制与计量时的测得值区间是以真值Z为中心、以误差范围R为半宽的测得值区间。仪器的测得值在区间内，则合格；测得值在区间外，则仪器不合格。
       测量仪器研制给出误差范围，计量证实误差范围。
       由测得值的关系式M=Z±R,推导出必有Z=M±R。
       Z=M±R就是用测量仪器测量被测量的测量结果。测量结果必定（概率大于99%）包含真值。如图，以测得值M为中心、以误差范围为半宽的量值区间，必定包含真值。求得包含被测量真值的区间，是测量的目的，是计量的保证。
       在测量计量领域，回避真值的概念，是含混的概念。与真值无关的表征量，没有实际用途。
       不确定度的图示是什么样？那些尚在相信不确定度论的人们，请你画个不确定度的示意图，你能画出来吗？