关于三分之一原则的疑问

zhangdaojuan

本人在计量工作中遇到客户询问三分之一原则问题，我一直认为检定是要满足三分之一原则要求，既计量标准准确度等级要小于被检计量器具准精确度等级的三分之一，校准则只要计量标准比被检计量器具准确度等级高。不知道我认为的对不对，如有错误请指出，轻喷！

皖苏沪

1/3是为了忽略不确定度对判定的影响，因为现在计量机构在做合格与否的判定时，没有考虑不确定度的影响！

237358527

很多人就喜欢自己摸着石头过河。人家能摸到宝，你能摸到什么 ？
你要检定也好校准也好，都有检定规程跟校准规范的，上面很详细的列出了标准器的要求。

285166790

非常典型的新手常犯错误，可以理解。计量标准的选用应当依照规程规范的具体要求，不一定都是三分之一。

285166790

zhangdaojuan 发表于 2016-6-23 15:51
校准规范可能真没有，JJF1101-2003环境试验设备温度湿度，5.2对标准器要求中我是没看出来。 ...

这个规范我也有，只写了用四线制铂电阻。由于它是个校准规范，写的没有检定规程那么严谨，是极少数的例外。这种情况按要求是按照国家检定系统表的要求配置相应等级的计量标准。这个问题是各种计量考试的必考题，一定要记好喽。

规矩湾锦苑

吴下阿蒙 发表于 2016-6-25 21:48
对1/3原则的了解，我也是从不确定度评定中慢慢感觉其重要性的。
在不确定评定中，刚开始我力求把每个分类 ...

　　1/3原则与1/3的平方约等于1/10毫无关系。1/3原则的基本思考是把被测参数的控制限（合格与否的区间宽度）T视为1，其中2/3的被测参数控制限留给生产者，测量者只能使用1/3，这是既能保证产品质量又能把产品生产和检测总成本控制在合适的范围内的最佳分配比例。测量者占比大于1/3，生产工艺控制难度和成本加大，测量者占比小于1/10，生产过程控制宽松但测量成本过大，过于奢侈，生产总成本反而增加，因此1/3原则一般来说是控制在1/3到1/10之间，到底取几分之一要根据测量风险的大小具体确定。如果取1/6或1/10，平方后就是1/36或1/100而不是1/10了。
　　第二个是概念MPE，它是最大、允许、误差三个英文单词第一个字母构成，意思是“最大允许误差”。MPE一定要搞清楚是被测参数的还是所用测量设备的。被测参数的MPE上下限之差是控制限T，上下限绝对值相等时，2MPEV＝T。所用仪器的MPEV与测量方法的不确定度量值上大体相等，因此可视为不确定度U等于测量设备的MPEV。因此要特别记住不可以笼统地说MPE。

zhangdaojuan

285166790 发表于 2016-6-22 16:44
非常典型的新手常犯错误，可以理解。计量标准的选用应当依照规程规范的具体要求，不一定都是三分之一。 ...

好多规程规范也没有明确说明，该如何选择？

285166790

zhangdaojuan 发表于 2016-6-23 09:25
好多规程规范也没有明确说明，该如何选择？

没有明确说明？您在仔细看看。一般如果规程没有指明标准器等级的话，也会计量标准的总不确定度提出要求，或者要求按照国家检定系统表配置。总之，要求是肯定有的，只是形式不同。

zhangdaojuan

285166790 发表于 2016-6-23 15:29
没有明确说明？您在仔细看看。一般如果规程没有指明标准器等级的话，也会计量标准的总不确定度提出要求， ...

校准规范可能真没有，JJF1101-2003环境试验设备温度湿度，5.2对标准器要求中我是没看出来。

吴下阿蒙

不是，无论校准还是检定，最少是要达到1/3的。以校准为例，最后得出的不确定度要小于等于被测物MPE的1/3，才算OK的，你这仪器都大于1/3...不确定度怎么可能会小于1/3，那还校准什么。。。
图片是 JJF 1462-2014 直流电子负载校准规范的选的
基本所有校准/检定规程都对测试仪器有一定的要求。

zhangdaojuan

吴下阿蒙 发表于 2016-6-23 16:35
不是，无论校准还是检定，最少是要达到1/3的。以校准为例，最后得出的不确定度要小于等于被测物MPE的1/3， ...

你看我这么理解对不对：
1，规程规范有明确要求满足1/3（或者1/4，1/5，1/10）原则，按照规程的要求来选择；
2，规程规范没有说明要求满足1/3的，但明确说明用一等级的检定或校准二等的（例如JJG158-2013补偿式微压计，一等和二等没有满足1/3原则），按照   规程的要求来选择；
事实上还存在另一种情况
3，规程中没有上述1和2的要求的，例如JJF1101-2003环境试验设备温度湿度，没有说明标准器准确度等级要求，这该如何选择？其中校准湿度参数，标准器要满足1/3是多么困难。

285166790

zhangdaojuan 发表于 2016-6-24 09:33
你看我这么理解对不对：
1，规程规范有明确要求满足1/3（或者1/4，1/5，1/10）原则，按照规程的要求来选 ...

所以国家检定系统表里对湿度的标准器要求通常是1/2。

zhangdaojuan

285166790 发表于 2016-6-24 10:56
所以国家检定系统表里对湿度的标准器要求通常是1/2。

非常感谢！

吴下阿蒙

zhangdaojuan 发表于 2016-6-24 09:33
你看我这么理解对不对：
1，规程规范有明确要求满足1/3（或者1/4，1/5，1/10）原则，按照规程的要求来选 ...

这你还要看客户认不认可得。你用不到1/3的仪器校准，出来的不确定度肯定大于1/3MPE的。这需要和客户确认，或者直接表示没有此精度的测量能力。

现在校准实验室挺乱的。之前我们外校1台0.01%级分流器，一校准实验室就直接用0.005%级分流器校准的。之后送江苏计量所，那边就说，他们是0.005%级的分流器，只达到1/2，如果认为可以，他们也照样可以出具校准证书，只是不确定度比较大。

liuhmboy

同问，这个原则出处在哪里呀？

botang007

三分之一的平方近似10%，此概率在概率论被认为小概率事件，被认为不影响测量结果，即传递链不引入颠覆性的错误。

史锦顺

botang007 发表于 2016-6-25 00:42
三分之一的平方近似10%，此概率在概率论被认为小概率事件，被认为不影响测量结果，即传递链不引入颠覆性的 ...

       您的这个说法，仅对随机误差或随机偏差才是对的。
-
       例如对频率源的短期频率稳定度的测量，标准频率的随机偏差与被测信源频率的随机偏差都是随机变量，他们间的合成取“方和根”，1/3的平方是1/9，（1+1/9）的方根，近似为1+1/18。这样，当标准的稳定度是被测信源的稳定度的1/3时，标准的影响仅为1/18，很小，可略。我国时频界，测量短稳，都是取1/3，足够了。
-
       你的这个说法，对系统误差不成立。被检仪器的系统误差与标准的系统误差，这两项误差合成，必须取“绝对和”。一般仪器的指标MPEV,通常以系统误差为主；而标准的误差范围也是以系统误差为主。这就只能按不利的情况处理，即按系统误差处理，取“绝对和”。我国现行国家计量规范JJF1059，合格性与不合格性判别公式的右侧（标准部分），取代数差或代数和，是由取“绝对和”而推导出来的，而不是取“方和根”。
       在一般的合格性判别中，取标准的误差范围为被检仪器误差范围的1/3，其影响就是1/3，没有平方关系。这是技术水平低下时代的一种无奈，没有什么“三分之一”原则。上世纪50年代从原苏联传过来的“1/3”取法，是必须改进的。据叶德培专家讲课介绍，世界上的先进工业国，一般都取1/4.
       我国力学计量中的压力计量，已取1/4；我国的机械检测界提倡用1/5；我国的时频计量，由于客观上技术水平高（国际上也一样），早已采用1/10.
-
       把“三分之一”当作普遍的、一般的原则，这本身就是不对的。应该叫“微小误差可略原则”。对随机量的检测，是取“方和根”，1/3的平方再除以2，很小，可略。但合格性判别，主要是针对系统误差为主的情况，要取“绝对和”，因此，1/3不仅不是原则，而是要努力抛弃的。眼下要努力把1/3变成1/4,进一步变成1/5.先进的时频计量已用1/10.学先进才是正路；强调“三分之一原则”是逆历史发展趋势的歧途！

njlyx

史锦顺 发表于 2016-6-25 08:15
您的这个说法，仅对随机误差或随机偏差才是对的。
-
       例如对频率源的短期频率稳定度的测量 ...

【 把“三分之一”当作普遍的、一般的原则，这本身就是不对的。应该叫“微小误差可略原则”。】...... 甚为赞同！


【 对随机量的检测，是取“方和根”，1/3的平方再除以2，很小，可略。但合格性判别，主要是针对系统误差为主的情况，要取“绝对和”，】？....感觉不甚明了。——

“检测（测量）系统（方案）”不够完善导致的“误差”（这是真正的“测量误差”）不是任何场景下都需要与“被测对象”的可能散布导致的“误差”进行“合成”的！

只有在需要给出“被测对象”在一个允若应用范围内的“量值“误差””指标时才需要进行这种颇费脑细胞（究竟应该方和根”？还是“绝对和”？）的“合成”；

这种“合成”应该是“被测对象”的“提供者”根据检测（测量）报告进行，因为只有他才能把握“被测对象”的可能散布；

“合成”的适当方式取决于“相关性”，“测量误差” 与“被测量”的可能散布引起的“误差”在一般情况下是不相关的，若要进行这种“合成”，取“方和根”通常无大错；

单纯的检测（测量）报告是不必（也不可能完成）这种“合成”的，只能给出【测得值±（可能的）测量误差（范围）】的“测量结果”；

对“某个测量器具的测量误差”的检测报告亦如此，只能给出【（被检测量误差的）测得值±（可能的）（检测）测量误差（范围）】，其中“（可能的）（检测）测量误差（范围）”主要取决于检测所用的“标准器”的“误差（范围）”，若还存在另外因素引起的（检测）测量误差分量，那么，“标准器”的“误差与这些分量是有个“合成”问题，但这与被检定的“这个测量器具的测量误差”无关；

“合格性判别”也不要（不能）做这种“合成”，只能依据【测得值±（可能的）测量误差（范围）】的“测量结果”加以判定，其中要涉及“测量误差”与“允许误差”的关系（这是所谓“三分之一原则”的可能源起？）及判定风险问题。

规矩湾锦苑

　　你的认为非常正确。所谓1/3原则是指评判测量方法或测量结果可不可以被采信，被使用的判定原则，意思是使用测量设备实施测量带来的测量不确定度不得大于被测参数控制限T的1/3。至于小到什么程度，应该考虑测量的风险性和测量的成本，一般选择1/3～1/10，风险小向1/3倾斜，风险大向1/10倾斜，只有风险特别巨大的才不计测量成本取比1/10还要小的比值。
　　检定/校准这种测量过程的风险大于一般产品测量过程的风险，因此要适当向1/10倾斜，于是JJF1094选择了1/6。因为最大允差绝对值MPEV是控制限T的一半，所以规范要求检定/校准方法的不确定度U与被检对象的最大允差绝对值MPEV比值不得大于1/3（即U/T≤1/6与U/MPEV≤1/3等价）。
　　JJF1094规定的U/MPEV≤1/3只是一个基本原则，实际应用还是应该根据实际情况作适当调整。例如压力表涉及安全，风险性又大于一般计量器具，所以压力表检定规程取的比值更向1/10倾斜，而取了1/8，我们看得到检定规程规定使用的计量标准准确性为被检表的1/4就是向严格要求的方向再倾斜，比JJF1094要求的1/6严格。而象量块这样稳定性极好的实物量具检定则取了1/4，即标准量块的不确定度为被检量块不确定度的1/2，虽然比1/3要求严，但比JJF1094规定的1/6宽松。

吴下阿蒙

规矩湾锦苑 发表于 2016-6-25 18:31
　　你的认为非常正确。所谓1/3原则是指评判测量方法或测量结果可不可以被采信，被使用的判定原则，意思是 ...

对1/3原则的了解，我也是从不确定度评定中慢慢感觉其重要性的。
在不确定评定中，刚开始我力求把每个分类斗带入考虑，在考虑上级引入不确定度时，基本都是要要MPE平方和的，确实在数据上能达到能达到忽略，但不仅仅原因是1/3的平方大致是1/10，还和测量量的风险和成本有关。我感觉仪器不确定度评定时引入MPE这个量，但仪器真正的使用测试时，其并不会达到这个MPE，做为公司生产商提供的MPE数据，必然会留出余量的，以我公司为例，重要参数内部要求MPE是对外宣称的一半。
如果仅仅考虑1/3的平方，1/10在一个数据中的比例真的不小了。

zhangdaojuan

这要消化一段时间了

吴下阿蒙

规矩湾锦苑 发表于 2016-6-25 22:22
　　1/3原则与1/3的平方约等于1/10毫无关系。1/3原则的基本思考是把被测参数的控制限（合格与否的区间宽 ...

谢谢您对1/3原则的解释。
如您所说“所用仪器的MPEV与测量方法的不确定度量值上大体相等，因此可视为不确定度U等于测量设备的MPEV。”而我是从结果去理解原因的，测试系统的不确定度U，大体来源于测量设备的MPEV，测量设备上级校准引入的不确定度U1，重复性等。只有测量设备U1/MPE小于1/3，或者更小时，所用仪器的MPEV与测量方法的不确定度量值才可能大体相等。
1/3原则的基本思考是把被测参数的控制限（合格与否的区间宽度）T视为1，其中2/3的被测参数控制限留给生产者，测量者只能使用1/3，这是既能保证产品质量又能把产品生产和检测总成本控制在合适的范围内的最佳分配比例。
这句话，我可不可以这么理解。以我公司为例，假设我公司一款产品A，对外公布的MPE为a，如果我们内部测试管控的最大误差为a的1/2，那么按您的意思是，我们这个动作的意义是把1/2的被测参数控制限留给生产者。而测量者是否能使用另外的1/2，即把量测系统的1/3原则改为1/2呢？

规矩湾锦苑

吴下阿蒙 发表于 2016-6-27 09:42
谢谢您对1/3原则的解释。
如您所说“所用仪器的MPEV与测量方法的不确定度量值上大体相等，因此可视为不确 ...

　　并非绝对不能把1/2的控制限给测量者。我前面说过测量方案的不确定度U与被测参数的控制限T的比值越大，测量工程的风险性越大，比值越小测量成本越大，测量工程的设计者和实施者要综合平衡利弊，合理选择比值。选择了比值1/2，测量成本减少，测量工程的风险性却大大增加，顾客一般无法承受，顾客这一关往往通不过。只有那些计量要求很高（过去说精度很高）的测量过程才不得不这么做，此时每提高一丁点“精度”，必须付出极大的成本代价。“把测量系统的1/3原则改为1/2”是迫不得已，为数极少的情况，需要慎重，这一点计量学和一些相关标准/规范也有明确规定。

moreface

规矩湾锦苑 发表于 2016-6-25 22:22
　　1/3原则与1/3的平方约等于1/10毫无关系。1/3原则的基本思考是把被测参数的控制限（合格与否的区间宽 ...

史景顺，史老说的这个“微小误差“概念，应该才是所谓1/3~1/10概念的来源吧——：

1. 把“三分之一”当作普遍的、一般的原则，这本身就是不对的。应该叫“微小误差可略原则”。

复制代码

以下是斑竹说的控制限：

1. 1/3原则与1/3的平方约等于1/10毫无关系。1/3原则的基本思考是把被测参数的控制限（合格与否的区间宽度）T视为1，其中2/3的被测参数控制限留给生产者，测量者只能使用1/3，这是既能保证产品质量又能把产品生产和检测总成本控制在合适的范围内的最佳分配比例。测量者占比大于1/3，生产工艺控制难度和成本加大，测量者占比小于1/10，生产过程控制宽松但测量成本过大，过于奢侈，生产总成本反而增加，因此1/3原则一般来说是控制在1/3到1/10之间，到底取几分之一要根据测量风险的大小具体确定。如果取1/6或1/10，平方后就是1/36或1/100而不是1/10了。
   
2. 　　第二个是概念MPE，它是最大、允许、误差三个英文单词第一个字母构成，意思是“最大允许误差”。MPE一定要搞清楚是被测参数的还是所用测量设备的。被测参数的MPE上下限之差是控制限T，上下限绝对值相等时，2MPEV＝T。所用仪器的MPEV与测量方法的不确定度量值上大体相等，因此可视为不确定度U等于测量设备的MPEV。因此要特别记住不可以笼统地说MPE。

复制代码

以下是关于“微小误差“概念的一个小文：


微小误差及其在校准活动中的理论意义

可以肯定，一个校准方法（此时的校准方法是一个整体，包括了标准、环境、人员、对象、程序以及特性定义等等各个环节）是包含有多种误差的。往往我们可以通过对每一个环节的控制设计，使其中有的误差对校准结果总误差的贡献变得很小。当这种贡献小到可以忽略的程度时，则这类误差就基本可以归到微小误差的范畴了。
1 微小误差的判别
假设已知校准结果的误差总方程为：
         （1）
取出其中的某项误差 后，则得
           （2）
假如 ，则 即可认为属于微小误差，在讨论校准结果总误差时可以忽略不计。
2 微小误差舍去准则
有效数字运算准则规定在执行一般精度测量时，一般保留一位有效数字的测量误差。在此情况下将某项部分误差忽略不计后，若满足
                      （3）
则对测量结果的误差进行讨论时，忽略该项误差对总的综合误差是不会有影响的。
将式（3.8）写成下列形式
   （4）
解此式得
                         （5）
因此，满足此条件只需取
                            （6）
对于比较精密的测量，一般保留二位有效数字的测量误差，则有
                     （7）
由此同理可得
                        （8）
满足此条件只需取
                            （9）
因此，被舍去的某项部分误差必须小于或等于测量结果总的综合误差的三分之一到十分之一是微小误差舍去准则内涵的基本概括。
3 微小误差舍去准则在校准活动中的理论意义
在校准结果的误差分析与讨论中，以及在设计一个校准方法的过程中选择高一级别的计量标准器具及配套设备时，微小误差取舍准则都有较为突出的理论意义。我们在进行误差讨论（包括计算和分配）时，对于归类到微小误差范畴的某些部分误差，可以忽略其对最终校准结果误差的贡献。在设计一个校准方法时，应遵循由高一级别的计量标准器具及配套设备带来的部分误差应为校准对象最大允许误差的1/10到1/3这一基本原则。实际工作中在面对一个校准任务时，选择一个合适的测量标准是一个直接影响校准结果和效果的关键环节，其基本原则是既要充分考虑技术上的可行性，也要尽量平衡经济上的合理性。我们根据测量原理、测量方法以及被测工件的计量特性允许限，应用微小误差取舍准则，选定合适的测量标准，首要保证测量的精度及可操作性，同时还要控制测量成本，以保证整个测量过程在经济上的最佳，使校准活动的风险、效果和成本达到一个良性的平衡。

moreface

呃~~~~~~公式编辑不上来，上传已个图片！~  对着看吧

规矩湾锦苑

moreface 发表于 2016-6-27 12:27
史景顺，史老说的这个“微小误差“概念，应该才是所谓1/3~1/10概念的来源吧——：

以下是斑竹说的控制限 ...

　　感谢你提供的资料，感谢你对不同观点的汇总以方便大家讨论分析。
　　其实在不确定度评定理论诞生之前，《计量学》仅有“误差理论”一花独秀，“1/3原则”就是误差理论中的“微小误差可略原则”简称，用测量设备的最大允差绝对值与被测参数的控制限之比的比值来控制合理选择测量设备。不确定度评定理论诞生后，人们才意识到测量方法和测量结果的品质有两个评价参数，一个是“准确性”的参数“测量误差”，另一个是值不值得采信（“可信性”）的参数“不确定度”。我们在合理选择测量方法或测量设备时，即GB/T19022所说“测量过程设计”时，重点需保证测量工程的安全性，即重点是确保测量方案的可信性或可靠性。可信性评判参数应是“不确定度”，准确性评判参数“测量误差”则是测量过程实施中需考虑的。因此，“1/3原则”或“微小误差可略原则”应改为“微小不确定度可略原则”。
　　吴小丰先生的论文用近似计算的有效数字取舍理论推导了校准过程的比值1/3，论文最后也提到了要“使校准活动的风险、效果和成本达到一个良性的平衡”。最后这句话是计量界应遵循的基本规则，为达到风险、效果和成本的良好平衡，取U/T≤1/3～1/10是合适的。风险小应尽可能减少测量成本向1/3倾斜，风险大应优先考虑测量工程的安全性适当向1/10倾斜，风险特别巨大应不计测量成本，确保测量工程安全而取比1/10还要小的比值。校准的风险大于一般产品测量的风险，取1/6是合适的，鉴于T＝2MPEV，U/T≤1/6可改写为U/MPEV≤1/3，这就是JJF1094公式的来源。
　　就论文的观点来看，也不赞成“1/3原则与1/3的平方约等于1/10有关系”。把论文中的E_m换成U，σ_y换成MPEV，则绝大多数检定规程和校准规范使用了论文的公式(6)，即U/MPEV≤1/3，少部分使用了U/MPEV≤1/4（U/T≤1/8），极少数使用了U/MPEV≤1/5（U/T≤1/10），论文中的公式(9)使用1/10（U/T≤1/20）的情况，投入如此高的测量成本确保测量工程的安全性，则极其罕见。