校准结果的测量误差及不确定度图解

njlyx 发表于 2015-8-28 08:13
那你这个“测量不确定度”被不适当的传递了，容易引起误会。

     【

      你说的对。但我没说用该砝码去校准电平的校准结果的不确定度。
      我对你的回复只是针对“ 未修正的参考量值 那条线过份偏离“参考量值”线了 ”，当时主要为了图形更直观，当然我也认为是可能的，如一M1级砝码（误差接近该级的MPE）用E2级砝码标准装置去校准，误差大，不确定度小。

thearchyhigh 发表于 2015-8-28 14:08
你说的对。但我没说用该砝码去校准电平的校准结果的不确定度。
      我对你的回复只是针对“ 未修 ...

当时不了解你是针对“校准”结果的表述，回复岔了，请忽略。

规矩湾锦苑 发表于 2015-8-28 13:40
　　我认为这不是该有的正确参与讨论的态度。每个人发表的观点都与讨论的主题有关，而与“人”无关。如果 ...

本人已多次表明与你无可交流。

规矩湾锦苑 发表于 2015-8-27 00:15
　　楼主很有创意，受楼主创意的启发，我稍微做了一点更改提供给大家参考，并欢迎大家评头论足。根据修改的 ...

这个图和先生的解释多有不妥和错误。
1，没有真值最佳估计值，这个术语，真值是不可能得到的，也就没有“真值最佳估计值”，只有“参考值”；
2，实际测量活动中，测得的（平均）值与被测量参考值之差的术语是“偏移”。不是定义为“测得值的测量误差”；“偏移”是测得值的系统误差分量；
3，单次测量结果与多次测量平均值（测得值）之差为该测得值的随机误差；多次测量结果的随机误差大多呈t分布，分散性区间通常用单次测量的标准偏差表示，即单次测量的标准不确定度，它是测量结果不确定度的一个分量；
4，“图中有两个倒钟形，宽倒钟形是各测得值的分散性区间，区间对称中心是各测得值的平均值，区间宽度为测得值随机误差全宽2Δ”；这个解释有问题，只有测得值的分散性区间倒钟形的区间对称中心是各测得值的平均值，而参考值是不存在“平均值”的；
5，图中参考值的窄倒钟形是被测量参考值的包含区间（估计的真值所在区间），区间的对称中心是参考值的最佳估计值，区间半宽为参考值的扩展不确定度U；
6，先生的解释：7由5和6知，被测量真值的包含区间与测得值的分散区间是完全不同的两个区间（分属于两个倒钟形），以测得值为中心不确定度U为半宽的区间根本就不存在，这种所谓的区间什么也不是；这个说法不对。以测得值为中心的不确定度U为半宽的区间是必然存在的，这个区间就是单次测量的标准不确定度的扩展范围。单次测量的标准不确定度常常也称为“测量重复性”。
7，先生的8的解释完全是混乱的：测量误差不是等于测得值减去真值，而是：测得值减去参考值。测得值为中心最大误差为半宽组成区间与被测量真值为中心以最大误差是独立的两个区间， 不能作：如果以测得值为中心最大误差为半宽组成区间，将最大程度地包含被测量真值，是被测量真值所在的最大区间。同样以被测量真值为中心以最大误差为半宽组成区间，将最大程度地包含所有的测得值，是全部测得值所在的区间。这个解释。

黄敢生 发表于 2015-8-28 15:06
这个图和先生的解释多有不妥和错误。
1，没有真值最佳估计值，这个术语，真值是不可能得到的，也就没有“ ...

　　首先非常感谢您的回复！文中字字句句都体现出您是认真阅读和分析了我的帖子，并给予了我诚心诚意地回答。我的答复如下：
　　1.估计值、似然估计值、无偏估计值、最佳估计值等等在计量界被广泛使用。被测量的真值通过测量不可得到是我们的共识，测量者一切测量结果都是对被测量值的估计，所有测量结果中那个正确性和可靠性最高的就是“真值最佳估计值”。“参考值”可以是真值的最佳估计值，也可以是人们共同约定的值，在JJF1001的8.19条明确指出了“参考值可以是被测量的真值”，“也可以是约定量值”，它是“用作与同类量的值进行比较的基础的量值”。在我的图中真值的最佳估计值就是您所说的“参考值”，但不是JJF1001的“参考值”定义中说的“真值”。
　　2.实际测量活动中，测得的平均值与被测量参考值之差的术语是“偏移”,“偏移”是测得值的系统误差分量，此话我完全赞成。系统误差也是误差，因此偏移其实就是误差的一种或误差的一个分量。我在图中表示的系统误差正是“偏移”，而图中标注的“误差”是系统误差与随机误差之和，是测得值到被测量真值的最佳估计值的距离。
　　3.“单次测量结果与多次测量平均值（测得值）之差为该测得值的随机误差；多次测量结果的随机误差大多呈t分布，分散性区间通常用单次测量的标准偏差表示”，我很赞成。但说单次测量的标准偏差就是单次测量的标准不确定度有失偏颇。标准偏差不是不确定度，两者不是同一个概念，可以说单次测量结果的不确定度大小与单次测量的标准偏差相等。“大小相等”与“概念相同”是两回事，鹿和羊可能大小相等，但鹿不是羊。
　　4.我赞成“参考值不存在平均值”，“图中有两个倒钟形，宽倒钟形是各测得值的分散性区间，区间对称中心是各测得值的平均值，区间宽度为测得值随机误差全宽2Δ”的解释，与你所说“只有测得值的分散性区间倒钟形的区间对称中心是各测得值的平均值”没有任何矛盾。
　　5.图中以被测量参考值为对称中心的窄倒钟形包含区间是估计的真值所在区间，但对称中心不是参考值的最佳估计值，参考值是上游测量过程的测得值，是唯一的，参考值没有最佳估计值。“该区间半宽为参考值的扩展不确定度U”，此话不对，U是测得值的不确定度，不是参考值的不确定度。
　　6.我说的第7条“由5和6知，……”，是客观的，正确的。以测得值为中心，不确定度U为半宽的区间并不存在。“范围”具有位置和宽度两个特性，不确定度只是个半宽度，没有“位置”，因此“标准不确定度的扩展范围”也不存在。另外“标准不确定度”也不能称为“测量重复性”，重复性与不确定度不在同一个概念体系大家庭中。“重复性”属于“误差”概念下的子概念，与“误差”同属于一个概念体系大家庭。构成测量过程的所有要素的误差都会给测量结果引入不确定度分量，输入量的“测量重复性”同样会给测量结果引入不确定度分量。
　　7.您说“测量误差不是等于测得值减去真值，而是：测得值减去参考值”我并不表示反对，因为这符合JJF1001-2011的定义。但真值是不可知的，只能用真值的最佳估计值或参考值代替真值，您可以用参考值代替图中的真值最佳估计值，评判该图还有什么问题，我一定细心聆听。“测得值为中心最大误差为半宽组成区间与被测量真值为中心以最大误差是独立的两个区间”，您没说错，的的确确如你所说。但，“以测得值为中心最大误差为半宽组成区间，将最大程度地包含被测量真值”，“以被测量真值为中心以最大误差为半宽组成区间，将最大程度地包含所有的测得值”，这种解释也没错。我非常欢迎您举出测得值跑出前者的区间，或真值有可能跑出后者区间的实例。我得出这个论断的根据是：误差＝测得值－真值。这个公式是误差理论的基础，只因实践中“真值”不可得，2011版JJF1001才将“真值”更换为“参考值”，但这种更换并未颠覆误差理论的这个基础。

njlyx 发表于 2015-8-28 14:26
本人已多次表明与你无可交流。

　　当然，你有你的回复与不回复自由和权力，但你无法阻挡和剥夺别人发言的权力。我的发言也不会因为某个人的态度而受影响，对于计量技术的讨论，我仍将一如既往积极参与。

规矩湾锦苑 发表于 2015-8-28 17:30
　　首先非常感谢您的回复！文中字字句句都体现出您是认真阅读和分析了我的帖子，并给予了我诚心诚意地回 ...

我确实没有好好读通过“误差理论”方面的一些经典著作（特别是费业泰先生的著述我就没有看过）我只晓得从上世纪90年代以来ISO、BIPM、OIML、IEC、IUPAP，IUPAC、IFCC和ILAC等八个国际组织联合发布了十多个系列国际文件对于“误差”、“统计学”、“不确定度”的理论，概念、术语，方法等进行了全面的修改，过去很多泰斗的著述里的说教都有些不妥和错误了。不晓得 费业泰 泰斗的著述是哪一年写的？

     真值是与 量的定义一致的量值。定义的第一个注，就是说的：1  在描述关于测量的“误差方法”中，认为真值是惟一的，实际上是不可知的。在“不确定度方法”中认为，由定义本身细节不完善，不存在单一真值，只存在与定义一致的一组真值，然而，从原理上和实际上，这一组值是不可知的。 也就是说不管是在“误差方法”或在“不确定度方法”中，都认为“真值”是不可知的。因此，在实际测量的术语中再也没有使用“真值”这个术语，包括以前常用的“约定真值”的术语也不再使用，修改为了“约定量值”。可以说相对于“真值”的“误差”是不可知的，也就是不可得到的，新的术语只有“测量误差”简称误差：测得的量值减去参考量值。从术语的注② 假设被测量使用唯一的真值或范围可忽略的一组真值表征时，这种情况测量误差是未知的。可以看出同“真值”比较的“误差”是不不可知的，“未知的”。

       “误差”在以往著述中的“多义性”正说明过去误差理论的混乱，。

       你的： “测量不确定度”应该是“测量误差”这个“不确定量”的一个特征值。本人确实不能苟同

黄敢生 发表于 2015-8-28 19:38
我确实没有好好读通过“误差理论”方面的一些经典著作（特别是费业泰先生的著述我就没有看过）我只晓得从 ...

　　我从未说过您没有好好读通过“误差理论”方面的一些经典著作，你的一些观点我也很赞成，特别是您能够与时俱进，对术语严格以标准/规范规定的最新定义为准的做法我也非常赞赏。
　　JJF1001-2011的3.21条定义真值是“与量的定义一致的量值”，注1也说到真值是唯一的，但实际上是不可知的，真值不可知不是因为不确定度理论诞生才提出，而是误差理论早有定论，是计量基本名词术语标准说的，不确定度理论只是应用了这个论断。不确定度认为，既然真值是不可知的，但通过测量过程的各种有用信息可以估计出真值所在区间的宽度（半宽），于是就把这个半宽度起名叫“测量不确定度”，用符号U表示。把U与测量结果“相联系”，作为一个“非负参数”，用来定量评判测量结果的“可疑度”（又可称为可信性或可靠性），显然不确定度与定量表征测量结果准确性的参数“误差”有着明显的界限。
　　“测量不确定度”的定义没有用“真值”这个术语，但并不是废弃了“真值”，不承认“真值”。GUM标准明确告诉我们，GUM认为“真值”的“真”字是多余的，因此讲到被测量的“量值”时就是指被测量的真值。“不确定度”定义的“表征赋予被测量量值分散性的非负参数”就是“表征赋予被测量真值分散性的非负参数”。指定的量真值是唯一的，理应没有分散性，之所以说“真值分散性”，是因为真值存在区间宽度是“根据所用到的信息”估计后赋予被测量真值的，而这个估计出来的区间具有“分散性”特性，是个分散性的区间，被测量真值就在这个区间内。
　　测得的量值简称“测得值”，是“测量结果”的一部分，测量结果的另一部分是“测量不确定度”，两个信息组合在一起才能称为“测量结果”。但测得值与测量误差两部分组合不能称为测量结果，如果真的知道误差，其反号就是修正值，测量者自然会将测得值与修正值相加得到新的测得值，检测报告就会报告新的测得值。
　　误差的现行定义是“测得值减去参考值”。“参考值”在JJF1001的8.19的定义是“用作与同类量的值进行比较的基础的量值”，并以注的形式指出“参考值”要么是“真值”，要么是“约定量值”。约定量值加上省略的“真”字，就是过去的“约定真值”。所以与旧定义“测得值减去真值”本质上并无区别，只是增加了“约定真值”的成分，变得更全面了。理论科学可以使用“参考值”中的“真值”成分，但应用科学使用“真值”成分时，因实践中唯一真值不可知，误差也就不可知了，所以应使用“参考值”中的“约定量值”成分。不同的场合，不同的上游测量过程给出的约定量值是不同的，因此约定量值视为“一组量值”，在这一组约定量值中，一个约定量值就对应一个已知的误差，参考值使用约定量值成分时，误差就是可知的。这就是JJF1001的5.3误差定义注1讲的误差概念使用的两种情况。
　　因此，“误差”在以往著述中的“多义性”并非你所说的“说明过去误差理论的混乱”，而只是说明那时的误差定义只考虑了计量学的理论科学，只考虑了理论上的科学性和严密性，没有考虑计量学的应用科学，应用科学必须强调术语的实用性。误差新定义则补充了应用科学的需要，使误差的定义更加完善了。
　　“测量不确定度”应该是“测量误差”这个“不确定量”的一个特征值，这不是我的观点，我也不赞成这种观点，在这个问题上我们观点相同。

黄敢生 发表于 2015-8-28 19:38
我确实没有好好读通过“误差理论”方面的一些经典著作（特别是费业泰先生的著述我就没有看过）我只晓得从 ...

“误差”在以往著述中的“多义性”正说明过去误差理论的混乱。同意！看来在这个问题上取得共识的人越来越多了。

　　误差理论诞生应该数百年了，是计量科学的基本理论之一，应该说已经趋于成熟，对解决测量“准确性”问题可谓游刃有余，并无“混乱”迹象。只不过是计量学发展到现阶段，人们发现并更加重视测量的另一个特性“可信性”。误差理论的核心术语“误差”的定义是“测得值－参考值”，过去是“测得值－真值”，是测得值偏离被测量真值或约定真值、参考值的距离。“误差”定义的本质非常明确的是量化反映了测得值的“准确性”，但却无法解释或解决测得值的“可信性”问题。在这种情况下，用来解决测量结果可信性问题的术语“不确定度”及不确定度评定理论的诞生也就顺理成章。不确定度的诞生并不说明误差理论的混乱，不确定度评定理论并不否定或取代误差理论，而是与误差理论结为姊妹篇，共同作为计量学的基础理论，支撑着计量科学。

规矩湾锦苑修改后的图很有意义，个人同意其基本观点，解释了本人一直以来对不确定的迷惑。声明，本人菜鸟一只。

justas 发表于 2015-9-2 12:02
规矩湾锦苑修改后的图很有意义，个人同意其基本观点，解释了本人一直以来对不确定的迷惑。声明，本人菜鸟一 ...

被测量值本身是可能有所“散布”的——这或是“规矩湾”先生图中之“测量不确定度”所描述的？ 但它似乎是被测量自身的“长相”问题，与测它的“手段”通常没有明显关联【虽然“理论”上总是会有所影响的——譬如，所谓“传感器”对“被测物”的“干扰”，但常规的计量测试中，这种“影响”通常是可以忽略不计的。】。如你能请动“规矩湾”先生帮你实际评估一个“测量不确定度”，你也许会有新认识？

规矩湾锦苑 发表于 2015-8-30 01:42
　　误差理论诞生应该数百年了，是计量科学的基本理论之一，应该说已经趋于成熟，对解决测量“准确性”问题 ...

接受此观点。

njlyx 发表于 2015-9-2 13:25
被测量值本身是可能有所“散布”的——这或是“规矩湾”先生图中之“测量不确定度”所描述的？ 但它似乎 ...

　　被测量值本身在指定的时空环境条件下客观存在并是唯一的，之所以可能有所“散布”，是人们测量的结果不同。我在图中有两个倒钟形，其实本质上代表两个测量过程，是在量值溯源系统中处在上下游关系的两个测量过程。上游测量过程的测得值是下游测量过程的测得值的“参考值”或“真值”、“约定真值”。
　　所有测量结果都是“散布”的，因此上游测量结果也是“散布”的，“约定真值”就是“散布”的，这就是“真值分散性”的由来。但真正的真值是唯一的，并不分散。
　　真正的真值存在于约定真值为中心不确定度为半宽的分散区间内，这个区间是真值的“包含区间”。作为给出测量结果的下游测量者，只能给出自己的测得值，并不知晓上游测得值（约定真值）。因此他只能估计出真值包含区间的宽度（半宽），而无法知道真值的包含区间位置，包含区间的位置必须由上游测量过程给出。真值很可能会跑出以下游测得值为中心，不确定度为半宽的区间，所以不确定度与下游测得值之间不存在加减运算的关系，不要试图以测得值为中心不确定度为半宽确定一个不伦不类的什么区间。测量结果的不确定度是凭测量过程的所有有用信息估计出来的，因此测得值的不确定度与测得它的“手段”特别是所用的测量设备计量特性不能说没有关系，反而是明显关联的。