量值对象及测量方案分类与不确定度辨析

受崔先生贴文【测量不确定度评定http://www.gfjl.org/thread-182278-1-1.html(出处: 计量论坛)】启示，尝试依据“量值对象”的分类，对“测量不确定度”与“量值不确定度”予以适当区分——如pdf附件。强调其中的“测量不确定度”不是仅凭“测得值序列”而可以“合理‘估计’”的。

想法非常好，与《测量误差与不确定度数学原理》开始接近了，建议您继续深入研究。

yeses老师发的视频我有学习过，如果套用您现在的思路，也许会有别样的解释

建议暂先不要急于把真值变化的问题引入不确定度理论来讨论，这样会让人产生对不确定度概念的更多误解，产生不确定度概念表达真值的随机变化区间的错觉。况且，实践中涉及真值随时空变化的情形是极少数，即使变化也多是规律变化，只有很少是随机规律。

当下推广不确定度概念的核心问题是要让人理解测量实施的那个时刻的那个真值一定是唯一的，测量结果是对测量实施时刻的那个唯一真值的响应（绝大多数测量通常不需要负责真值的历史和未来），唯一测量结果与唯一真值之间的偏差（误差）一定是个恒差，就不存在随机变化的问题。把这个基本问题理解完整后再讨论真值本身的定义不完整不明确等问题就会更容易。

yeses 发表于 2015-10-23 17:52
建议暂先不要急于把真值变化的问题引入不确定度理论来讨论，这样会让人产生对不确定度概念的更多误解，产生 ...

问题是：当下的许多“处理”【及报告】不但涉及“真值本身的时、空‘随机散布’”，而且将其归属于“测量不确定度”！.....“真值本身的时、空‘随机散布’”在许多场合是不可忽视的，“量值对象”的应用者予以关心是正常的【例如，在通过“标定”之类的工作“评估”测量系统（方案）的“测量不确定度”分量时，“标定”所用“标准器具”的“真值本身的时、空‘随机散布’”便是“评估者”必须关注的！】，只是不宜将其列入“测量不确定度”的描述范畴，因为它们不是应该由“测量”负责的东西——而是由“量值对象”（器具）的“制造”品质所决定。

分列“测量不确定度”与“量值不确定度”，正是为了不让两方面的问题含混一起。

测量不确定度=测量结果不确定度≠测量方法不确定度

“测量”也是成千上万的人赖以生存的一项“专业”工作，一众“专业”人士孜孜以求的主要目标或就是“‘测量误差’可以忽略不计”，奈何这并不易得！于是，需要有合适的“指标”来表达“测量”工作的“品质”，以便定量说明【离“‘测量误差’可以忽略不计”的目标还有多远】？....加“测量”前缀的“测量不确定度”或许可以担当这个“指标”。

对于本帖说明的第II、III、IV类“量值对象”，由“测量者”提供的“测量结果”的合适含义是：（量值的）均值、标准偏差、...的“测得值”，及其相应的“测量不确定度”。.... 那个包含【“量值对象”自身时、空随机散布影响】的“量值不确定度”，应由“量值对象”的提供者根据“测量结果”综合考虑“提供”，不应是“测量结果”的合理成份——驴粪蛋直径的“量值不确定度”应该由卖驴粪蛋的人根据“测量结果”综合考虑、适当“评估”给出。

njlyx 发表于 2015-10-23 19:39
问题是：当下的许多“处理”【及报告】不但涉及“真值本身的时、空‘随机散布’ ...

““标定”所用“标准器具”的“真值本身的时、空‘随机散布””应该属于标准器（任何测量都要用标准器具）的不确定性，和测量结果相对应的真值应该是二回事吧？


个人认为“标定”测量仪器所用的“标准器具”的所谓“真值”应该属于测量结果的概念范畴，因为它们都是通过测量手段取得的，都存在不确定性，不应该把它们叫做真值。譬如：某标准长度基线的标称值，某标准量块的标称值，某台激光干涉仪，某高精度的频率计等。


真值本身的变化的确是个问题。譬如：某石英晶体频率的长期稳定度+-10-6，就表明其实际值（真值）是随时间变化的。这就要看工程的具体情况：如果工程上需要的是当前测量值的真实度，不需要管以后其他时间地点的情况，那么得到不确定度高于10-6是完全可能的。如采用10-9的频率计检测出其频率值的不确定度优于10-8是完全可能的；但如果是要确定其未来其他条件下的近似标称值的结果，则当然需要把长期稳定度考虑进来（不确定度当然就不可能优于10-6），或者干脆采用各种不同条件的长期的测量结果进行统计。

　　完全赞成叶老师所说“测量实施的那个时刻的那个真值一定是唯一的，测量结果是对测量实施时刻的那个唯一真值的响应”，“唯一测量结果与唯一真值之间的偏差（误差）一定是个恒差”，“‘标定’测量仪器所用的‘标准器具’的所谓‘真值’应该属于测量结果的概念范畴，因为它们都是通过测量手段取得的，都存在不确定性，不应该把它们叫做真值”，这种所谓的“真值”本质上仍然是“测量结果”，是“测得值”。测得值自然都有自己的测量不确定度，因此“‘标定’测量仪器所用的‘标准器具’的所谓‘真值’”也有自己的测量不确定度，这就是校准报告给出的校准所用计量标准的不确定度。

测量是社会需求，黄帝之史，仓颉造字，有了文明记录，黄帝之乐，泠伦制律，有了测量之始，测量自古是上层建筑组成部分，没有测量，社会秩序，经济秩序不复存在，“测量”也是成千上万的人赖以生存的一项“专业”工作颠倒了基本的因果关系

yeses 发表于 2015-10-23 22:38
““标定”所用“标准器具”的“真值本身的时、空‘随机散布””应该属于标准器 ...

“标定”所用“标准器具”的“标准值”当然通常也会是“上级测量”的“测量结果（测得值）”【“基准器”可能除外】，也会有“测量不确定度”，表达此“上级测量”的“测量结果（测得值）”与“标准器具”当时被测样本（均）值的“可能偏离程度”。

但此“标准器具”在随后的使用中，由于其“真值本身的时、空‘随机散布’”，实际使用的那个“量值样本”与“当时被测样本（均）值”难免会有差异，这个“差异”通常是使用该“标准器具”进行“标定”的人必须关注的！ 但此“差异”不宜算在“上级测量”的那个“测量不确定度”中。

当今社会应该是一个“专业分工”相对明确，且十分必要的社会。

【“测量”也是成千上万的人赖以生存的一项“专业”工作】说的是有广大的“专业”计量测试工作者从事着相对专业的“测量”工作，且靠它“吃饭”（当然是依靠提供“专业”的服务而有饭吃），“测量”一词也有相对专业的“技术含义”。专业之谈或不宜漫越天地古今，应在恰当的专业范围内。

　　“标定”所用“标准器具”的“标准值”当然通常也会是“上级测量”的“测量结果（测得值）”【“基准器”可能除外】，也会有“测量不确定度”，这句话是对的。但这个“不确定度”并非表达“此‘上级测量’的‘测量结果（测得值）’与‘标准器具’当时被测样本（均）值的‘可能偏离程度’”。“可能偏离程度”是误差，不是不确定度。在校准报告给出的信息中往往同时有所用计量标准的允差和校准结果的不确定度，计量标准的允差就是计量标准提供的量值“可能偏离程度”，校准结果的不确定度则主要由所用计量标准计量特性给校准结果引入的不确定度（有时简称计量标准的不确定度）构成。
　　“标准器具”在随后的使用中，由于其“真值本身的时、空‘随机散布’”，实际使用的那个“量值样本”与“当时被测样本（均）值”难免会有差异，这个“差异”通常是使用该“标准器具”进行“标定”的人必须关注的！ 但此“差异”不宜算在“上级测量”的那个“测量不确定度”中。这段话我很赞成。我们在使用送检的“标准器具”开展我们自己的检定工作时，使用的是该标准器具的“计量特性”，具体说是使用校准报告给出的“误差”或检定规程规定它的“允差”，而不是使用校准报告给出的“不确定度”。我们使用校准报告给出的“不确定度”是为了评判检定机构的检定方案可信性是否满足我们对其可信性的要求，以确定其给出的校准结果能否被我们所采信。
　　总之，字里行间我们必须严格区分误差与不确定度，误差分析与不确定度评定，不能将它们模棱两可，更不能将它们混为一谈。

njlyx 发表于 2015-10-24 09:29
“标定”所用“标准器具”的“标准值”当然通常也会是“上级测量”的“测量结果 ...

仪器示值后续变化是由期间核查进行控制的，当发现仪器示值变化超出一定范围时，就应当重新送检或维修了。这个允许变化量应当是较小的，所以不会对不确定度评定造成明显的影响，正常情况下可以忽略不计。

njlyx 发表于 2015-10-24 09:29
“标定”所用“标准器具”的“标准值”当然通常也会是“上级测量”的“测量结果 ...

您所说的真值变化这种情形是的确存在的（但未必是随机变化），作为未来使用的基准值（测量结果）的不确定度当然必须考虑这种变化分项的合成。

我起初主要想表达的意思是，生产实践中绝大多数测量毕竟是不需要考虑量值未来的变化的，譬如一个人的体重、一个山峰的高度，或者驴粪蛋的直径等，用户通常不关心其未来的变化，测量者是不需要对其未来变化与否、变化程度负责的。在当下不确定度概念理解都不一致的情况下再把真值“随机变化”“随机分散”字眼写出来，很容易导致一些人误以为不确定度就是表达真值的随机变化范围。

yeses 发表于 2015-10-25 08:34
您所说的真值变化这种情形是的确存在的（但未必是随机变化），作为未来使用的基准值（测量结果）的不确定 ...

现状其实已经是大量混杂了。

“量值对象”的“时间‘随机’散布”的实际影响或许相对少见，但“量值对象”的“空间‘随机’散布”的实际影响却十分常见，在您所提到的“一个山峰的高度，或者驴粪蛋的直径等”中都显然可观的存在【所谓的‘随机’散布，其实就是指‘人们暂时无法搞清楚其规律或不必要搞清楚其规律’的散布，未必一定要它符合某种人们已经了解的“散布概率”】，现时许多“测量不确定度”的“‘评估’样板”都包含了【被测“量值对象”本身的‘随机’散布影响】。

本帖所建议区分“测量不确定度”与“量值不确定度”，就是建议{让“测量不确定度”不包含被测“量值对象”本身的‘随机’散布（无论是空间，还是时间）影响}，单纯表达“测量工作”的“品质”——如您期望一样。

测量不确定度是一个整体，是对一整个测量过程的评价，分析不同“条件”下的“测量不确定度”的情况是很好的，这也是不确定度评定时考虑影响量要尽量完整的要求，但只是考虑“影响量”的问题，不要上升上直接改术语吧。
不管你怎么分，它还是“测量”“不确定度”，你分的几类结果不还是通过“测量”来的，这是其二。
另外测量的影响量（条件）是很多的，即“多维”，也不止是你说的时（主要是稳定性）、空（主要是均匀性）这两维，使用不同的计量器具“条件”也会不同。如用卡尺测长度时的力值不同，还有温度、辐射、风速、湿度、重力、磁场、电磁波等环境条件的影响。
补：测量过程，可以是某一时、空测量，也可以连续变化时或空的一组测量，即在某一条件下的一次测量，也可以是变化的条件下的一组测量。

thearchyhigh 发表于 2015-10-29 21:03
测量不确定度是一个整体，是对一整个测量过程的评价，分析不同“条件”下的“测量不确定度”的情况是很好的 ...

我们彼此的思绪似乎不在一个频道？ 两相岔开了。

“量值对象”本身的“随机分布”虽然通常都少不了要靠若干“测得值”来“统计”获取相应“不确定度”的主要成份（也还会通过“分析”，“合理”的附加一些成份，所谓“B类评估分量”），但这部分“不确定度”的大小是与“测量”工作的“好坏”无关的！.......如果“量值对象”本身的“随机分布”很可观，那么，即便“测量”工作做的近乎完美（——“测量误差”小的可以忽略不计），这部分“不确定度”依然会该这么大就这么大！ 将“这么大”的“不确定度”称之为“测量不确定度”，难免让人“感觉”是“测量”工作做的不够好？——“测量者”无辜受冤！

【“量值对象”本身的“随机分布”】与【“测量误差”】都会受多种“因素”的影响，对应的“不确定度”“评估”都应该尽量全面考虑，只不过前者应该由“制造者”负责，后者才应该由“测量者”负责，专业分工、各司其职，才能得到有实用价值的东西。

“时空”是一个笼统的说法，可以涵盖一切应该考虑的影响因素，不限于您所说的那“两维”。

“术语”的勘定权在上边，改变或不是易事，但不碍我等“据理”呼吁。

对于大部分实物量具，比如量块、法码等，“量值不确定度”“或”主要几乎由“测量不确定度”构成，其自身的“量值不确定度”基本就是那样，你测量也是这么多，不增不减，你不测量也是那么多，不来不去，既如此，您凭什么把“测量不确定度”强加于其身上统称“量值不确定度”

将“这么大”的“不确定度”称之为“量值不确定度”，有没有：难免让人“感觉”是“量值对象制造者”工作做的不够好？——“量值对象制造者”无辜受冤！

如此“据理”，除了有朝三暮四、暮四朝三变化，破坏了“测量不确定度”=“测量结果不确定度”，“或”无意义

njlyx 发表于 2015-10-29 22:08
我们彼此的思绪似乎不在一个频道？ 两相岔开了。

“量值对象”本身的“随机分布”虽然通常都少不了要靠若 ...

  我们彼此的思绪似乎不在一个频道？ 两相岔开了。
【“量值对象”本身的“随机分布”】与【“测量误差”】都会受多种“因素”的影响，对应的“不确定度”“评估”都应该尽量全面考虑，只不过前者应该由“制造者”负责，后者才应该由“测量者”负责，专业分工、各司其职，才能得到有实用价值的东西。


好吧，我承认这说法是有道理的，用新的角度去理解不确定度的分量。但实际不确度评定工作中测量对象与测量对象以外的因素是很难分开的，测量对象的未知性也难用估计的方法得出。合成公式可以再考虑一下，是否需改进或加限制条件，如用卡尺测量约50mm不均匀直径的圆棒，某一组测量在同一点重复测量，标准差为零，故只考虑卡尺不确定度U=0.02mm，其它组测量也全部是在同一点重复测量（当然每组位置不一样），标准差为零，所有测量的平均值50.00，但每组测量结果之间的变化在1mm左右, 这样总的不确定度还是0.02mm，不合理了。

ssln 发表于 2015-10-30 08:33
对于大部分实物量具，比如量块、法码等，“量值不确定度”“或”主要几乎由“测量不确定度”构成，其自身的 ...

【 大部分实物量具，比如量块、法码等，“量值不确定度”“或”主要几乎由“测量不确定度”构成，其自身的“量值不确定度”基本就是那样，你测量也是这么多，不增不减，你不测量也是那么多，不来不去，既如此，您凭什么把“测量不确定度”强加于其身上统称“量值不确定度” 】？？

“大部分实物量具”的情况我没做过仔细了解，但你比如的“量块”、“砝码”，其“量值不确定度”的主要成份应该是“它自身的‘随机变化’”，而通常不是校准它们时的“测量误差”引起的成份，即，本人建议回归本意的“测量不确定度”在其中通常不是主要成份。至少对于“量块”、“砝码”，在正常的“校准”情况下，其实用“品质”的确主要受累于它们的“制造品质”！---- 水泥块砝码远不如不锈钢砝码，不锈钢砝码又不及铂金砝码；“量块”的材料及加工质量也是决定其实用“品质”的关键。


况且，本人建议“测量不确定度”作为“量值不确定度”的一部分，【“量值对象”自身随机变化的影响】作为“量值不确定度”的另一部分，“量值不确定度”的值“这么大”为何会让“量值对象制造者”无辜受冤？.....有谁说过“量值不确定度”等同“制造不确定度”吗？ 还是有可能引起这种误会？

thearchyhigh 发表于 2015-10-30 12:18
我们彼此的思绪似乎不在一个频道？ 两相岔开了。
【“量值对象”本身的“随机分布”】与【“测量误差” ...

完全彻底的清晰界定是做不到的，其它任何“专业”分工都是如此，难免有交界的“模糊地带”。


如果有心“分工”，总是有办法通过适当的“规范”实用划界的。

况且，本人建议“测量不确定度”作为“量值不确定度”的一部分，【“量值对象”自身随机变化的影响】作为“量值不确定度”的另一部分，“量值不确定度”的值“这么大”为何会让“量值对象制造者”无辜受冤？.....有谁说过“量值不确定度”等同“制造不确定度”吗？ 还是有可能引起这种误会？

既然先生认为现行”量值不确定度“作为测量结果不确定度的一部分是怪胎、不伦不类，会：难免让人“感觉”是“测量”工作做的不够好？——“测量者”无辜受冤！，那您将”测量不确定度“作为”量值不确定度“的全部合理性在什么地方？为什么不会：难免让人“感觉”是“量值对象制造者”工作做的不够好？——“量值对象制造者”无辜受冤！

有谁告诉过您：测量结果不确定度  等同   测量者不确定度吗？

thearchyhigh 发表于 2015-10-30 12:18
我们彼此的思绪似乎不在一个频道？ 两相岔开了。
【“量值对象”本身的“随机分布”】与【“测量误差” ...

【 如用卡尺测量约50mm不均匀直径的圆棒，某一组测量在同一点重复测量，标准差为零，故只考虑卡尺不确定度U=0.02mm，其它组测量也全部是在同一点重复测量（当然每组位置不一样），标准差为零，所有测量的平均值50.00，但每组测量结果之间的变化在1mm左右, 这样总的不确定度还是0.02mm，不合理了。】？


没太看明白您要表达的意思，是否为：
{  卡尺在50mm左右单次测量结果的“测量不确定度”为U=0.02mm；
   在每个直径点位（假定为k#点位）重复测量多次，这多次的“测得值”并没有“散布”，都是Dk；如此获得多个（假设n个）点位的“测得值”D1~Dn，这D1~Dn之间有1mm左右的变化；
   D1~Dn的平均值Da=50.00mm。 }


若如此，那么：Da=50.00mm作为圆棒直径“平均值”的“测量不确定度”Ua应该会略小于0.02mm【具体取决于U=0.02mm的“构成”，或卡尺重复测量时“测量误差”之间的“相关系数”。】, 而同时，D1~Dn之间的1mm左右变化将会给出一个比0.02mm大得多的“量值不确定度”分量Ub ( 通常可由D1~Dn数据估计其“标准偏差”后取适当倍数得到）。如果其它的“不确定”因素可以忽略不计，那么,以Da=50.00mm作为“最佳估值”的圆棒直径的“量值不确定度”将近似为Uc=√（Ua^2+Ub^2)，这是一个远大于0.02mm值！它主要由“圆棒不圆”造就。