频率计量的八项规章共同抵制不确定度论

njlyx 发表于 2015-3-26 11:05
先生对“测量不确定度”应用现状的厌恶晚生十分理解！

只是，在现代社会（商品化社会，直接一点就是资本 ...

       谢谢njlyx先生对我学术思想与学术活动的理解与支持。得一知音，甚是欣慰。
       网上讨论，特点突出，没有条条框框的限制，没有利害关系的束缚，可以尽情表达个人的主张或看法。有不同的声音，也是正常的。我可以质疑国际权威，当然别人也可以质疑我。凡是讲出一定道理的，我一定回答，但一两句气话，由他去发泄吧，我没精力理会。说我没礼貌也可以，因为我是探讨学术问题的，不是来怄气的。谁都有质疑我的权利，同样，我也有判别该不该回答的自由，有不回答的权利。
       我对学术活动的基本认识是“理论创新来自对现有理论的质疑”。我是误差理论派，但只接受其核心内容，就是真值可知、误差可求、准确度定量，以及系统误差与随机误差的划分等。但并不认为误差理论是完美的。所以提出十项新理论，以弥补误差理论的不足。
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       1 鉴于经典误差理论只能处理从常量测量的问题，而当今有大量准随机变量存在，必须处理，因而提出“统计测量”的新概念，及关于两类测量的划分方法与处理办法。其中，“统计测量不能除以根号N”，是个对实际工作影响颇大的见解。特别是认为计量是统计测量，这是很值得研究与讨论的，因为这涉及当前的实际计量工作的作法。
       2 区分“单元”和“域”。指出误差元是“单元”，误差范围是“域”。误差元构成误差范围。完整的误差概念必须包括误差元与误差范围两个部分。不确定度论说误差非正即负，这是只承认有误差元而否定误差范围的存在与功能，是对误差理论的诬陷。误差概念有“单元”有“域”，是完全的整体；不确定度没有构成单元，没有确定的含义。不确定度本身就不确定。一个概念没有明确的内涵与外延，是不符合逻辑规律的，不可能是科学的概念。
       3 区分量值，得到测量方程。
       测量学的基本任务是研究测得值的规律。测量学研究怎样取得测得值（测量方法）；分析并表征测得值与实际值的接近程度（误差分析）；探讨如何使测得值最大限度地接近实际值（精度设计）。测量方程是误差分析的基础。我的区分测得值的具体方法是在参量的符号上加一个脚标。办法简单，但作用却大：区别了主客观，揭示了经典测量学是研究认识与客观的关系这一本质。别看一个小小的标志，竟可以澄清往日许多混淆。简单而实效。在区分测得值的基础上，建立测量方程，于是理顺了误差分析的程序。有了测得值函数，使误差分析有了明晰的物理意义，使测量学立足于严格的逻辑基础之上。从前，误差分析的惯例是拿过一个物理公式，直接取微分。这样做，是在求几个物理量的变化量之间的关系，而没有求测得值与实际值的关系，是不切题的，常常弄错正反比关系。
       4 区分误差范围与误差范围实验值，得到误差方程。
       误差方程的提出，解决了人们对误差理论的一个疑虑。这个疑虑就是在真值未知的条件下，误差怎么求的问题。要点是：
       第一，人类社会是个有分工的整体。任何测量仪器，在设计制造时已经有了其误差范围指标；测量仪器又必须进行计量，认定其合格才能应用。因此，人们在使用测量仪器进行测量时，在得到测得值的同时，就已经知道了测得值的误差范围。根本就没必要去进行测得值减真值的操作。所谓“真值未知，误差不能求”的指摘，是个测量佯谬，是个伪命题。
       第二，在定标与计量测量仪器时，用的是计量标准，这里用标准的标称值代换了标准的真值。此代换所差生的误差，是逐级存在的。以往用微小误差可略来解释，是正确的，但缺少严格的论证；现在有了误差方程，实现了误差范围实验值（利用标准得出）到误差范围值（或称真误差范围，以真值定义）的计算。在真值未知的条件下可以用误差范围实验值求得真误差范围。如此，彻底破解了测量佯谬。
       5 论述标准方差、阿仑方程的推导思路，详细说明阿仑方差的来龙去脉，指出：阿仑方差强调采样时间，这一点是重要的，但阿仑方差有错。错在自己否定自己的前提。阿仑方差提出的背景是存在发散困难；而在发散的条件下是得不出贝塞尔公式的。阿仑方差错引错用贝塞尔公式，以至使其物理意义费解。阿仑方差是当今时频界盛行的理论，但它毕竟有错。接受阿仑方差的基本思路，但不是再从贝塞尔公式出发，而是按物理意义办事，于是提出简单而又物理意义明确的自差统计概念。
       6 明确测量计量的实际操作程序，简化计量测量结果的表达，促进测量计量的规范与统一。
       前六项是测量计量的基础理论方面的新思路；后四项，是具体的专业理论，包括如何在特定的专业研究中，贯彻基础理论的基本方法，也包括对专业测量计量原理的探究。
       7 在时频计量研究中，应用建立测量方程的方法，建立新的计时方程。
       认识到计时的本质是计相，重新表达计时的物理公式，进而按区分测得值方法表达计值公式，方便地给出计时学界追求多年的计时方程。建立关于时频关系的三定理，使得时频界最常用的公式，例如比相测频公式、时差公式以及频率漂移率计算公式，极简明而又顺理成章地得出。
       8 在测距领域，提出相位测距的折合理论。
       提出折合测尺的概念，揭示关于折合测尺的几个理论关系；找到定位数m和它的计算方法；得到整周数的计算公式；从而形成了一套精确测量距离的理论。测距误差可小到亚毫米量级，这无疑有重要实用价值。给出相位测距的统一解。其特点是巧解模糊，一个公式算出距离量，而现有理论则需用许多判别公式。
       9 在测速领域中，应用测量方程的方法，给出多普勒测速误差的新公式。
       10 探讨微波阻抗计量的基本概念，基于连续条件的分析，建立了波导特性阻抗的新概念。
       （以上材料引自《史氏测量计量学说》之序言）
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       先生建议我做些改进不确定度论的工作；我上边写得长些，就是说明我不能接受先生建议的理由。我的志向是发展误差理论。而不可能为误差理论的对立面说话。
       通过近十多年对不确定度的主要文件GUM、VIM以及大量不确定度评定样板的仔细研究，我认为不确定度的理论与评定方法，是出发点错、方法错、逻辑错、物理概念错、数学计算错，得出的结果错。总之是根本错、全盘错。对这种错误的东西，只能揭露、抨击。我认为，不确定度论的最终下场是被误差理论的广泛的群众基础和强大的习惯力量所淹没。揭露、抨击不确定度论的学术活动，将加速这一过程。
       对我提出的新理论，望先生指出缺点或错误，我会认真考虑。学术讨论需要有理由的反对意见。百炼成钢吗。
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285166790 发表于 2015-3-26 15:57
我觉得这个比喻很恰当。

谢谢认同。

史锦顺 发表于 2015-3-26 15:59
谢谢njlyx先生对我学术思想与学术活动的理解与支持。得一知音，甚是欣慰。
       网上讨论，特 ...

本人的认识：没有什么独立于“误差理论”之外的所谓“测量不确定度‘理论’”。只有一个称之为“xx不确定度”【包括“测量不确定度”、“量值不确定度”、….，在具体含义明确、单一时，简称“不确定度”】的“指标”，其“评估”与“应用”是现代“误差理论”的一部分。其中，
    “测量不确定度”就是责任者【测量结果的报告者、测量器具的提供者、..】承诺的测量误差的可能（约定包含概率）范围（半宽）。其“评估”与传统意义上的“测量误差估计”是做同样的事；
    “量值不确定度”就是责任者【量值对象的提供者、..】承诺的量值误差的可能（约定包含概率）范围（半宽）。其“评估”是传统意义上的“测量误差估计”加上“量值对象的量值自身在责任者负责的范围内的可能变化范围的‘估计’。这其实也并非什么“新鲜”实物，以往许多“基准”、“标准”的“精度”或“准确度”评定就是做这种工作。

基于以上认识的“不确定度”，应该与您要秉承的“误差理论”没有重大冲突。只是细节上略有左右——

【我是误差理论派，但只接受其核心内容，就是真值可知、误差可求、准确度定量，以及系统误差与随机误差的划分等。】
应： 真值可知——真值客观存在，可以追求。但多数近似“gc主义”理想，当前未知（不确定）；
误差可求——误差的可能范围可以“评估”，误差值可以由“上级”（通常是意味着用更“好”、也是更“贵”的方法）适当验证（会留有一定的“不确定度”）；
     “准确度定量”与否，只是一个人为“规定”；
     “系统误差与随机误差的划分”是前人智慧的体现，它是简化处理“误差相关性”的实用方法，只是在与“不确定度”概念并用时宜适当变更“类型名称”；】

【  1 鉴于经典误差理论只能处理从常量测量的问题，而当今有大量准随机变量存在，必须处理，因而提出“统计测量”的新概念，及关于两类测量的划分方法与处理办法。其中，“统计测量不能除以根号N”，是个对实际工作影响颇大的见解。特别是认为计量是统计测量，这是很值得研究与讨论的，因为这涉及当前的实际计量工作的作法。】
应： “测量”与“统计”宜适当区分为两项工作。一般“随机量”的基本“参量”就应该包括“均值”与“标准偏差”（也就是说起码有两个“被测量”），考虑“随机量”的“散布宽度”时，“标准偏差”显然不能除以根号N 。 只要分清了被测量的性质（“不变的常量”？“普通随机变量”——大致可以由“均值”与“标准偏差”表征？ “特殊的随机变量”——如“时频测量”中的某些对象？），相应的问题是可以说清楚的。 若新推“统计测量”的概念，恐怕带来一定的复杂性？

【 2 区分“单元”和“域”。指出误差元是“单元”，误差范围是“域”。误差元构成误差范围。完整的误差概念必须包括误差元与误差范围两个部分。不确定度论说误差非正即负，这是只承认有误差元而否定误差范围的存在与功能，是对误差理论的诬陷。误差概念有“单元”有“域”，是完全的整体；不确定度没有构成单元，没有确定的含义。不确定度本身就不确定。一个概念没有明确的内涵与外延，是不符合逻辑规律的，不可能是科学的概念。】
应：在明确了“误差范围”作为“域”后，“误差”便是当然的“单元”。“误差元”在特定的表述中有一定的积极意义，但不宜凡是替代“误差”表述。

【 3 区分量值，得到测量方程。
       测量学的基本任务是研究测得值的规律。测量学研究怎样取得测得值（测量方法）；分析并表征测得值与实际值的接近程度（误差分析）；探讨如何使测得值最大限度地接近实际值（精度设计）。测量方程是误差分析的基础。我的区分测得值的具体方法是在参量的符号上加一个脚标。办法简单，但作用却大：区别了主客观，揭示了经典测量学是研究认识与客观的关系这一本质。别看一个小小的标志，竟可以澄清往日许多混淆。简单而实效。在区分测得值的基础上，建立测量方程，于是理顺了误差分析的程序。有了测得值函数，使误差分析有了明晰的物理意义，使测量学立足于严格的逻辑基础之上。从前，误差分析的惯例是拿过一个物理公式，直接取微分。这样做，是在求几个物理量的变化量之间的关系，而没有求测得值与实际值的关系，是不切题的，常常弄错正反比关系。】
应：赞赏。

【 4 区分误差范围与误差范围实验值，得到误差方程。
       误差方程的提出，解决了人们对误差理论的一个疑虑。这个疑虑就是在真值未知的条件下，误差怎么求的问题。要点是：
       第一，人类社会是个有分工的整体。任何测量仪器，在设计制造时已经有了其误差范围指标；测量仪器又必须进行计量，认定其合格才能应用。因此，人们在使用测量仪器进行测量时，在得到测得值的同时，就已经知道了测得值的误差范围。根本就没必要去进行测得值减真值的操作。所谓“真值未知，误差不能求”的指摘，是个测量佯谬，是个伪命题。
       第二，在定标与计量测量仪器时，用的是计量标准，这里用标准的标称值代换了标准的真值。此代换所差生的误差，是逐级存在的。以往用微小误差可略来解释，是正确的，但缺少严格的论证；现在有了误差方程，实现了误差范围实验值（利用标准得出）到误差范围值（或称真误差范围，以真值定义）的计算。在真值未知的条件下可以用误差范围实验值求得真误差范围。如此，彻底破解了测量佯谬。】
应：赞成对“误差范围”的合理应用！
用测量仪器获得测量结果时，该测量结果的“可能误差范围”的主体成份是由“所用测量仪器常规特性”决定的成份（在大部分正常“测量”中，这是绝对主体成份，其他成份与之相比可能小的可以忽略！），它确实应该由该测量仪器的设计制造及检定（评估）专家事先“给出”，无须测量者（测量仪器的使用者）做“减真值的操作”来“求取”，不存在所谓“真值未知，误差不能求”的“测量佯谬”！ … 测量者（测量仪器的使用者）需要做（也能做）的事是要适当“评估”测量条件，就其它的影响因素（可能导致测量仪器超出常规性能？或测量仪器的性能与这些因素明显的关联？…）做适当的“放量”处理。
但是，测量仪器的设计制造及检定（评估）专家也在“测试计量专业人员”之列，他们该如何“给出”测量仪器的“可能误差范围”呢？——分析、猜测、试验、统计、…，其中当然少不了由上级“检定”获得“误差范围实验值”的关键环节，但负责任的“专家”在报告测量仪器的“可能误差范围”值时，一定会在“误差范围实验值”的基础上“适当放量”——这个量显然不会是凭空放的！是需要适当分析的。….. “给出”测量仪器的“可能误差范围”需要有人做艰苦卓绝的工作，也需要合适的方法。……这其实就应该是所谓“仪器的测量不确定度‘评估’”，只是这个“评估”真不该由测量者（测量仪器的使用者）来做！

【    5 论述标准方差、阿仑方程的推导思路，详细说明阿仑方差的来龙去脉，指出：阿仑方差强调采样时间，这一点是重要的，但阿仑方差有错。错在自己否定自己的前提。阿仑方差提出的背景是存在发散困难；而在发散的条件下是得不出贝塞尔公式的。阿仑方差错引错用贝塞尔公式，以至使其物理意义费解。阿仑方差是当今时频界盛行的理论，但它毕竟有错。接受阿仑方差的基本思路，但不是再从贝塞尔公式出发，而是按物理意义办事，于是提出简单而又物理意义明确的自差统计概念。】
应：不熟悉，学习。

【    6 明确测量计量的实际操作程序，简化计量测量结果的表达，促进测量计量的规范与统一。】
应：赞成。测试计量技术应该讲求实用。 现行“不确定度”表述中，所谓包含因子的表达方式是违背实用常规的学究式表示，而自由度则更是糊弄老百姓、忽悠官僚的玩意（只是从“实用”的角度认识）。但约定的“包含概率”是个实用必须的东西！不宜一刀切的只认99.7%！——许多实际应用是要讲求“经济效益”的，不能都向航天之类的“高科技”应用看齐。

【   7 在时频计量研究中，应用建立测量方程的方法，建立新的计时方程。
       认识到计时的本质是计相，重新表达计时的物理公式，进而按区分测得值方法表达计值公式，方便地给出计时学界追求多年的计时方程。建立关于时频关系的三定理，使得时频界最常用的公式，例如比相测频公式、时差公式以及频率漂移率计算公式，极简明而又顺理成章地得出。
       8 在测距领域，提出相位测距的折合理论。
       提出折合测尺的概念，揭示关于折合测尺的几个理论关系；找到定位数m和它的计算方法；得到整周数的计算公式；从而形成了一套精确测量距离的理论。测距误差可小到亚毫米量级，这无疑有重要实用价值。给出相位测距的统一解。其特点是巧解模糊，一个公式算出距离量，而现有理论则需用许多判别公式。
       9 在测速领域中，应用测量方程的方法，给出多普勒测速误差的新公式。
       10 探讨微波阻抗计量的基本概念，基于连续条件的分析，建立了波导特性阻抗的新概念。】
应：有的很不熟悉，有的不太熟悉，学习。

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                                                       致njlyx
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                                                                                                                        史锦顺
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       看了你的帖子，得知你对我提出的一些学术观点，认真阅读、经思考后分别地做出判断，赞成意见、不同意见、考察后再说的三种情况，很清晰。体现了认真对待新观点的学者风范。
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（一）共识            
       你赞成的几点是：
       1 区分量值的测量方程；
       2 无须测量者（测量仪器的使用者）做“减真值的操作”来“求取”，不存在所谓“真值未知，误差不能求”的“测量佯谬”！
       3 溯源中误差范围的应用。
       4 随机变量的分布宽度，不能除以根号N。
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       第一点，测量方程，建立容易，用起来方便。相信认可的人会越来越多。
       第二点，其实，只要明白测得值加减误差范围的区间包含真值的道理，“测量佯谬”是易于破解的。不过，这个问题绕晕许多名家。那是死盯着“误差是测得值减真值，非正即负”这一个概念，而忘记了更实用的误差范围概念。人们测量的目的是得知真值。用仪器测量，得到的测量结果是测得值，并同时必知测得值的误差范围。因为测量仪器，必有误差范围指标，而此指标又是经过计量公证过的。实践中，使用特定的仪器，知道特定的误差范围，只要误差范围满足测量任务的需要，就达到了测量的目的。用再高档的仪器，得到的也是测得值加减误差范围，只是误差范围小。
       测量结果等于测得值加减误差范围，测量结果以高概率（99%）包含真值，此乃测量的基本原理，测量的真谛。在正确使用测量仪器（满足仪器工作条件、正确操作）的条件下，测量的误差范围，不大于测量仪器的误差范围指标值。可以用仪器指标值当测量的误差范围值。需说明的是，在测量仪器的制造规范中，已经规定仪器的正常工作条件。是顾及环境条件的影响的。仪器的通用条件是温度-20℃到40℃。通常，不可能超出此范围。商品铯原子钟，工作温度条件是0℃到到40℃，一般实验室都满足要求，不必另估计误差。在4千米以上高山上用电子案秤，要考虑附加误差（加速度g减小），通常的地面上用，不必考虑地球引力的变化。这已由仪器的使用范围界定。总之除极特殊的情况外，测量者是不必考虑附加误差的。因为仪器设计时已包含了通常的环境条件的影响。
       第三点，简单，限于理论界要考虑，计量人员按规程办事就行了。
       第四点，很重要。达到共识难，推广应用更难。这有两方面的原因。在经典误差理论中，被测量是常量，测得值的变化由仪器的随机误差引起，这是手段问题，手段的误差可以而且应当减小，取平均值，用平均值的标准偏差来表征随机误差是对的，就是要除以根号N。广大计量人员都熟悉。而当被测量是准随机变量（大的常量叠加一个小的随机变量）时，当测量仪器的随机误差远小于随机变量时，则此时的测得值变化是被测量引起，是对象的问题，对象的问题要如实反映，而不可缩小。就是不能除以根号N。从统计方法的方面说，统计变量的分散宽度，必须用单值的σ，而不能除以根号N。即使测得值是平均值，也不能除以根号N。如果除以根号N，则区间就不包括大部分单值了；而单值是随机变量，是客观存在，不包含是不行的。
       统计量的测量，σ不能除以根号N，是现代测量计量理论的一个要点，十分重要，而难被接受，这就必须宣传。不仅不确定度论的A类评定，规定除以根号N，甚至国家计量院的名家，马凤鸣先生，也在《时间频率计量》的第八章中，一个地方错误地用了除以根号N的操作。虽然他说了是“目前流行”的作法，但他毕竟用了， 也出错了。
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（二）商榷
      【njlyx观点】        
       “若新推‘统计测量’的概念，恐怕带来一定的复杂性”。
       【史辩】      
       此事我考虑已久，认为：引入一个新词，容易引起重视，且易于分辨该怎样处理。因为把测量区分为两类测量，易于说明如下问题：
       A 明确人们熟悉的误差理论，仅适用于被测量是常量（基础测量）的情况。
       B 判别是否该除以根号N。统计测量的σ不能除以根号N
       C 判别是否该剔除异常数据。统计测量不能剔除异常数据。
       D 计量及各种合格性判别，都满足手段的变化量远小于被检仪器（或其他对象）的变化量指标值，因而是统计测量，要按统计测量的办法行事。第一检定不能除以根号N，第二检定不能剔除异常数据，第三，检定的测得值不能取平均值，而要取极点。找出最大差值。
      由于包含内容多，取个专门名称是必要的。
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（三）解释          
       【njlyx观点】      
       在明确了“误差范围”作为“域”后，“误差”便是当然的“单元”。“误差元”在特定的表述中有一定的积极意义，但不宜凡是替代“误差”表述。
       【史答】      
       我认为，误差理论的“误差”一词，在不同的语言环境下应用，有三层含义。第一，泛指概念，包括误差元与误差范围。第二专指误差元（测得值减真值），第三专指误差范围。如说“测量仪器误差”，指的是误差范围，测得值的误差也指误差范围。只有在误差分析中，误差一词才特指误差元（测得值减真值）。而“误差理论”一词中的误差是泛指概念，既指误差元，也指误差范围。
       本人提出“误差元”一词，完全为了对抗不确定度论对误差理论的攻击。把误差的概念局限于测得值减真值，非正即负，就是抹杀误差范围的功能。试想如果人人都明确有误差范围这个“域”的概念在，何必再搞个不确定度出来？不确定度，归根结底不就是当误差范围的角色吗？
       本人提出误差元，只限定它是测得值减真值的那个特指的误差，而无意用误差元取代“误差”的概念。误差是个总概念，细分，可分为误差元与误差范围，一般的称说，误差就是总概念，既可代表误差元，也可代表误差范围。因此，误差元一词的提出，不影响以往“误差”一词的地位。
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史锦顺 发表于 2015-3-27 12:02
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                                                       致njlyx
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在这里我想重点讨论一下σ除以根号N的问题：这个N等于几并不是一个固定的数值，而是应该由满足顾客需要的校准规范为依据。顾客的需求是多种多样，每个校准规范的要求也不一样，所以这个N并不是说一定要除以10或者说是几，N也有可能是1,比如说一种仪器，顾客在使用中每次只测量一次就要作为结果，那这个顾客完全可能要求让N取1。校准工作的一个特点就是有一定的灵活性，满足顾客的需要是它的根本宗旨。

　　是的，55楼说的完全正确，我也完全赞成这个说法。
　　σ除以根号N的问题：这个N等于几并不是一个固定的数值，更不是重复性实验以求得σ的实验次数，这个N等于几由满足顾客需要的校准规范或检定规程规定的同一个受检点检定读数次数为依据。每个规程/规范的要求都不一样，多数检定规程并没有规定检定读数次数，此时的N默认为1，σ除以根号1仍然是σ。
　　关于“误差”的概念，国家给出的定义与史老师“误差元”的定义一个字不多一个字不少，并非有“总”概念的任何含义，赋予“误差”以“总概念”的含义是史老师个人对其给出的“新定义”，这个新定义我认为可以作为一家之见比较好，因为“误差”的定义国内外的定义相同，已被广泛认可，还是不变为好。我认为史老师的“误差元”还是叫误差，“误差范围”还是叫误差范围，或者根据不同场合分别叫最大实际误差、最大允许误差、误差限等等。

谢谢分享，新人多多学习饿

新人好好学习

好好学习 D大调