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[概念] 《数字多用表校准规范》之新意

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发表于 2017-11-30 10:46:34 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 史锦顺 于 2017-11-30 10:50 编辑

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                                     《数字多用表校准规范》之新意
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                                                                                                            史锦顺
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       推行不确定度体系23年之后,2016年版的JJF 1587-2016《数字多用表校准规范》,重误差理论,而贬不确定度体系,这是一种新思想、新意境。
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(一)兴“误差”,贬“不确定度”
【JJF 1587-2016正文摘抄】
3 术语和计量单位
3.1示值误差
5 计量特性
5.1 示值误差
5. 2 最大允许误差
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【史评】
       正文大量用“误差”;而极少用“不确定度”。一褒一贬,倾向明显。
       正文中“误差”一词出现36次。而“不确定度”一词出现2次,其中一次出现在括号中,意思是“不确定度与最大允许误差等效,只是名词不同而已”。因为体现二者作用的比例数字相等。实际是让不确定度体系的名称、术语、内容及方法,靠边站了。
      2004年版的VIM3,正文只讲“不确定度”,而把“误差”的术语一律放到附录中;过了12年之后,《JJF 1587-2016》竟反过来:提倡“误差”,而把“不确定度”放在附录中。兴衰成败,大势所趋!
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(二)正确给出计量误差、计量的资格条件
【JJF 1587-2016正文摘抄】
6 校准条件
6. 2. 2 校准装置对应功能的最大允许误差绝对值(或不确定度)应不大于被校数字表相应功能最大允许误差绝对值的1/3。
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【史评】
       国家计量规范《JJF1094-2002 测量仪器特性评定》之计量条件为:
       评定示值误差的不确定度U95与被评定测量仪器的最大允许误差的绝对值MPEV之比,应小于或等于1:3,即
                   U95 ≤ MPEV/3                                                                     (A)
       (A)式中的U95,包括计量标准的MPEV,还额外包括被评定仪器的重复性与分辨力误差。
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       而《数字多用表校准规范》的6.2.2条款写成公式为:
                  MPEV标准 ≤ MPEV/3                                                             (B)
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       (B)式是合理的、正确的,近代计量历史中用的就是这个公式。
       (A)式是不合理的、是错误的。把对象的部分性能混入判别标准中,混淆了手段与对象的关系。产生“能计量高档次仪器,却不能计量低档次仪器”的逻辑错误。新版《数字多用表校准规范》敢于恢复、启用正确的(B)式,好!
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(三)对“除以根号N”的纠正
       对仪器的计量,手段的性能远优于对象的性能。被检仪器的示值的随机变化,是客观存在,必须如实表达,而不能缩小。
       对被评定仪器的示值随机变化的测量,是统计测量,表征量必须是单值的σ,而不是平均值的σ。就是说,σ不能除以根号N。
       不确定度体系的A类标准不确定度,GUM的定义是σ除以根号N。因而大量的规范、规程、样板评定,A类评定都是σ除以根号N。这种一般地除以根号N的作法,对统计测量都是错误的。
       新版《数字多用表校准规范》在附录中给出的评定不确定度的方法,是用单值的σ,而不除以根号N。好,正确,赞一个!
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(四)质疑
       通常的校准,所评定的不确定度U95,名称是“校准值的不确定度”,实质是测定系统误差时的误差范围,可用来判断该不该修正。并不是仪器修正后的误差范围。
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       新版《数字多用表校准规范》评定的不确定度,不是“测定系统误差时的误差范围”,而是系统误差修正后,仪器的误差范围。但通常(99%以上)仪器是不修正的。如是,给出的“不确定度”就没用了。
       实际有用的是不修正的仪器的误差范围。但它应是随机误差与系统误差以及标准的误差范围的合成结果。
       “校准给出不确定度”已成常规。但这个不确定度是什么,干什么用,似乎都不大明确,包括新版《数字多用表校准规范》在内。“以其昏昏使人昭昭”,不行啊!
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附言
        JJF 1587-2016《数字多用表校准规范》的起草人中有一人是网友熟悉的,他就是范巧成(山东电力研究院),就是本网的都成,又名巧成、qcdc.
       都成先生与我有几十场辩论。总的来说,他反对我的观点。但奇怪的是,他参与起草的规范,竟有些观点与我的主张相似。也许是国家计量院有钱钟泰的缘故。不管怎么样,反正我反对不确定度体系的信心是越来越强了。
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评分

参与人数 1威望 +5 收起 理由
风吹石 + 5 向史老的学风文风致敬。

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发表于 2017-12-4 10:31:33 | 显示全部楼层
本帖最后由 吴下阿蒙 于 2017-12-4 10:36 编辑
史锦顺 发表于 2017-12-1 13:05
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(一)截图中所载公式是错误的
       分析详见:《论不确定度体系的公式错误》之第五、第六两部分。  ...


首先感谢您的回复。
  U95的内容,包含被检仪器的部分性能。这部分内容是对象的性能,已体现在 |Δ|max 中。用U95取代R标是错误的。U95部分堵塞合格性通道(有时甚至堵死合格性通道),是不确定度体系的一项严重错误。
这个U95,您提到的卡尺评定我不清楚,不过我在评定电源输出电压不确定度时,就遇到了类似的问题,即被检电源输出电压的分辨力引入的问题,我之前也在论坛中的请教过,最终也没有得出满意的结果,很多量友对这个当时我认为非常简单的问题都模棱两可(当时我认为,只要评定过不确定度,就应该知道这个问题)。当时我按照不确定度评定规程中的要求,将重复性和被检电源的分辨力比较,取其中较大值,但这个分辨力太大,不仅比重复性大很多,也比我们的高精度标准电压表MPEV高很多,我评定出的不确定度很大,最终在和美方交流下,直接舍弃了分辨力这个分量(这个评定,我方是卖方,美方是买家,如果不是对方工程师认为不确定度内不该包含分辨力,是不可能建议这样评定的。)
之后我经常思考问题的原因,并推敲不确定度评定(规程中的)的各个分量的含义,还有最终合成出来的到底应该是什么。不过限于能力,最终还是感觉自己看的书不够多。

先生先说:“我认为不确定度一直如它的定义那样,它可以反映测量结果的可靠性”,同一段中又说:“不确定度U就是一个评定的测量误差范围”,“随意看看国外仪器的说明书,说明书的不确定度实际上就是误差范围”。先生的说法,是相互矛盾的。
我感觉并不矛盾,我举个例子。假设我现在测量一个物理量,测量结果是10.1,不确定度是0.5.就表示真值可能在10.1的正负0.5范围内。然后我又测量了一个结果为10.2,不确定度为0.1,那么表示真值在10.2的正负0.1范围内。由于不确定度0.1比0.5小,或者说可能的误差范围0.1比0.5小,那么我认为测量结果10.2更可靠。即对同一物理量的测量,不确定度越小,测量结果可能的误差范围越小,这个结果也越可靠。
(三)“已知”“未知”是陷阱
这个我是这么理解的。误差的定义说到误差定义为测得值减真值,但实际操作中,我们减的都是约定真值。修正值=-误差=-(测得值-约定真值),已一个电压表校准被测电源输出电压为例,那么电源输出电压真值为U,而被测电源的显示值即测得值A,标准电压表表显为约定真值B。电源输出电压的误差按照定义为A-U,而实际中误差为A-B。而A-U和A-B之间的差距,其实就是约定真值和真值之间的差距。所以,我说的已知误差,就是测得值-约定真值,而未知误差就是约定真值和真值的差,这个我认为就是不确定度。

后面您提到的历史问题,由于不了解也就不评论了。不过我是个实用主义者,我认为不确定度能够昌盛,必有其原因。而时间会说明一切。

补充内容 (2017-12-4 12:07):
计算标准不确定度时除以根号n,原则上是允许的,但必须确保今后在同类测量中所给的测量结果必须是n次测量的平均值。

补充内容 (2017-12-4 12:09):
而由于常规测量中很少有重复测量10次或更多的情况,除以根号n将使评定的测量不确定度偏小。——《实用测量不确定度评定(第三版)》倪育才
发表于 2017-11-30 13:32:06 | 显示全部楼层
支持纯学术研讨辩论
发表于 2017-11-30 16:58:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 吴下阿蒙 于 2017-11-30 17:39 编辑

我认为不确定度一直如它的定义那样,它可以反映测量结果的可靠性。图片(来源JJF1094-2002测量仪器特性评定中)个人认为是最能反应不确定度用途的。我公司是生产电源等仪器的,在和国外客户沟通时,对方要求每台合格仪器的合格判据就是图片内容,这其中的不确定度U就是一个评定的测量误差范围。就各个看来,误差分为已知误差(可以我们的标准器评测出的一部分)和未知误差,其中已知误差就是可以用修正值替代的部分,而未知误差就在不确定度评定的范围内的部分。我感觉不确定度体系和误差并无冲突啊,如果不确定度这个名称被翻译成XX误差范围应该就不会有这么大分歧了吧=。=随意看看国外仪器的说明书,说明书的不确定度实际上就是误差范围。。。

二。  评定示值误差的不确定度U95与被评定测量仪器的最大允许误差的绝对值MPEV之比,应小于或等于1:3,即
                   U95 ≤ MPEV/3                                                                     (A)

史老摘取的这个并不是合格判定的内容,这只是规程给出的一个特殊情况的先决条件。即满足U95 ≤ MPEV/3 的时候,我们可以怎么怎么判定。而且规程也没有要求,满足U95 ≤ MPEV/3 的时候必须怎么怎么判定。怎么说呢,这个特殊情况的判定我也不是很理解(个人观点,规程后面的判定方案,即图片中的方案,难道不更好些嘛?不确定度都评定出来了,为啥不用后面的来判定呢?反正U95 ≤ MPEV/3 是否满足这个条件,我都选择图片的判定方案的)

三。根号n的问题,因而大量的规范、规程、样板评定,A类评定都是σ除以根号N。不问缘由而除以除以根号N肯定是有问题的,这不仅史老认为,基本大家都认可的事情,不确定度评定中也有详细指出。在对于量块长度等定值的物理量,测量多次取平均值,然后评定不确定度时除以根号n,给出这个多次平均值的不确定度,我认为是合适的,也是有价值的。而对于电源输出电压等非定值的物理量则不同,则必须参考不确定度评定中的详细要求,除以根号n,不除根号n,除以根号n后乘以m 意义不同。
111111.bmp
发表于 2017-11-30 21:53:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 csln 于 2017-11-30 21:56 编辑

不光JJF 1587-2016,90%以上的JJG、JJF都是这样的,表征测量设备特性的参量用误差,表征测量结果(包括误差)可疑程度的参量用不确定度,同褒、贬没有什么关系吧

JJF 1587附录还有测量不确定度评定示例呢,这又怎么说
发表于 2017-12-1 08:17:48 | 显示全部楼层
误差 跟 不确定度 本来就是 相辅相成的 ,谁也离不开谁。
专家 你可以说 不确定度评定的体系目前不完美,可是有必要否定 不确定度 思想吗?
就像 黑洞 理论一样, 很多问题无法解释,但谁会去否定 黑洞不存在的可能呢?
发表于 2017-12-1 08:18:52 | 显示全部楼层
专家 你与其花毕生的精力来否定 不确定度 ,还不如尽你的绵力来完善 不确定 体系
 楼主| 发表于 2017-12-1 13:05:31 | 显示全部楼层
吴下阿蒙 发表于 2017-11-30 16:58
我认为不确定度一直如它的定义那样,它可以反映测量结果的可靠性。图片(来源JJF1094-2002测量仪器特性评定 ...


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(一)截图中所载公式是错误的
       分析详见:《论不确定度体系的公式错误》之第五、第六两部分。     
             (
http://www.gfjl.org/forum.php?   mod=viewthread&tid=207128&extra=page%3D2
       仅摘其中一段如下。
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-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
6.4 不确定度体系中合格性判别公式错误
       合格性判别公式的正确式为(6.4);而不确定度体系中,合格性判别公式(例如JJF1094-2002)为
                      |Δ|max  ≤ MPEV –U95                                                   (6)
       U95的内容,包含被检仪器的部分性能。这部分内容是对象的性能,已体现在 |Δ|max 中。用U95取代R是错误的。U95部分堵塞合格性通道(有时甚至堵死合格性通道),是不确定度体系的一项严重错误。
       欧洲合格性组织对游标卡尺的不确定度评定(我国CNAS引为标准之实例),结果竟是:误差范围0.05mm的卡尺,用一等量块校准,校准之不确定度是0.06mm,如是,合格性通道被堵死,则全世界的此类卡尺都不合格。多么荒唐!
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二)不确定度是“可靠性”吗?
       先生先说:“我认为不确定度一直如它的定义那样,它可以反映测量结果的可靠性”,同一段中又说:“不确定度U就是一个评定的测量误差范围”,“随意看看国外仪器的说明书,说明书的不确定度实际上就是误差范围”。先生的说法,是相互矛盾的。
       逻辑学的三大规律第一条就是“同一律”,就是说,一个概念不能既表示这个意思,又表示与这个意思不同一的另一个意思。其实,不确定度根本就没有明确的、统一的定义(一会儿说是“分散性”;一会儿说是包含真值的区间,即准确性)。不确定度是“集合”的概念,却没有构成此集合的“元素”。不确定度是“空集”。诸多歧义,大多由此引起。
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(三)“已知”“未知”是陷阱
       把误差分成“已知的”“未知的”,是一种错误的说法、作法,是现代误差理论与不确定度体系的败笔之一。
       对待“未知”的,要知道后再说话。而不确定度体系的做法是:由于是“未知的”,于是就“估计”。这是误导。由此而形成多种原则性错误,也可说这是“陷阱”。
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       误差是泛指的概念,包括“误差元”与“误差范围”两个概念。误差元定义为测得值减真值(近来把真值改为“参考值”,必然出现很多混淆);误差范围定义为误差元的绝对值的一定概率(大于99%)意义上的最大可能值。
      误差范围的定义,概括了误差量的两大特点:绝对性和上限性。误差元是误差范围的元素。误差范围贯通于研制、计量、测量三大场合。
      从误差元的定义出发,沿误差范围之路线,就可以推导误差理论的多种公式:测得值函数公式、误差分析公式、随机误差公式、误差合成公式、计量误差公式、合格性判别公式、测得值区间公式、测量结果表达公式、测定系统误差的误差范围公式,修正前的仪器误差范围公式、修正后仪器误差范围公式、溯源公式等。于是,便可实现测量计量学的公式化。
       误差是可知的。随机误差,通过多次重复测量,可用贝塞尔公式计算;而测定系统误差,必须有计量标准。通常测量者没有计量标准,不能认知系统误差,但“可知、不可知”,“已知”、“未知”的问题,不能按部分人来判定,而要按社会整体来判定。测量者“不可知或未知”的误差,在国家计量院,就肯定是“可知的或已知的”。经过计量合格的仪器,误差范围都是已知的。仪器误差范围不知,则该仪器不能用。计量标准的误差范围不知,则该计量标准不能用。
       测量者必须知道所用仪器的误差范围;计量者必须知道所用计量标准的误差范围。由此,测量者给出的测量结果,计量者给出的被检仪器的计量结果,才是有根据的、可溯源的,才是正确的。
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       反之,在“未知”的基础上,靠估计(没有严格的数学推导)得来的什么方法,什么公式,都得打个大大的问号。A类不确定度评定,在不明确是“常量测量”还是“统计测量”的条件下,除以根号N,是错误的(先生在电源性能表达中,不除以根号N是正确的;但应知,因有GUM定义,测量计量界的绝大多数人是除以根号N的)。B类评定,MPEV除以根号3,估计是均匀分布,实际是错误的。都成用600台仪器的实验,证明是标准正态分布,这就说明20多年来按“均匀分布”的估算,都是错误的。
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(四)不确定度体系是否定误差理论的
       先生说:“我感觉不确定度体系和误差并无冲突啊,如果不确定度这个名称被翻译成XX误差范围应该就不会有这么大分歧了吧”。
       这种说法,不符合历史。
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       不确定度体系的出世理由是“真值不可知”、“误差不可求”“准确度是定性的”。这三条是杀向误差理论的三把刀,本欲置误差理论于死地而后快;可惜,误差理论的根底太深了,而不确定度体系又太无能了,错误太多了。不确定度炮制者的企图不但没达到,反而每况愈下,从2004之VIM把不确定度体系放在正文、把误差理论放在附录中,到2016年,即推行不确定度体系23年之后,《数字多用表校准规范》把误差理论放在正文、倒把不确定度体系放在附录中了。
       新旧理论的对立与斗争,褒贬、荣辱,都是客观存在。
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       语云:“一山难容二虎”。误差理论与不确定度体系,二者只能选其一。因为,说到底,“不确定度”不过是“误差范围”,而“可信性”“可靠性”只是搪塞,因为不确定度问世时,必须回避“准确性”这个说法。如果不确定度体系表明不确定度就是准确度(误差范围),那它就没有出世的可能了。
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       不确定度者,何也?
       出世靠骗,行事靠骗。
       “不知道”不去想法知道,而是“估计”。
       不知MPEV的分布,估计为“均匀分布”。被都成之实验否定了。
       相关不相关,靠假设。假设而不证明,是伪科学。崔伟群证明,二系统误差间相关系数之绝对值是1,否定了“系统误差间相关系数为零的假设”。

       所用公式,一个也不推导,致使七个常用的基本公式全错。(本人证明那七个公式是错误的,却无人出面证明那七个公式是正确的。)
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       先生已知“随意看看国外仪器的说明书,说明书的不确定度实际上就是误差范围”。
       这是外国人反对不确定度概念的一种手法:用其名而舍其实。把不确定度实际上变成“误差范围”、“准确度”,于是就用误差理论“同化”了不确定度,其本质就是消灭了不确定度。不确定度概念一旦回归为误差的概念,那不确定度体系就白白出世一场了。因为还是误差理论那一套。不确定度,本来就是多余的!
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补充内容 (2017-12-1 21:13):
“论不确定度体系的公式错误”网址为 /www.gfjl.org/forum.php?mod=viewthread&tid=207128&extra=page%3D2

补充内容 (2017-12-1 21:18):
《论不确定度体系的公式错误》在基础知识栏目第2页。
发表于 2017-12-1 15:11:19 | 显示全部楼层
这个规程的原始记录的被测仪器显示值本身就是记录的单次的,所以不除以根号N是对的。
 楼主| 发表于 2017-12-1 16:42:14 | 显示全部楼层
本帖最后由 史锦顺 于 2017-12-1 16:44 编辑
285166790 发表于 2017-12-1 15:11
这个规程的原始记录的被测仪器显示值本身就是记录的单次的,所以不除以根号N是对的。 ...



       先生说因为原始记录是单次测量,所以不除以根号N。这不符合规程原意。
       数字多用表,有低档次的(如四位半),但最有代表性的是高档次的,有六位半,有七位半。校准规范的主要关注对象必定是精密测量用的高档次的数字多用表(能解决高档次的,必定可以解决低档次的;反之则不行)。
       分辨力达到1E-6/1E-7的数字表,测量时只读一个数,行吗?尾数在变化(多数如此,不变是特例),必须进行重复测量。截图中的实例是10次测量。测量10次,得10个数,用此10个数按贝塞尔公式计算标准偏差σ,得到的σ是6.8×10-6V。即A类标准不确定度是6.8×10-6V。这里是测量10次,用此10个数计算得到σ,不除以根号10 ,而就认定这个σ就是A类标准不确定度。
       校准的手段(标准)误差范围远小于被校准仪器的误差范围,这是统计测量,故不除以根号N。这和校准及以后测量读取几次示值没有关系。实际上,精密测量仪器的校准与应用测量,都应该有重复测量,即都是多次测量。
       下面是该规范的不确定度评定示例。就是说,所有校准业务,必须照此多次测量,照此计算A类不确定度。至于表中的填写一个数,那应该填写平均值。
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               不确定度评定示例1 .jpg
             - 不确定度评定示例2.jpg
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发表于 2017-12-7 16:36:19 来自手机 | 显示全部楼层
史锦顺 发表于 2017-12-1 16:42
先生说因为原始记录是单次测量,所以不除以根号N。这不符合规程原意。
       数字多用表,有低 ...

数字测量仪器默认都是单次测量,不需要反复读几个数据求平均值;测10次只是为了得到不确定度的重复性,并不是说每次校准都是要测10次。

当然,也可以用平均值作为测量结果,但应该给出说明,同时重复性计算时要除以根号N。
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