計(jì)量論壇

標(biāo)題: 與不確定度論爭(zhēng)辯 [打印本頁(yè)]

作者: 史錦順 時(shí)間: 2010-11-14 10:42
標(biāo)題: 與不確定度論爭(zhēng)辯
本帖最后由史錦順于 2010-11-14 10:56 編輯

準(zhǔn)確度之歌

不確定度論（UA）貶斥經(jīng)典測(cè)量學(xué)（CA）, 起步點(diǎn)是否定真值、誤差、準(zhǔn)確度等幾個(gè)基本概念。其實(shí)這些經(jīng)典概念是正確的，經(jīng)過了三百多年的歷史考驗(yàn)，應(yīng)用是成功的。而UA概念含糊，邏輯混亂，表征混沌。它一出世，就遭到很多人反對(duì)。一次，國(guó)際計(jì)量委員會(huì)投票，18個(gè)委員，16人投的是反對(duì)票。從1993年起，國(guó)際計(jì)量局接受美國(guó)人的建議，推行UA，廢棄CA。這是一起以斜壓正的世界性的冤案。為了追求真理，為了測(cè)量計(jì)量科學(xué)的正常發(fā)展，筆者呼吁：為真值正名，為誤差平反，為準(zhǔn)確度恢復(fù)名譽(yù)。

測(cè)量講究準(zhǔn)確，準(zhǔn)確是測(cè)量的精髓；計(jì)量以標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確監(jiān)督測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確，準(zhǔn)確是計(jì)量的命脈。準(zhǔn)確，我們的追求，準(zhǔn)確，我們的旗幟！

1 基本概念 準(zhǔn)確度就是所指量與參考量的符合一致的程度。測(cè)得值與被測(cè)量真值的符合程度，叫測(cè)量準(zhǔn)確度，標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值與實(shí)際值的符合程度叫標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。變量測(cè)量中量值與標(biāo)稱值（或要求值）的符合程度，叫量值準(zhǔn)確度。

符合一致的程度用偏差范圍（誤差范圍）來表征。測(cè)量準(zhǔn)確度就是測(cè)量的誤差范圍，標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度就是標(biāo)準(zhǔn)的偏差范圍，測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度就是測(cè)量?jī)x器的誤差范圍。測(cè)量?jī)x器的誤差范圍是這樣形成的：諸誤差元，包括理論分析的、實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，各系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差合成為極限誤差，再加估計(jì)可能的誤差，即把極限誤差擴(kuò)大并湊整成誤差范圍，這個(gè)誤差范圍就是準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度作為測(cè)量?jī)x器的基本性能寫入產(chǎn)品說明書，產(chǎn)品證書，這是生產(chǎn)廠家對(duì)用戶的保證書，因此一般都留有余地。筆者工作所及，測(cè)量進(jìn)口的精密測(cè)量?jī)x器數(shù)百臺(tái)次，這些儀器的準(zhǔn)確度指標(biāo)都留有余地，越是著名廠家，余地越大。

2 UA說準(zhǔn)確度是定性的 GUM引VIM先說“真值按其本性是不可確定的”，于是論斷“‘準(zhǔn)確度’是個(gè)定性的概念”。話雖簡(jiǎn)單，卻一舉虛化了應(yīng)用極廣的準(zhǔn)確度，從此，只可以含糊地稱說準(zhǔn)確度，不準(zhǔn)許給出準(zhǔn)確度的具體量值。

3為準(zhǔn)確度辯護(hù) 說準(zhǔn)確度是定性的，不能定量，這是一個(gè)極其武斷又完全不符合歷史與現(xiàn)狀的論點(diǎn)。準(zhǔn)確度用誤差范圍來表征，準(zhǔn)確度就是誤差范圍。一般講誤差，是統(tǒng)稱，包括誤差元與誤差范圍。誤差分析時(shí)講的是誤差元，表達(dá)測(cè)量結(jié)果的是誤差范圍。大量的測(cè)量?jī)x器文獻(xiàn)，都在表達(dá)一個(gè)意思：測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度就是由系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差合成并擴(kuò)大的、湊整的誤差范圍。大量的測(cè)量?jī)x器都用準(zhǔn)確度來表明性能，隨便翻翻儀器手冊(cè)，隨處都寫著準(zhǔn)確度量值，怎能說不能用數(shù)值表達(dá)。

4 準(zhǔn)確度旗幟還在飄揚(yáng) UA是美國(guó)人提出的，可就在美國(guó)，也不免碰壁。我們考察一下美國(guó)的一家著名的生產(chǎn)精密電子測(cè)量?jī)x器的公司，現(xiàn)稱Agilent公司，原是HP公司的一部分，它的產(chǎn)品5071A 銫束原子頻標(biāo)（小銫鐘）就標(biāo) Accuracy：±5×10-13 （-13是指數(shù)） 1982年到2009年都這樣標(biāo)。Accuracy 就是準(zhǔn)確度。你說準(zhǔn)確度不能定量，美國(guó)最準(zhǔn)確的商品儀器（大銫鐘更準(zhǔn)，但不賣）偏偏給出準(zhǔn)確度的定量指標(biāo)，。

我國(guó)也有高舉準(zhǔn)確度旗幟的。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制的銫原子頻標(biāo)（大銫鐘），獲國(guó)家獎(jiǎng)時(shí)，標(biāo)為：準(zhǔn)確度5×10-15（-15是指數(shù)）。怎說準(zhǔn)確度不能定量？

作者: davidow 時(shí)間: 2010-11-14 21:18
確實(shí)有不少?gòu)S商使用準(zhǔn)確度作為指標(biāo)。關(guān)鍵是準(zhǔn)確度如何定義。如果“準(zhǔn)確度用誤差范圍來表征，準(zhǔn)確度就是誤差范圍”，現(xiàn)在的VIM中使用最大允許誤差作為定量的指標(biāo)，表示準(zhǔn)確度。即定性表征準(zhǔn)確度時(shí)，說準(zhǔn)確度高或低。定量表征準(zhǔn)確度時(shí)，可以使用最大允許誤差。
Agilent公產(chǎn)品5071A銫束原子頻標(biāo)（小銫鐘）的Accuracy：±5×10-13（-13是指數(shù)）是什么意思呢？相對(duì)誤差？最大允許誤差？還是誤差？沒有單位，可以認(rèn)為是相對(duì)誤差。但是由于是不確定的，有正負(fù)號(hào)的，只能認(rèn)為這是最大允許的相對(duì)誤差，而不是可以進(jìn)行修正的相對(duì)誤差值。
總之，我理解，新的理論體系希望用唯一的表達(dá)方式對(duì)計(jì)量學(xué)進(jìn)行表達(dá)。

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2010-11-15 01:25
本帖最后由規(guī)矩灣錦苑于 2010-11-15 01:28 編輯

術(shù)語(yǔ)定義本來就是人給的。當(dāng)初古人如果把鴨子定義為桌子，把桌子定義為鴨子，桌子就是有生命的了。但是一旦把有生命的那個(gè)定義為鴨子，就不能再稱沒有生命的桌子為鴨子了。誤差、誤差限、準(zhǔn)確度、不確定度的定義也是一個(gè)道理。
   以某測(cè)量范圍至1MPa的壓力表為例。如果標(biāo)準(zhǔn)表在0.6MPa時(shí)壓力表顯示0.608MPa，我們稱該表示值誤差為0.008MPa，或者引用誤差為0.8%。這就是誤差的概念，誤差是一個(gè)定值，在數(shù)軸上為一個(gè)點(diǎn)。
   但是我們絕對(duì)不能說所有的測(cè)量范圍至1MPa的壓力表示值誤差都是0.8%，這就引出了誤差限即最大允許誤差的概念。因此檢定規(guī)程規(guī)定在誤差限±1%之內(nèi)的屬于同一個(gè)等級(jí)的壓力表。這個(gè)等級(jí)總是要給個(gè)名字吧，于是才又引出了準(zhǔn)確度的概念。檢定規(guī)程就把這個(gè)誤差限±1%之內(nèi)的壓力表定義為準(zhǔn)確度等級(jí)1級(jí)。
   但是同樣準(zhǔn)確度等級(jí)為1級(jí)的壓力表、量塊、熱電偶卻并不是全部定義為誤差限±1%之內(nèi)，所以準(zhǔn)確度不是定量的概念，它只能是定性的概念。1級(jí)量塊比2級(jí)量塊準(zhǔn)確度高，1級(jí)壓力表比1.6級(jí)壓力表準(zhǔn)確度高。
   當(dāng)然有的人，有的測(cè)量設(shè)備生產(chǎn)廠，甚至是有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)用名詞術(shù)語(yǔ)的情況也時(shí)有發(fā)生，但是我們決不能因此就說他們對(duì)。5071A銫束原子頻標(biāo)（小銫鐘）的Accuracy（準(zhǔn)確度）：±5×10-13（-13是指數(shù)），當(dāng)然是錯(cuò)誤的標(biāo)注。±5×10-13（-13是指數(shù)），實(shí)際上是誤差限的概念，表示了誤差所處的區(qū)間。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制的銫原子頻標(biāo)（大銫鐘）標(biāo)注的準(zhǔn)確度也是個(gè)誤差限的概念，表示誤差在那個(gè)區(qū)間內(nèi)。因?yàn)橹挥羞@個(gè)寶貝，應(yīng)該說無法再分個(gè)高低，也就不存在準(zhǔn)確度等級(jí)的問題，只存在誤差限的問題。
   還是那句話，測(cè)量設(shè)備的特性不存在不確定度，只存在定量的誤差和誤差變化區(qū)間以及定性的準(zhǔn)確度等級(jí)。只有測(cè)量結(jié)果的特性才存在不確定度，由此可以引申到測(cè)量過程的特性存在著不確定度。

作者: davidow 時(shí)間: 2010-11-15 08:41
準(zhǔn)確度和準(zhǔn)確度等級(jí)也是2個(gè)不同術(shù)語(yǔ)。
準(zhǔn)確度是定性的概念，對(duì)同樣的計(jì)量器具，可以比較準(zhǔn)確度的高低。
對(duì)不同準(zhǔn)確度的計(jì)量器具，可以使用一些計(jì)量特性的最大允許誤差劃分等級(jí)，這就是準(zhǔn)確度等級(jí)。

作者: yyy112082 時(shí)間: 2010-11-16 08:40
樓上規(guī)矩灣錦苑所說的“ 檢定規(guī)程就把這個(gè)誤差限±1%之內(nèi)的壓力表定義為準(zhǔn)確度等級(jí)1級(jí)。”那么為什么校準(zhǔn)證書上誤差限為±1%的證書不能定級(jí)為1級(jí)。

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2010-11-16 18:08

樓上規(guī)矩灣錦苑所說的“ 檢定規(guī)程就把這個(gè)誤差限±1%之內(nèi)的壓力表定義為準(zhǔn)確度等級(jí)1級(jí)。”那么為什么校準(zhǔn)證 ...
yyy112082 發(fā)表于 2010-11-16 08:40

那是因?yàn)閳?zhí)行了校準(zhǔn)，而不是執(zhí)行檢定。
   按JJF1001術(shù)語(yǔ)規(guī)定，執(zhí)行檢定，一定要進(jìn)行合格與否的判定，即一定要“查明和確認(rèn)計(jì)量器具是否符合法定要求”。校準(zhǔn)的關(guān)鍵是賦值，要“確定測(cè)量?jī)x器或測(cè)量系統(tǒng)所指示的量值，或?qū)嵨锪烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)所代表的量值”，執(zhí)行校準(zhǔn)，就可以不必判定合格與否。測(cè)量設(shè)備是否可用，留給使用單位自己進(jìn)行計(jì)量確認(rèn)。
   例如一只1.6級(jí)測(cè)量上限1MPa的壓力表，假如最大示值誤差為在0.6MPa時(shí)示值誤差0.008MPa，當(dāng)執(zhí)行檢定時(shí)，我們應(yīng)該判定該表為合格1.6級(jí)，雖然也滿足1級(jí)壓力表要求，但不能判定為合格1級(jí)。而當(dāng)校準(zhǔn)時(shí)，給出的校準(zhǔn)結(jié)果是“最大示值誤差：在0.6MPa時(shí)示值誤差為0.008MPa”。使用單位可根據(jù)測(cè)量過程的計(jì)量要求來確認(rèn)這只表是否可用。測(cè)量過程要求使用1.6級(jí)壓力表時(shí)，該壓力表可用，簽發(fā)計(jì)量確認(rèn)合格標(biāo)識(shí)。測(cè)量過程要求使用1級(jí)壓力表時(shí)，該壓力表雖然并不是1級(jí)，但是仍然可用，還應(yīng)該簽發(fā)計(jì)量確認(rèn)合格標(biāo)識(shí)。
      一只0.4級(jí)測(cè)量上限1MPa的壓力表，假如最大示值誤差為在0.6MPa時(shí)示值誤差0.008MPa，當(dāng)執(zhí)行檢定時(shí)，我們應(yīng)該判定該表不合格，雖然該表符合1級(jí)要求，我們卻不能判定為合格1級(jí)，因?yàn)樗髅鳂?biāo)注為0.4級(jí)。而當(dāng)校準(zhǔn)時(shí)，給出的校準(zhǔn)結(jié)果同樣是“最大示值誤差：在0.6MPa時(shí)示值誤差為0.008MPa”。使用單位可根據(jù)測(cè)量過程的計(jì)量要求來確認(rèn)這只表是否可用。測(cè)量過程要求使用0.4級(jí)壓力表時(shí)，該壓力表不可用，簽發(fā)計(jì)量確認(rèn)禁用標(biāo)識(shí)。測(cè)量過程要求使用1級(jí)壓力表時(shí)，雖然該表不符合0.4級(jí)要求，由于校準(zhǔn)結(jié)果說明該壓力表仍然可用，仍可簽發(fā)計(jì)量確認(rèn)合格標(biāo)識(shí)。

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2010-11-16 18:41
回復(fù) 4# davidow

正如你所說，準(zhǔn)確度和準(zhǔn)確度等級(jí)的確是兩個(gè)不同的概念，簡(jiǎn)單地說，準(zhǔn)確度等級(jí)是準(zhǔn)確度高低區(qū)分的一種表示。對(duì)測(cè)量設(shè)備而言，有的分為1、2、3級(jí)，有的分為1、2、3等，有的分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)，有的分為……。甚至有的就把等和級(jí)合并，直接叫某某等級(jí)，而不叫某級(jí)或者某等，無非是個(gè)準(zhǔn)確度高低區(qū)分的符號(hào)而已。
1級(jí)壓力表引用誤差的允許值在1%之內(nèi)，1級(jí)量塊卻并不是1%，Ⅰ級(jí)衡器又是另一種誤差限規(guī)定。因此，至于準(zhǔn)確度高低的定量區(qū)分，還是要用“誤差限”（誤差允許范圍），誤差和誤差限才是定量的計(jì)量特性。把誤差處在某個(gè)誤差限之內(nèi)的劃分為一個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)，處在另一個(gè)誤差限內(nèi)的劃分到另一個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)。

作者: zhilingbaozhen 時(shí)間: 2010-11-18 12:38
回復(fù) 5# yyy112082

校準(zhǔn)證書不能一結(jié)論，所以不能定級(jí)，

作者: 文哥 時(shí)間: 2010-11-20 20:13
人為因素居多

作者: lgl_2005 時(shí)間: 2010-12-17 10:44
本帖最后由 lgl_2005 于 2010-12-17 10:52 編輯

記得某位名人說過“在自然科學(xué)領(lǐng)域，只有能用數(shù)學(xué)公式表達(dá)的科學(xué)才是真正的科學(xué)”，估計(jì)是不確定度因?yàn)閿?shù)學(xué)復(fù)雜度提高的緣故才被認(rèn)可。

作者: shriew 時(shí)間: 2011-2-17 13:31
提示: 作者被禁止或刪除內(nèi)容自動(dòng)屏蔽

作者: jinsinfo 時(shí)間: 2011-3-8 14:47
回復(fù) 10# lgl_2005

印象中看到過這樣的疑問：是不是所有的自然規(guī)律都能用數(shù)學(xué)工具來表達(dá)？

作者: lgl_2005 時(shí)間: 2011-3-8 15:22
回復(fù) 12# jinsinfo

呵呵，當(dāng)然不是了。不過一直在逐步完善中。

作者: jinsinfo 時(shí)間: 2011-3-9 08:34
回復(fù) 13# lgl_2005

那本書的作者敘述了科學(xué)工作者一直以來對(duì)自然規(guī)律探索做著不懈的努力，不斷發(fā)展著數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科，并且在發(fā)現(xiàn)新的問題時(shí)總是試圖用數(shù)學(xué)工具來描述和推斷其規(guī)律，數(shù)學(xué)模型越來越復(fù)雜，因此就有很多人產(chǎn)生了“是不是所有的自然規(guī)律都能用數(shù)學(xué)工具來表達(dá)？”這樣的疑問。

作者: lgl_2005 時(shí)間: 2011-3-11 11:51
呵呵，這個(gè)也正常，難免會(huì)產(chǎn)生這個(gè)疑問，估計(jì)爭(zhēng)論1萬年也不會(huì)有結(jié)果，也許是螺旋式上升吧。

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