<cite id="ka62e"></cite>

<strike id="ka62e"></strike>

計量論壇

                     比較/分歧/評論-評VIM第3版(17)

-

                                                                                                                     史錦順

-

VIM第3版，說明當前國際測量計量界有學派之爭，并聲明不偏袒某一方。這反映出VIM第3版的開明態度。

有不同觀點就要把觀點擺出來，進行比較，顯出分歧點，表明態度。筆者之評論，僅是筆者的觀點。其實，在國際性的學術爭論中，難以有一個代表真理的評判員。真正的判別是科學的實踐，是擺事實、講道理的討論。評者必然有自己的觀點；但不能認為自己就是對的，而認為別人的觀點不值得考慮。你認為他錯，要指出他錯的原因，才能以理服人。

本文將18個月來發表的觀點，再重點概括一下。一是對自己學術思想的總結與檢查；第二是便于與網友交流，讓沒有看過老史文章或只讀過一部分文章的網友，有個大致的了解。贊成與否只能由你自己做主，但老史的態度是認真的。

-

    以下寫法：CA為經典測量計量學之誤差理論；UA為不確定度論；SA為史錦順新概念測量計量學觀點。

-

（一）準確性法則

【CA】

1 計量的宗旨是“保障量值的準確可靠”（中華人民共和國計量法）。

2 一切測量儀器、計量標準都要給出準確度指標（可以是準確度等級、誤差范圍、最大允許誤差或誤差限）

-

【UA】

  講可信性，分散性，不講準確性。說準確度是定性的，不允許用數字表達準確度。

【史評】

準確度這個術語，無論在歷史上，還是在現實生活中，都是定量的。“度”本身就是數量化、定量的意思。不確定度論說準確度是定性的，既不符合文法，也不符合億萬臺測量儀器都標有準確度指標的歷史事實。把定量的準確度硬說成是定性的，這是胡說，是現代版的指鹿為馬。

-

【SA】

測量以測量儀器的準確保證測得值的準確，準確是測量的靈魂；計量以標準的準確保證測量儀器的準確，準確是計量的命脈。準確度是誤差范圍的褒稱，用準確度來表征計量基準、計量標準、測量儀器、測量結果的性能指標，簡明、科學，符合計量法，符合廣大人民群眾的習慣。

-

（二）真值觀

【CA】

經典測量學，對象是常量測量。真值概念是經典測量學的基礎，對真值的認識是一切討論的出發點和歸結點。

-

【UA】

1 真值不存在（VIM第1版，1984）

2 真值不可知（VIM第2、3版）

3 真值是和量的定義一致的值（VIM第3版）。

【史評】

量是時間、空間、物質、物體、現象的可定量確定的屬性。這種屬性的具體體現就是真值。真值是客觀存在，真值是可知的。

真值概念的引入，是針對測得值而言的。真值就是實際值、客觀值。不確定度論給真值下的定義，定義中包含定義，是個循環定義，是個邏輯錯誤。

-（接下頁）

【SA】

真值就是實際值、客觀值。對真值的認識，是測量計量的工作目標。真值是基礎測量（常量測量）的概念；在統計測量（快變量測量）中，測量誤差可略，測量得到的是被測量本身的變化，測得的每個值都是真值，只稱量值，不必加“真”字。

-

為適應理論與實用的要求，真值可以給出如下的定義：

量是時間、空間、物質、物體、現象的可定量確定的屬性。真值是量與計量單位的比較結果。真值等于量與計量單位的比值乘計量單位。

測量儀器給出的值稱測得值。測得值是量對標準量的比較結果。

真值是測得值的標準。誤差是測得值對真值的差距。

-

（三）誤差論

【CA】

作誤差分析時，誤差指測得值減真值；給測得值標誤差、給測量儀器標誤差，用的是：極限誤差、誤差限、最大允許誤差，準確度或 準確度等級。

-

【UA】

1 誤差是個理想概念。

2 誤差等于測得值減真值，非正即負。

3 由于測量時真值未知，因此無法求誤差。

4 VIM第3版定義誤差等于測得值減參考值。

   【史評】

1 誤差概念是現實應用的概念，是測量計量的核心概念。不確定度論對誤差概念的這四條攻擊與篡改，旨在否定誤差概念。

2 不能一提誤差就說非正即負。其實測得值減真值那個意義上的誤差，只在誤差分析中用。表征測量儀器與計量標準的誤差，指的是極限誤差、誤差限、最大允許誤差，都是絕對值。其前加正負號，表示范圍。

3 測量儀器的準確度就是誤差范圍。計量法規定：任何測量儀器，必須計量合格，才能交易。測量儀器的誤差范圍，就是測得值的誤差范圍。任何測量者的任何測量，都是知道測得值的誤差范圍的。

測量者通過選用測量儀器，而使誤差范圍滿足實際需要，這就夠了，不必也不該去追求那個在誤差范圍內的更具體的誤差值。“真值未知，誤差不可求”一說，是測量佯謬，根本就不存在這個問題。

-

4 把誤差定義從“測得值減真值”，篡改為“測得值減參考值”，這是否定真值概念的產物，是歷史性的倒退。由此便切斷了測得值同真值的聯系，無法說清一系列理論問題和實踐問題。這是不能容忍的根本錯誤，大錯誤。況且，參考值多種多樣，如此定義誤差，必定形成理論與實際工作的混亂。

-

【SA】

誤差是測得值與真值的差距。誤差是個泛指的概念，它包括誤差元與誤差范圍這兩個概念。誤差元定義為測得值減真值，是個可正可負的量。誤差分析一開始用誤差元，而對測量結果、測量儀器、計量標準等的性能表達，都不能用誤差元，而要用誤差范圍。誤差范圍定義為誤差元的絕對值的一定概率意義下的最大可能值。誤差元構成誤差范圍。隨機誤差元通過貝塞爾公式構成隨機誤差范圍；各項系統誤差構成系統誤差范圍。隨機誤差范圍與系統誤差范圍合成為誤差范圍。

-（接下頁）

（四）測量方程

【CA】

經典測量學的誤差分析，立足于測量所用原理的物理公式。

【史評】

對物理公式直接進行微分，缺少對變量的分析，邏輯不順。有時出現誤差的正負符號的錯誤。好在誤差都是先取絕對值再合成，因此并不形成分析結果的錯誤。但分析的邏輯問題，應該解決。結果對，思路順，就更好。

-

【UA】

不確定度論注意到了測量方程的重要性，寫出輸入量輸出量等，但沒有找到測量方程的表達方式。不確定度論給出的例子，不是測量方程，而是間接測量的量值關系式。測量方程必須給出測量儀器內部的結構方程。

【SA】

新概念測量計量學 的測量方程要點如下：

1 寫出測量方案所依據的物理公式；

2 寫出計值公式；

3 聯立物理公式與計值公式，得測量方程。

分析測量方程中的常量與變量，對變量作微分處理或差分分析，得到誤差元。由誤差元而構成誤差范圍。

-

（五）兩種分散性

【CA】

誤差理論講σ有兩種。單值的σ，記為σ(單)；平均值的σ，記為σ(平)。

貝塞爾公式計算出的是σ(單)，可簡記為σ，則有

               σ(平) =σ(單) /√N =σ/√N

時頻界1966年引入的阿侖方差，應用場合是變量測量。規定采樣量N=100，但偏差值不除以根號N，用的是單值的西格瑪，是正確的。

-

   【UA】

    不確定度論，一律以σ(平)說事。也就是說：σ必須除以根號N，才是不確定度。

-

（接下頁）   

【史評】

經典測量是常量測量，測得值的隨機變化是測量儀器的不穩定性引入的。測得值要取平均值。平均值的分散性是σ(平)，也就是說，σ應當除以根號N。

在變量測量的情況下，變量的分散性的表征量是σ，而不是σ(平)。不確定度評定之A類評定，不分情況，無論是常量測量還是變量測量都除以根號N，這是不對的。有人解釋說，你測量一次，除以根號1，還是σ，因此說除以根號N是普適的，也適用于N=1。這個解釋不妥當，極易引起實際工作的誤用。應知，單值的σ，與測量次數無關。為了得到穩定的σ值，N必須足夠大。精密測量N必須足夠大，頻率界通常取N=100。其他測量，N也應當大于10。不除以根號N的σ，是單值的分散性。統計測量的對象是變量，變量的表征量是單值的σ。
-

請注意，GUM在引入測量不確定度概念時，明確地說σ/√N 是不確定度。除以根號N才是不確定度，不除以根號N不是不確定度。因此，不確定度不能用來表征變量的統計結果。

-

【SA】

新概念測量計量學，引入兩類測量的概念。量分常量與變量，對常量與慢變化的測量稱基礎測量，而對快變化量的測量稱統計測量。

基礎測量，目的是認識量值，是求知量的真值。用測量儀器測量，示值的隨機性變化由測量儀器的隨機誤差引起，求平均值，可減小測量儀器隨機誤差的影

-

用平均值當測量結果，故用平均值的分散性，即以σ(平)來表征。

統計測量是快變量測量，要求的測量條件是測量誤差遠小于被測量的變化量。這時測得值的分散性，是客觀量值本身的變化特性，只能用單值的σ來表征，不能除以根號N。測量結果即使用平均值，表征分散性也還要用單值的σ。

檢定測量儀器時，測量儀器是對象，對象的特性要如實反映，而不可縮小，因此，要用σ，而不可用σ(平)。對測量儀器的檢定是統計測量，要用單值的西格瑪。

-

（六）區間的概念

【UA】

確定度是包含區間的半寬。

包含區間不需要以所選的測得值為中心

-

（接下頁）

【史評】

VIM第3版說的包含區間不需要以所選的測得值為中心，這個說法不對。

1 包含區間的來源量

不確定度的區間來自擴展不確定度。測得值為M，擴展不確定度為U，則測量結果為：

              L=M±U                                                                       （1）

2 包含區間的表達式

（1）式寫成區間形式為

             [-U,U]                                                                             （2）

-

  由（1）（2）式可知。區間必為對稱區間，而且，區間的中心必是測得值。

區間（2）式以（1）式為基礎。（1）式的物理意義是量值L必須包含在以M為中心的區間代數式（1）中，區間式（2）不過是（1）式的另一種表達形式，因此（2）式也必須以測得值為中心。

-

【SA】

測量計量學中，存在兩種區間概念。

誤差范圍是誤差元的絕對值的一定概率意義下的最大可能值。由此可給出誤差范圍的基本公式：

                         R=│r│max=│M-Z│max                                 （3）

其中，M是測得值，Z是真值。r是誤差元，R是誤差范圍。

-

對計量，解得測得值范圍：

                        M=Z±R                                                                （4）

又可表示為區間：

                        [Z-R,Z+R]                                                              （5）

這是以真值為中心的測得值的可能值的區間。

-

對測量，解得真值范圍

                        Z= M±R                                                               （6）

又可表示為區間

                       [M-R,M+R]                                                              （7）

這是以測得值為中心的真值的可能值的區間。

-

由上可知，一個是以真值為中心的測得值區間，計量用此區間概念；另一個是測量用的區間概念，這個區間，是以測得值為中心的包含真值的各種可能值的區間。

測量計量的區間，都必須是有中心的對稱區間。-

（七）置信概率

【CA】

取3σ為隨機誤差范圍，正態分布條件下，置信概率99.73%

【UA】

取2σ為擴展不確定度，正態分布條件下，置信概率95.45%

-

【史評】

經典理論用了幾百年的3σ，不確定度論冒然改成2σ，把置信概率從99.73%降為95.45%，不當。

-

（八）測量計量理論的三大功能

作為測量計量學的理論，必須同時具備三項功能；

1 設計功能：為設計測量儀器、設計計量標準提供指導；

2 計量功能：為計量的操作提供理論指導；

3  測量功能：指導測量操作，表征測量指標。

-

三項功能的理論基礎是：說明什么是準確、怎樣表達準確、怎樣實現準確。測量計量理論的根本是測得值與真值的關系，即誤差的概念。

測量的根本任務是認識客觀存在的量，即真值。人能得到的是測得值，因此，認識測得值接近真值的程度即誤差，表達誤差、減小誤差就是最根本的課題。計量是對測量準確性的保證。計量理論同測量理論相通，而要求更高。誤差理論是測量計量的基本的、必備的、正確的理論。

-

六輪系列討論，以大量篇幅論述了SA在真值問題上的基本觀點、在誤差概念上的基本觀點和理論。說明了誤差理論在測量儀器設計中的應用方法，說明如何表征計量，如何表征測量。大量論證說明，CA即誤差理論，具備三大功能；SA即新概念測量計量學繼承發展了誤差理論，三大功能更完善。

-

我們再看看不確定度論。它否定真值的可知性，否定誤差可求，于是堵塞了人們正確認識量值之路。它不能用以設計；它不能據以進行計量；它無法表達測量的準確性。它沒有該有的那三項功能。

-

本六輪系列討論，計108篇短文，歸根結底一句話：不確定度論該廢除！

-