計量論壇

標題: 計量及其特點 [打印本頁]

作者: vtoall 時間: 2015-7-22 13:25
標題: 計量及其特點
　1、準確性（精確性）
　　準確性是計量的基本特點。它表征的是計量結果與被測量的真值的接近程度。嚴格地說，只有量值，而無準確程度的結果，不是計量結果。也就是說，計量不僅應明確給出被測量的量值，而且還應給出該量值的不確定度（或誤差范圍），即準確性。更嚴格地說，還應注明計量結果的影響量的值或范圍。否則，計量結果便不具備充分的社會實用價值。所謂量值的統一，也是指在一定準確程度內的統一。
　　2、一致性
　　計量單位的統一是量值一致的重要前提。無論在任何時間、任何地點，采用任何方法、使用任何器具以及任何人進行計量，只要符合有關計量的要求，計量結果就應在給定的不確定度（或誤差范圍）內一致。否則，計量將失去其社會意義。計量的一致性，不僅限于國內，而且也適用于國際。
　　3、溯源性
　　在實際工作中，由于目的和條件的不同，對計算結果的要求亦各不相同。但是，為使計量結果準確一致，所有的同種量值都必須由同一個計量基準（或原始標準）傳遞而來。換句話說，任何一個計量結果，都能通過連續的比較鏈溯源到計量基準。這就是溯源性。可以說，“溯源性”是“準確性”和“一致性”的技術歸宗。因為，任何準確、一致，都是相對的，是與當代的科技水平和人們的認識能力密切相關的。也就是說，“溯源”可以使計量科技與人們的認識相對統一，從而使計量的“準確”和“一致”得到技術保證。就一國而論，所有的量值都應溯源于國家計量基準；就國際而論，則應溯源于國際計量基準或約定的計量標準。否則，量值出于多源，不僅無準確一致可言，而且勢必造成技術上和應用上的混亂，以致釀成嚴重的后果。

作者: 羅洋ing 時間: 2015-7-23 08:16
還有一個法制性

作者: 熱火1112111 時間: 2015-7-23 09:26
謝謝樓主分享。

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2015-7-25 10:49
　　樓主提出了“計量”的三個特性，對如何做好計量工作具有指導性作用。受樓主的啟發，我覺得“計量”的三個最重要的特性可以稍加更改，這三個特性應該是：１準確性，２可靠性（或稱可信性）、３溯源性。我的更改理由是：
　　在準確性和溯源性方面，樓主已經做了較清楚的講解，我就不重復了。我之所以提出了可靠性作為計量工作的主要特性之一是因為準確而并不可靠或并不可信的測量結果也是沒有價值的，甚至是造成被測對象誤判的最主要的原因，因此人們一再強調計量工作的宗旨或目標是確保測量結果的“準確”、“可靠”，兩個特性缺一不可。
　　準確性的量化評判參數是“[測量]誤差”，誤差越大準確性越差，誤差越小，準確性越好。
　　可靠性的量化評判參數是“[測量]不確定度”，不確定度越大可靠性越差，不確定度越小可靠性越高。測量方法和測量結果的可靠性或可信性U的最低標準應達到U≤T/3，其中T為被測參數的控制限。根據被測參數的重要性和風險性，≤1/3的比值k應選擇得更小，一般情況下考慮到測量的經濟性與風險性的平衡，k選擇1/3到1/10的比值較為適當。k＞1/3的測量方法和測量結果不可信，不可靠，應該廢棄和改進。k＜1/10測量成本過高，承擔測量的部門將很難承擔，除非極高風險的被測參數才迫使我們不計成本地提高測量方法的可靠性。
　　這里需要強調的是不能將不確定度的作用與測量誤差的作用等同起來，把不確定度也視為衡量測量方法和測量結果準確性的參數。不確定度只評判測量方法的可靠性，不能用來評判準確性；誤差只評判測量方法的準確性，不能用來評判可靠性。不確定度和誤差是完全不同的兩個概念，兩者之間不可以相互混淆。

作者: 史錦順 時間: 2015-7-25 15:56
本帖最后由史錦順于 2015-7-25 16:29 編輯

規矩灣錦苑發表于 2015-7-25 10:49
　　樓主提出了“計量”的三個特性，對如何做好計量工作具有指導性作用。受樓主的啟發，我覺得“計量”的三 ...

   什么叫可靠性？網上查得一篇文章，摘引如下，
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1 簡介
   根據國家標準GB-6583的規定，可靠性是指：產品在規定的條件下、在規定的時間內完成規定的功能的能力。產品在設計、應用過程中，不斷經受自身及外界氣候環境及機械環境的影響，而仍需要能夠正常工作，這就需要用試驗設備對其進行驗證，這個驗證基本分為研發試驗、試產試驗、量產抽檢三個部分。
   一般所說的“可靠性”指的是“可信賴的”或“可信任的”。我們說一個人是可靠的，就是說這個人是說得到做得到的人，而一個不可靠的人是一個不一定能說得到做得到的人，是否能做到要取決于這個人的意志、才能和機會。同樣，一臺儀器設備，當人們要求它工作時，它就能工作，則說它是可靠的；而當人們要求它工作時，它有時工作，有時不工作，則稱它是不可靠的。
   對產品而言，可靠性越高就越好。可靠性高的產品，可以長時間正常工作（這正是所有消費者需要得到的）；從專業術語上來說，就是產品的可靠性越高，產品可以無故障工作的時間就越長。
   簡單的說，狹義的“可靠性”是產品在使用期間沒有發生故障的性質。例如一次性注射器，在使用的時間內沒有發生故障，就認為是可靠的；再如某些一旦發生故障就不能再次使用的產品，日光燈管就是這類型的產品，一般損壞了只能更換新的。
   從廣義上講，“可靠性”是指使用者對產品的滿意程度或對企業的信賴程度。而這種滿意程度或信賴程度是從主觀上來判定的。為了對產品可靠性做出具體和定量的判斷，可將產品可靠性可以定義為在規定的條件下和規定的時間內，元器件（產品）、設備或者系統穩定完成功能的程度或性質。例如，汽車在使用過程中，當某個零件發生了故障，經過修理后仍然能夠繼續駕駛。
   產品實際使用的可靠性叫做工作可靠性。工作可靠性又可分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是產品設計制造者必須確立的可靠性，即按照可靠性規劃，從原材料和零部件的選用，經過設計、制造、試驗，直到產品出產的各個階段所確立的可靠性。使用可靠性是指已生產的產品，經過包裝、運輸、儲存、安裝、使用、維修等因素影響的可靠性。

2 要素
   可靠性包含了耐久性、可維修性、設計可靠性三大要素。
   耐久性：產品使用無故障性或使用壽命長就是耐久性。例如，當空間探測衛星發射后，人們希望它能無故障的長時間工作，否則，它的存在就沒有太多的意義了，但從某一個角度來說，任何產品不可能100%的不會發生故障。
   可維修性：當產品發生故障后，能夠很快很容易的通過維護或維修排除故障，就是可維修性。像自行車、電腦等都是容易維修的，而且維修成本也不高，很快的能夠排除故障，這些都是事后維護或者維修。而像飛機、汽車都是價格很高而且非常注重安全可靠性的要求，這一般通過日常的維護和保養，來大大延長它的使用壽命，這是預防維修。產品的可維修性與產品的結構有很大的關系，即與設計可靠性有關。
   設計可靠性：這是決定產品質量的關鍵，由于人——機系統的復雜性，以及人在操作中可能存在的差錯和操作使用環境的這種因素影響，發生錯誤的可能性依然存在，所以設計的時候必須充分考慮產品的易使用性和易操作性，這就是設計可靠性。一般來說，產品的越容易操作，發生人為失誤或其他問題造成的故障和安全問題的可能性就越小；從另一個角度來說，如果發生了故障或者安全性問題，采取必要的措施和預防措施就非常重要。例如汽車發生了碰撞后，有氣囊保護。

3 定義
   產品、系統在規定的條件下，規定的時間內，完成規定功能的能力稱為可靠性。
這里的產品可以泛指任何系統、設備和元器件。產品可靠性定義的要素是三個“規定”：“規定條件”、“規定時間”和“規定功能”。
   “規定條件”包括使用時的環境條件和工作條件；例如同一型號的汽車在高速公路和在崎嶇的山路上行駛，其可靠性的表現就不大一樣，要談論產品的可靠性必須指明規定的條件是什么。
   “規定時間”是指產品規定了的任務時間；隨著產品任務時間的增加，產品出現故障的概率將增加，而產品的可靠性將是下降的。因此，談論產品的可靠性離不開規定的任務時間。例如，一輛汽車在在剛剛開出廠子，和用了5年后相比，它出故障的概率顯然小了很多。
   “規定功能”是指產品規定了的必須具備的功能及其技術指標。所要求產品功能的多少和其技術指標的高低，直接影響到產品可靠性指標的高低。例如，電風扇的主要功能有轉葉，搖頭，定時，那么規定的功能是三者都要，還是僅需要轉葉能轉能夠吹風，所得出的可靠性指標是大不一樣的。
   可靠性的評價可以使用概率指標或時間指標，這些指標有：可靠度、失效率、平均無故障工作時間、平均失效前時間、有效度等。典型的失效率曲線是浴盆曲線，其分為三個階段：早期失效期、偶然失效期、耗損失效期。早期失效期的失效率為遞減形式，即新產品失效率很高，但經過磨合期，失效率會迅速下降。偶然失效期的失效率為一個平穩值，意味著產品進入了一個穩定的使用期。耗損失效期的失效率為遞增形式，即產品進入老年期，失效率呈遞增狀態，產品需要更新。提高可靠性的措施可以是：對元器件進行篩選；對元器件降額使用，使用容錯法設計（使用冗余技術），使用故障診斷技術等。可靠性主要包括電路可靠性及元器件的選型有必要時用一定儀器檢測。

6 主要特征
可靠性是一項重要的質量指標，只是定性描述就顯得不夠，必須使之數量化，這樣才能進行精確的描述和比較。可靠性的定量表示有其自己的特點，由于使用場合的不同，很難用一個特征量來完全代表。

1．可靠度R或可靠度函數R(t)
產品的可靠度是指產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的概率。
假設規定的時間為t，產品的壽命為T，在一批產品中的壽命有的T>t，也有的T≤t，從概率論角度可以將可靠度表示為T>t的概率，即
R（t）=P（T>t）
在數值上，某個時間的概率可用試驗中該事件發生的頻率來估計。

2．失效概率或積累失效概率F（t）
失效概率是表征產品在規定條件下和規定時間內，喪失規定功能的概率，也成為不可靠度。它也是時間t的函數，記作F（t），顯然
F（t）=P(T≤t)
它在數值上等于1減可靠度，也就是說，產品從0開始試驗（或工作）到時刻t，失效總數r（t）與初始試驗（或工作）產品總數N0之比，即

積累失效概率F（t）與可靠度R（t）的關系式為
F（t）=1- R（t）

3．失效密度或失效密度函數f（t）
失效密度是表示失效概率分布的密集程度，或者說是失效概率函數的變化率。它在數值上等于在時刻t，單位時間內的實效數Δr/Δt與初始試驗（或工作）產品總數N0的比值，即

同樣，當N0很大時，也可用微商的形式來表示，即

其所描述的曲線成為失效密度曲線，它與橫坐標軸之間的面積恰好等于1。也就是說，失效密度這個隨機變量在（0，∞）范圍內的概率等于1。用積分式表示有

4．平均壽命μ
平均壽命對不可修復或不值得修復的產品和可修復的產品有不同的含義。對于不可修復的產品，其壽命是指產品發生失效前的工作時間或工作次數。因此，平均壽命是指壽命的平均值，即產品在喪失規定功能前的平均工作時間，通常記作MTTF（mean time to failure）。對可修復的產品，壽命是指兩次相鄰故障間的工作時間，而不是指產品的報廢時間。因此，對這類產品的平均壽命是指平均無故障工作時間，或稱平均故障間隔時間，記作MTBF（mean time between failures）。但是，不管哪類產品，平均壽命在理論上的意義是類似的，其數學表達式也是一致的。
假設被試產品數位N0，產品的壽命分別為t1、t2、……tn，則他們的平均壽命為各壽命的平均值，即

當失效密度函數f（t）已知，且連續分布，那么，總體的平均壽命μ可按下式計算：

一般說來，電子元器件的平均壽命愈長，在短時間內工作的可靠性愈高。但是，可靠性與壽命雖然密切相關，又不是同一概念，不能混為一談。不能認為可靠性高，壽命就長；也不能認為壽命長的可靠性就必然高，這與使用要求有關。通常所指的高可靠，是指產品完成要求任務的把握性特別高；而長壽命，是指產品可以用很長時間工作而性能良好。如海、地纜線通訊設備所用元器件要求使用20年而性能良好，體現了長壽命；導彈工作時間不一定長，但工作時間內（幾秒、幾分或半小時）要求高度可靠，萬無一失，這就體現為高可靠。

7意義
1）高可靠性產品才能滿足現代技術和生產的需要
現代生產技術的發展特點之一是自動化水平不斷提高。一條自動化生產線是由許多零部件組成，生產線上一臺設備出了故障，則會導致整條線停產，這就要求組成線上的產品要有高可靠性，上邊提到的Appolo宇宙飛船正是由于高可靠性，才一舉順利完成登月計劃。現代生產技術發展的另一特點設備結構復雜化，組成設備的零件多，其中一個零件發生故障會導致整機失效。如1986年美國“挑戰者”號航天飛機就是因為火箭助推器內橡膠密封圈因溫度低而失效，導致航天飛機爆炸和七名宇航員遇難及重大經濟損失。由此可見，只有高可靠性產品才能滿足現代技術和生產的需要。
2）高可靠性產品可獲得高的經濟效益
提高產品可靠性可獲得很高的經濟效益。如美國西屋公司為提高某產品的可靠性，曾作了一次全面審查，結果是所得經濟效益是為提高可靠性所花費用的100倍。另外，產品的可靠性水平提高了還可大大減少設備的維修費用。1961年美國國防部預算中至少有25%用于維修費用。蘇聯過去有資料統計，在產品壽命期內下列產品的維修費用與購置費用之比為：飛機為5倍，汽車為6倍，機床為8倍，軍事裝置為10倍，可見提高產品可靠性水平會大大降低維修費用，從而提高經濟效益。
3）高可靠性產品，才有高的競爭能力
只有產品可靠性提高了，才能提高產品的信譽，增強日益激烈的市場競爭能力。日本的汽車曾一度因可靠性差，在美國造成大量退貨，幾乎失去了美國市場。日本總結了經驗，提高了汽車可靠性水平，因此使日本汽車在世界市場上競爭力很強。中國實行改革、開放的國策，現又面臨加入WTO，挑戰是嚴峻的。我們面臨的是世界發達國家的競爭，如果我們的產品有高的可靠性，那就能打入激烈競爭的世界市場，從而獲得巨大經濟效益，促進民族工業的發展；相反，則會被別國擠出市場，甚至失去部分國內市場，由此可見生產高可靠性的產品的重要性[2]
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   計量的可靠性是什么？
   不確定度是可靠性嗎？
   不確定度的計算，用的材料就是誤差。算來算去，不過就是誤差范圍。
   不確定度，明明是誤差范圍，明明是準確度，卻另起名曰：可信性。而規矩灣先生從中國的計量法中找到計量要“準確”“可靠”，于是就把外國的不確定度，說成是中國計量法中講的“可靠性”。
      我認為：中國的計量法中講的“可靠性”，是中國人說的“可靠性”（見引文）；而絕不是外國人后來提出的“不確定度”！

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2015-7-25 17:52

史錦順發表于 2015-7-25 15:56
什么叫可靠性？網上查得一篇文章，摘引如下，
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1 簡介

　　謝謝史老師關于產品可靠性的引文，但不確定度評判的可靠性是測量方法或測量結果的可靠性，不是產品或工程的可靠性，沒有引文講解的可靠性那么復雜。測量方法及其測量結果的可靠性是指它的可信性，是測量方法及其測量結果值得采信的程度，或稱可疑度。
　　可疑度的計量單位與被測量值的計量單位完全相同，是用被測量真值可能存在的區間寬度（半寬）來衡量的參數，因為它只是半個寬度值，因此可靠性沒有位置的說法，只是一個非負參數，和史老師引用的網上文章講解的產品可靠性完全是兩個不同的含義。特定被測對象規定了控制限T，評判某測量方法或測量結果用于這個被測對象合格性，可靠程度到底達到什么程度，判定結論有沒有風險，可信與否或可靠與否，就是使用測量不確定度這個參數，判定標準是U≤T/3，對于檢定/校準的標準是U≤T/6或U≤MPEV/3。U≤T/3時，用該測量方法獲得的測量結果來評判被測對象的符合性就是可靠的、可信的，否則就是不可靠、不可信的。
　　不可否認測量不確定度的評定使用了與測量方法密切相關的各種因素的誤差信息，但正像使用了距離和時間信息計算的結果不再是距離和時間而是嶄新的另一個參數速度一樣，使用了誤差信息評定的不確定度也不再是誤差。計量法中講的“可靠性”，是測量方法的“可靠性”，是測量結果的可靠性，而不是史老師引文所講的“產品”可靠性。引文的“產品”是“物體”或“物質”，是生產制造過程的結果，測量方法或測量結果是要做的“事”，是做完“測量”這件事后產生的結果。

作者: csln 時間: 2015-7-25 19:55
史先生是研制過銫鐘的計量前輩，總不至于否認銫鐘的準確度（現在大都稱不確定度）是評定各影響量評定出來的合成不確定度，基準不確定度評定應該是現在不確定度方法的鼻祖，先生為什么就那么仇視不確定度呢

作者: 85sxq 時間: 2021-1-29 09:07
謝謝分享！！！

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