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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 論不確定度體系的公式錯(cuò)誤 [打印本頁(yè)]

作者: 史錦順 時(shí)間: 2018-4-20 11:04
標(biāo)題: 論不確定度體系的公式錯(cuò)誤
本帖最后由史錦順于 2018-4-20 11:26 編輯

說(shuō)明
   一般的學(xué)術(shù)理論，通過(guò)發(fā)表論文、學(xué)術(shù)討論，只要正確，就可逐漸被接受、被傳播、被推廣應(yīng)用。計(jì)量理論必須正確，這是學(xué)術(shù)層面的問(wèn)題；而又要通過(guò)組織的力量，被社會(huì)公認(rèn)，這是計(jì)量理論的行政性、法制性。有鑒于此，此文原稿隨筆者的書(shū)稿已通過(guò)國(guó)家信訪局轉(zhuǎn)報(bào)中央：主要意見(jiàn)是停止推行不確定度體系。3月29日接到短信，除感謝對(duì)計(jì)量事業(yè)的關(guān)心、希望繼續(xù)建言獻(xiàn)策外，告知正轉(zhuǎn)請(qǐng)國(guó)家市場(chǎng)管理總局、中國(guó)科學(xué)院等單位處理。
   下面是此文的壓縮稿，是按某刊的稿件要求寫(xiě)的。能否發(fā)表還是未知數(shù)。既要我出審稿費(fèi)又要我出版面費(fèi)，而對(duì)我要求找錢(qián)鐘泰（曾任國(guó)家計(jì)量院副院長(zhǎng)、總工程師）或馬鳳鳴（時(shí)頻計(jì)量規(guī)范主起草人）審稿，卻不肯答應(yīng)。找個(gè)或許看不懂我的文章的人，來(lái)審查我的文章，我感覺(jué)這是自找麻煩。還是網(wǎng)上快。此文內(nèi)容未變，只是公式改為網(wǎng)絡(luò)版。希望聽(tīng)聽(tīng)網(wǎng)友的意見(jiàn)。
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                                                   論不確定度體系的公式錯(cuò)誤

                                                                                史錦順
                                 （作者簡(jiǎn)歷：1956-1963 北大物理；1963-1973 國(guó)家計(jì)量院；1973-今電子27所）

摘要  不確定度體系指關(guān)于測(cè)量不確定度的說(shuō)法與作法。不確定度體系立基于不可知論哲學(xué)；定義跳槽、分類穿幫、對(duì)象與手段混淆，邏輯錯(cuò)；評(píng)估代替計(jì)算、假設(shè)而不求證、“臺(tái)域統(tǒng)計(jì)”代替“時(shí)域統(tǒng)計(jì)”，認(rèn)識(shí)路線錯(cuò)。由此導(dǎo)致最常用的七項(xiàng)公式全錯(cuò)。這些公式是廣大測(cè)量計(jì)量工作者日常工作必須面對(duì)的，急需澄清并糾正。
關(guān)鍵詞  不確定度體系  時(shí)域統(tǒng)計(jì)  臺(tái)域統(tǒng)計(jì)  誤差范圍  交叉系數(shù)

一不確定度A類評(píng)定公式的弊病
      GUM 4.2.3給出的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度定義為：
                  u[sub]A[/sub] = σ /√N(yùn)                                                                         （1）
   A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度u[sub]A[/sub]原來(lái)就是誤差理論中的平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ[sub]平[/sub]。明確物理意義、分清應(yīng)用場(chǎng)所，本來(lái)的σ與σ[sub]平[/sub]，都是正確的。A類不確定度u[sub]A[/sub]抄自誤差理論，但用法卻是錯(cuò)誤的。

1 對(duì)常量測(cè)量來(lái)說(shuō)，u[sub]A[/sub]無(wú)用
   誤差元定義為測(cè)得值減真值，誤差范圍是誤差元的絕對(duì)值的一定概率（99%）意義上的最大可能值。測(cè)量?jī)x器的誤差范圍指標(biāo)值R[sub]儀[/sub]，包括系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差兩部分。
   在研制場(chǎng)合、計(jì)量場(chǎng)合，有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，可以分別測(cè)定被測(cè)量?jī)x器的隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差。將隨機(jī)誤差范圍（3σ）與系統(tǒng)誤差（β）“方和根”合成，得到儀器的誤差范圍值。在測(cè)量場(chǎng)合，沒(méi)有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，可以測(cè)定儀器的隨機(jī)誤差，卻不能測(cè)定系統(tǒng)誤差，測(cè)量者只知道儀器誤差范圍的指標(biāo)值。
   多次測(cè)量取平均值，可以減小隨機(jī)誤差,但系統(tǒng)誤差不變。測(cè)量誤差范圍仍然要用誤差范圍的指標(biāo)值R[sub]儀[/sub]。A類不確定度u[sub]A[/sub]就是σ[sub]平[/sub]，對(duì)應(yīng)用中的測(cè)量?jī)x器，因R[sub]儀[/sub]已包含σ，u[sub]A[/sub]無(wú)法再插足。
   不確定度體系的作法是將u[sub]A[/sub]與來(lái)自儀器誤差范圍的u[sub]B[/sub]合成，本質(zhì)是將部分（隨機(jī)誤差）與整體（MPEV）合成，隨機(jī)誤差重計(jì)了。重計(jì)是多計(jì)，是錯(cuò)誤的。

2 對(duì)統(tǒng)計(jì)測(cè)量來(lái)說(shuō)，除以根號(hào)N，錯(cuò)了
   GUM說(shuō)明：被測(cè)量Y可以是常量，也可以是隨機(jī)變量。對(duì)隨機(jī)變量來(lái)說(shuō)，表征分散性的量，必須是單值的σ，而不能是σ[sub]平[/sub]。σ[sub]平[/sub]的數(shù)學(xué)期望是零，不能當(dāng)分散性的表征量。因此，對(duì)統(tǒng)計(jì)測(cè)量（被測(cè)量是隨機(jī)變量），u[sub]A[/sub]不能用。
   統(tǒng)計(jì)變量的表征量是單值的σ，除以根號(hào)N是錯(cuò)誤的。

二 B類不確定度：統(tǒng)計(jì)方式錯(cuò)位、計(jì)算公式錯(cuò)誤
   GUM的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，認(rèn)定測(cè)量?jī)x器的誤差是均勻分布，把測(cè)量?jī)x器的誤差范圍指標(biāo)值，除以根號(hào)3，就算是評(píng)定出的B類不確定度。
               u[sub]B[/sub] = MPEV /√3                                                                   （2）
   公式（2）錯(cuò)誤。理由如下。

1 混淆時(shí)域統(tǒng)計(jì)與臺(tái)域統(tǒng)計(jì)
   對(duì)測(cè)量?jī)x器性能的統(tǒng)計(jì)，有兩種方式。
   第一種統(tǒng)計(jì)，對(duì)一臺(tái)儀器按時(shí)刻順序采樣，采樣值按時(shí)刻順序編號(hào)。統(tǒng)計(jì)變量的變化，體現(xiàn)在時(shí)間領(lǐng)域中。這種統(tǒng)計(jì)稱“時(shí)域統(tǒng)計(jì)”。計(jì)量與精密測(cè)量中的重復(fù)測(cè)量，都是時(shí)域統(tǒng)計(jì)。
   第二種統(tǒng)計(jì)，多臺(tái)儀器，按臺(tái)編號(hào)。著眼的統(tǒng)計(jì)變量隨臺(tái)號(hào)而變化，統(tǒng)計(jì)特性的不同體現(xiàn)在各臺(tái)之間。這種統(tǒng)計(jì)稱“臺(tái)域統(tǒng)計(jì)”。
   如果某一隨機(jī)變量，時(shí)域統(tǒng)計(jì)與臺(tái)域統(tǒng)計(jì)等效或近似等效，稱此變量有各態(tài)歷經(jīng)性。
   不確定度體系，著眼點(diǎn)是“臺(tái)域統(tǒng)計(jì)”，除隨機(jī)誤差外，對(duì)系統(tǒng)誤差，對(duì)儀器的誤差范圍，關(guān)于分布的認(rèn)定與應(yīng)用，全錯(cuò)。
   隨機(jī)誤差是統(tǒng)計(jì)變量，認(rèn)為同一型號(hào)儀器的隨機(jī)誤差，有近似的各態(tài)歷經(jīng)性，大體成立。對(duì)系統(tǒng)誤差，則絕不存在“各態(tài)歷經(jīng)性”。就是說(shuō)，一種型號(hào)的各臺(tái)儀器，系統(tǒng)誤差的符號(hào)取正、取負(fù)，絕對(duì)值在誤差范圍內(nèi)的取大、取小，不存在“各態(tài)歷經(jīng)性”。時(shí)域統(tǒng)計(jì)與臺(tái)域統(tǒng)計(jì)，截然不同。
   對(duì)儀器進(jìn)行計(jì)量，用儀器進(jìn)行測(cè)量，是單臺(tái)儀器的時(shí)序進(jìn)程。統(tǒng)計(jì)都是針對(duì)單臺(tái)儀器。對(duì)單臺(tái)儀器的統(tǒng)計(jì)是時(shí)域統(tǒng)計(jì)。
   試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)（事先進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)分析）與實(shí)踐統(tǒng)計(jì)（實(shí)際測(cè)量中的統(tǒng)計(jì)），統(tǒng)計(jì)方式必須一致。
   測(cè)量計(jì)量必須是“時(shí)域統(tǒng)計(jì)”。不確定度體系對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行“臺(tái)域統(tǒng)計(jì)”，統(tǒng)計(jì)方式錯(cuò)了。不確定度體系違背了“統(tǒng)計(jì)方式一致法則”。

2 混淆系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差
   測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)誤差是恒值（或基本是恒值；而在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的時(shí)段內(nèi)，肯定為恒值）。常量的方差是零。系統(tǒng)誤差以及包含系統(tǒng)誤差的儀器的誤差范圍，不能取方差。
   現(xiàn)行的不確定度的B類評(píng)定，混淆了恒值的系統(tǒng)誤差與隨機(jī)變化的隨機(jī)誤差的區(qū)別，把正確的處理隨機(jī)誤差的方法，用在恒值的系統(tǒng)誤差上，形成了嚴(yán)重的錯(cuò)誤。

3 錯(cuò)誤的分布
測(cè)量?jī)x器的測(cè)量與計(jì)量，都是時(shí)域統(tǒng)計(jì)。在時(shí)域統(tǒng)計(jì)中，以系統(tǒng)誤差為主的儀器的誤差范圍，是有偏正態(tài)分布（系統(tǒng)誤差是鐘形線中點(diǎn)對(duì)真值的恒值偏倚），不確定度體系認(rèn)定是均勻分布或是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，都是錯(cuò)誤的。

三不確定度合成公式錯(cuò)誤
      不確定度體系的合成路線是著眼“方差”，一律取“方和根”。表面上要講究“相關(guān)系數(shù)”，而實(shí)際上都是“假設(shè)不相關(guān)”。
   不確定度體系的“方差合成”路線，有三大難關(guān)：1）化系統(tǒng)誤差為隨機(jī)誤差；2）認(rèn)知誤差量的分布規(guī)律：3）求知相關(guān)系數(shù)。這三關(guān)難過(guò)，此路不通。
   方差之路不通，卻可以取“方根”，則合理又方便。于是形成別開(kāi)生面的《史法合成理論》。《史法》根據(jù)誤差量的絕對(duì)性與上限性兩大特點(diǎn)，著眼于“方根”，既適用于隨機(jī)誤差，也適應(yīng)于系統(tǒng)誤差，實(shí)現(xiàn)了合成理論上的系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差處理的貫通性。《史法》揭示：決定合成方法的是交叉系數(shù)。“史法”要點(diǎn)是：兩三項(xiàng)大系統(tǒng)誤差，取“絕對(duì)和”，其他一律取“方和根”。
   在不確定度體系中，表面上講究協(xié)方差，但因判斷相關(guān)性的皮爾森公式，對(duì)系統(tǒng)誤差的靈敏度為零，沒(méi)法一般地判斷相關(guān)性，實(shí)際操作都是“假設(shè)不相關(guān)”。不確定度體系的實(shí)際應(yīng)用的合成公式為：
               u[sub]C [/sub]=√(∑u[sub]i[/sub][sup]2[/sup] )                                                                      （3）
   公式（3）是錯(cuò)誤的，理由如下。

1 不確定度體系中，方差概念的誤區(qū)
   不確定度體系著眼點(diǎn)是“方差”。對(duì)隨機(jī)誤差，沒(méi)有問(wèn)題。但對(duì)系統(tǒng)誤差行不通。
   貝塞爾公式基本單元是單個(gè)差值，即單個(gè)測(cè)量值與平均值之差。由此，貝塞爾公式僅僅能用于隨機(jī)誤差（或統(tǒng)計(jì)問(wèn)題中的隨機(jī)變量），對(duì)系統(tǒng)誤差，取方差結(jié)果恒為零。系統(tǒng)誤差沒(méi)有方差。

2 錯(cuò)位的分布
   在計(jì)量與精密測(cè)量中，都是用一臺(tái)儀器進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。測(cè)量B類不確定度評(píng)定的統(tǒng)計(jì)方式錯(cuò)位了。分布認(rèn)定，錯(cuò)了。由高斯誤差概率密度圖可知，系統(tǒng)誤差是恒值，不是均勻分布，也不是正態(tài)分布。是δ分布。

3 相關(guān)系數(shù)的誤導(dǎo)
   統(tǒng)計(jì)理論的“皮爾遜公式”，僅僅對(duì)隨機(jī)誤差或隨機(jī)變量成立，對(duì)系統(tǒng)誤差的靈敏度是零，不能用于處理系統(tǒng)誤差的相關(guān)性問(wèn)題。
   大量的不確定度評(píng)定的樣板，都有“假設(shè)不相關(guān)”這句話。測(cè)量計(jì)量是科學(xué)，怎能假設(shè)？對(duì)問(wèn)題不認(rèn)真分析，特別是對(duì)以系統(tǒng)誤差為主的儀器的誤差范圍，竟然一言以蔽之：“假設(shè)不相關(guān)”。這不是掩耳盜鈴嗎？
   兩項(xiàng)誤差范圍合成，與“不相關(guān)”的假設(shè)恰恰相反，是交叉系數(shù)絕對(duì)值為1（儀器誤差范圍以系統(tǒng)誤差為主，要按不利情況考慮，視為系統(tǒng)誤差），如果僅有二、三項(xiàng)，該取絕對(duì)和，而不是不確定度認(rèn)為的一律“不相關(guān)”，一律取“方和根”。

四擴(kuò)展不確定度U，公式錯(cuò)誤
   不確定度體系的三步曲的第三步是將合成不確定度u[sub]C[/sub]乘一個(gè)因子k，得擴(kuò)展不確定度
               U = ku[sub]C[/sub]                                                                               （4）
   通常（默認(rèn)），k取2，包含概率為95%，擴(kuò)展不確定度記為U[sub]95[/sub]；如果k取3，包含概率為99%，擴(kuò)展不確定度記為U[sub]99[/sub]。
   公式（4）表達(dá)的關(guān)于擴(kuò)展不確定度U的計(jì)算，以及對(duì)應(yīng)于k值的包含概率，其成立條件是：處理對(duì)象是隨機(jī)誤差或隨機(jī)變量。誤差的分布是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。
   系統(tǒng)誤差是恒值，或基本是恒值。對(duì)一臺(tái)儀器的系統(tǒng)誤差，確定其包含區(qū)間，要計(jì)及長(zhǎng)穩(wěn)。包含系統(tǒng)誤差及其長(zhǎng)穩(wěn)的區(qū)間，包含概率是100%. 它不是隨機(jī)量，不存在取置信系數(shù)（包含系數(shù)）的問(wèn)題。對(duì)系統(tǒng)誤差，公式（4）不成立。
   測(cè)量?jī)x器的研制場(chǎng)合，對(duì)隨機(jī)誤差部分，考慮置信因子（包含因子），即可取3σ為隨機(jī)誤差范圍，將它與系統(tǒng)誤差（包括系統(tǒng)誤差的恒值部分、長(zhǎng)穩(wěn)之漂移與環(huán)境因素之影響的總和）合成（取方和根），構(gòu)成儀器的誤差范圍R。R的實(shí)測(cè)值要求小于儀器的性能指標(biāo)值R[sub]指標(biāo)[/sub]，并留一定余量，但不必再乘什么與概率相關(guān)聯(lián)的因子。
   測(cè)量?jī)x器通常有系統(tǒng)誤差存在。測(cè)量?jī)x器的誤差范圍的主要部分是系統(tǒng)誤差。在時(shí)域統(tǒng)計(jì)中，純系統(tǒng)誤差是δ分布；當(dāng)有系統(tǒng)誤差又有隨機(jī)誤差時(shí)，誤差的分布是“有偏正態(tài)分布”，而不是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。
   對(duì)表征隨機(jī)誤差特性的單值標(biāo)準(zhǔn)偏差σ或平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差σ[sub]平[/sub]，可以乘以包含因子k，以體現(xiàn)隨機(jī)誤差范圍的包含概率的不同；但參與誤差合成的系統(tǒng)誤差或系統(tǒng)誤差范圍，包含概率本來(lái)就是100%，不能乘以系數(shù)。不確定度體系的公式（4），是在合成結(jié)果上乘系數(shù)，這就是在隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差上都乘上系數(shù)。恒值的系統(tǒng)誤差上乘系數(shù)（包括除以系數(shù)），是錯(cuò)誤的。以系統(tǒng)誤差為主的儀器的誤差范圍，也不能乘以系數(shù)。

五計(jì)量的誤差公式錯(cuò)誤
   計(jì)量的任務(wù)是求被檢儀器的誤差范圍，判別被檢儀器的合格性。直接測(cè)得的是以計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值B為參考的視在誤差元M-B，而要求的是以計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的真值為參考的真誤差元M-Z。視在誤差元與真誤差元的差，就是計(jì)量的誤差元：
               r[sub]計(jì)[/sub]= EM[sub]測(cè)[/sub]- EM[sub]真[/sub]= (M-B) – (M-Z)= Z-B                                  （5.1）
   取誤差元的絕對(duì)值的最大可能值，計(jì)量的誤差范圍是
            │r[sub]計(jì)[/sub]│[sub]max[/sub]= │Z-B│[sub]max
[/sub]             R[sub]計(jì)[/sub] = R[sub]標(biāo)[/sub]                                                                            （5.2）
   由（5.2）式可知，計(jì)量的誤差范圍等于計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍，與被檢儀器的性能無(wú)關(guān)。
   不確定度體系分析計(jì)量誤差，混淆對(duì)象與手段，把被檢對(duì)象的某些性能計(jì)入計(jì)量誤差中，是錯(cuò)誤的。
   計(jì)量中，不確定度評(píng)定的測(cè)量模型是
               EM = M―B                                                                         （5.3）
   EM是誤差元。對(duì)（5.3）式微分，或做泰勒展開(kāi)，取一階量。用大寫(xiě)字母表示偏微商與自變量的乘積，有
               ΔEM =ΔM[sub]分辨[/sub]+ΔM[sub]重復(fù)[/sub]+ΔM[sub]溫度[/sub]+ΔM[sub]其他[/sub]―ΔB[sub]標(biāo)[/sub]                   （5.4）
   （5.4）中各項(xiàng)表成標(biāo)準(zhǔn)不確定度形式，認(rèn)為各項(xiàng)不相關(guān)，取“方和根”。擴(kuò)展不確定度U[sub]95[/sub]為：
               U[sub]95 [/sub]= 2u[sub]C[/sub] = 2√(u[sub]分辨[/sub][sup]2[/sup] + u[sub]重復(fù)[/sub][sup]2[/sup] + u[sub]溫度[/sub][sup]2[/sup] + u[sub]其他[/sub][sup]2[/sup] + u[sub]標(biāo)[/sub][sup]2 [/sup])             （5）
   （5）式是當(dāng)前不確定度評(píng)定最基本的公式。公式（5）是錯(cuò)誤的。分析如下。

1 混淆對(duì)象與手段
   計(jì)量場(chǎng)合，對(duì)象是測(cè)量?jī)x器。對(duì)象的變化，是它自身的性能，必然體現(xiàn)在測(cè)得值中，應(yīng)該當(dāng)作對(duì)象的問(wèn)題處理，不能把它混入手段的性能中。

2 混淆對(duì)象的自變量與手段的自變量
   對(duì)測(cè)得值M微分，錯(cuò)誤；根源是混淆了兩類不同的自變量。
   被檢儀器的誤差因素，包括ΔM[sub]分辨[/sub]，ΔM[sub]重復(fù)[/sub]，ΔM[sub]溫度[/sub]，ΔM[sub]其他[/sub]都是對(duì)象的自變量，必然體現(xiàn)在測(cè)量?jī)x器的示值M與標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值B的差值之中。再微分是重計(jì)、多計(jì)。

3 錯(cuò)誤地拆分測(cè)得值函數(shù)
   在測(cè)量計(jì)量理論中，測(cè)量?jī)x器的測(cè)得值函數(shù)，是非常重要的。誤差范圍的指標(biāo)值是測(cè)得值函數(shù)的簡(jiǎn)化表達(dá)：
         M = Z ± R[sub]儀[/sub]                                              （5.5）
   測(cè)量?jī)x器的標(biāo)志性能就是其誤差范圍指標(biāo)值R儀。計(jì)量中，計(jì)量人員檢驗(yàn)、公證測(cè)量?jī)x器誤差范圍指標(biāo)；測(cè)量中，測(cè)量人員相信誤差范圍指標(biāo)，根據(jù)指標(biāo)選用測(cè)量?jī)x器，根據(jù)測(cè)量?jī)x器指標(biāo)，分析并給出測(cè)得值的誤差范圍。
   在測(cè)量?jī)x器的計(jì)量與測(cè)量應(yīng)用中，沒(méi)必要、一般也不可能拆分測(cè)得值函數(shù)R儀。
   測(cè)量?jī)x器的誤差因素的作用，體現(xiàn)于其總指標(biāo)中，計(jì)量不該拆分測(cè)得值函數(shù)。在計(jì)量中，考察計(jì)量的誤差時(shí)，考察的是手段的問(wèn)題，M是常量。不確定度體系的分析，把M當(dāng)變量，是錯(cuò)誤的。

六合格性判別公式錯(cuò)誤
   上節(jié)給出：計(jì)量的誤差范圍等于所用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍：R計(jì) = R標(biāo)。
   合格性判別公式的正確式為
               R[sub]測(cè) [/sub] ≤ R[sub]儀/指標(biāo)[/sub]- R[sub]標(biāo) [/sub]                                                       （6.1）
   在不確定度體系中，所謂計(jì)量的不確定度U[sub]95[/sub]，就是指計(jì)量的誤差范圍。由于混淆對(duì)象和手段，錯(cuò)把被檢儀器的部分性能納入U(xiǎn)[sub]95[/sub]中。由此而確定的待定區(qū)半寬以及合格性判別公式，就都錯(cuò)了。
   在不確定度體系中，合格性判別公式（JJF1094-2002、CNAS-GL27）為
               R[sub]測(cè)[/sub]  ≤ R[sub]儀/指標(biāo)[/sub]–U[sub]95 [/sub]                                                       （6）
   U[sub]95[/sub]的內(nèi)容，包含被檢儀器的部分性能。該部分是對(duì)象的性能，已體現(xiàn)在R[sub]測(cè)[/sub]中。U[sub]95[/sub]取代R[sub]標(biāo)[/sub]是錯(cuò)誤的。U[sub]95[/sub]部分乃至全部堵塞合格性通道，是不確定度體系的一項(xiàng)嚴(yán)重錯(cuò)誤。

七校準(zhǔn)“測(cè)量不確定度”的誤用
   校準(zhǔn)的“測(cè)量不確定度”是測(cè)定系統(tǒng)誤差的誤差范圍。不是修正后儀器的不確定度（誤差范圍）。
   當(dāng)前，一種普遍的理解是：上級(jí)計(jì)量機(jī)構(gòu)給出的“測(cè)量不確定度”，是被校儀器修正后的“儀器測(cè)量不確定度”，這是不對(duì)的。缺如下重要內(nèi)容：1）隨機(jī)誤差范圍3σ；2）儀器的長(zhǎng)穩(wěn)與環(huán)境影響；3）修正值之“替代誤差”。于是，嚴(yán)重地虛夸了儀器的性能。

1 測(cè)定系統(tǒng)誤差時(shí)的誤差范圍
   系統(tǒng)誤差的測(cè)得值為：
               β[sub]視[/sub] = M[sub]平[/sub]– B ± 分辨力誤差                                              （7.1）
   真系統(tǒng)誤差（系統(tǒng)誤差定義值，以標(biāo)準(zhǔn)的真值為參考）為：
               β[sub]真[/sub] = EM - Z                                                                      （7.2）
   測(cè)定系統(tǒng)誤差時(shí)的誤差元為：
               r[sub]β [/sub]= β[sub]視[/sub] - β[sub]真[/sub] = ±3σ[sub]平[/sub]± R[sub]標(biāo)[/sub] ±分辨力誤差                                     （7.3）
   測(cè)定系統(tǒng)誤差時(shí)的誤差范圍，由被校儀器示值的平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差、被校儀器分辨力誤差和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的誤差合成。可能較大的誤差是隨機(jī)誤差，僅有一項(xiàng)R標(biāo)看作是系統(tǒng)誤差，按“方和根法”合成。
   測(cè)定系統(tǒng)誤差時(shí)的誤差范圍為
               R[sub]β[/sub] =√[(3σ[sub]平[/sub])[sup]2[/sup]  + R[sub]標(biāo)[/sub][sup]2[/sup]  + 分辨力誤差[sup]2 [/sup]]                                  （7.4）
   換成不確定度的語(yǔ)言，確定系統(tǒng)誤差的不確定度為
               U[sub]β[/sub] =√[(3σ[sub]平[/sub])[sup]2 [/sup] + R[sub]標(biāo)[/sub][sup]2[/sup]  + 分辨力誤差[sup]2[/sup] ] =U[sub]95 [/sub]                                  （7）
   現(xiàn)行不確定度論的校準(zhǔn)不確定度U[sub]95[/sub]，其包含的內(nèi)容與R[sub]β[/sub]包含的內(nèi)容相同，就是Rβ，這里記為Uβ，是確定系統(tǒng)誤差時(shí)的誤差范圍。
   校準(zhǔn)的U[sub]95[/sub]是測(cè)定系統(tǒng)誤差的不確定度，不是通常認(rèn)為的修正后的測(cè)得值的測(cè)量不確定度，缺四項(xiàng)：長(zhǎng)穩(wěn)β[sub]長(zhǎng)穩(wěn)[/sub]，溫度效應(yīng)β[sub]溫度[/sub]，替代誤差ΔC[sub]替代[/sub]，儀器的隨機(jī)誤差3σ。當(dāng)前，常規(guī)的對(duì)校準(zhǔn)不確定度的理解與應(yīng)用，是錯(cuò)誤的。

2 儀器誤差范圍，修正后的認(rèn)定無(wú)效
   修正后的測(cè)得值的誤差范圍，不僅有確定系統(tǒng)誤差時(shí)誤差范圍R[sub]β[/sub]（校準(zhǔn)不確定度），還有：長(zhǎng)穩(wěn)β[sub]長(zhǎng)穩(wěn)[/sub]，溫度效應(yīng)β[sub]溫度[/sub]，替代誤差ΔC[sub]替代[/sub]，儀器的隨機(jī)誤差3σ。于是，是否該修正，要慎重考慮！
   從法制的層面說(shuō)，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)可能僅比被校儀器高三倍。如果認(rèn)定修正后儀器性能提高三倍，那就否定了計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)資格。所用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)資格認(rèn)定同指標(biāo)的被校儀器的合格性。
   測(cè)量?jī)x器的性能指標(biāo)，貫通于研制、計(jì)量、應(yīng)用測(cè)量三個(gè)領(lǐng)域；確保儀器性能指標(biāo)，是生產(chǎn)廠、計(jì)量部門(mén)、測(cè)量者的共同責(zé)任。靠修正來(lái)提高儀器性能，沒(méi)有法制保證。既有風(fēng)險(xiǎn)，也難取得供求雙方的共識(shí)。常規(guī)操作，不宜修正。
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補(bǔ)充內(nèi)容 (2018-4-20 15:33):
三之2：“測(cè)量B類不確定度評(píng)定的統(tǒng)計(jì)方式錯(cuò)位了”應(yīng)為“B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定的統(tǒng)計(jì)方式錯(cuò)位了”

補(bǔ)充內(nèi)容 (2018-4-20 15:47):
有幾個(gè)腳標(biāo)，字大了。請(qǐng)注意，抱歉。

作者: smallcony 時(shí)間: 2018-5-2 20:43
敬的史老師：您好！很高興前兩天網(wǎng)站看到您，我剛看了您的這個(gè)文章，我有些關(guān)于不確定度分析的問(wèn)題，不知能否請(qǐng)教您？
1、如果只知道相對(duì)誤差，怎么求不確定度，我之前就是按照您文章中公式2計(jì)算的。
2、我現(xiàn)在是要分析我們?cè)O(shè)計(jì)的測(cè)量系統(tǒng)的不確定度，由于系統(tǒng)還不能測(cè)量用，只能用B類不確定度評(píng)定。系統(tǒng)中購(gòu)買(mǎi)的光功率計(jì)的技術(shù)指標(biāo)上寫(xiě)的，不確定度為±5%，這個(gè)寫(xiě)法含有正負(fù)，是錯(cuò)誤的吧？我應(yīng)該算多少合適？

另外，如果允許的話，我想再深入請(qǐng)教您，因?yàn)閷?xiě)論文要分析不確定度，我申請(qǐng)加您好友了，希望您能通過(guò)，非常感謝您！

祝您健康！快樂(lè)！

作者: 史錦順 時(shí)間: 2018-5-3 09:50
本帖最后由史錦順于 2018-5-3 09:57 編輯

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   1 我是“誤差理論”派，堅(jiān)決反對(duì)“不確定度”體系。主帖已經(jīng)證明不確定度體系的常用的七個(gè)基本公式都是錯(cuò)誤的，這說(shuō)明不確定度體系是偽科學(xué)。
   我只能回答你關(guān)于“誤差理論”方面的問(wèn)題；對(duì)“不確定度”，只能揭露它、批判它、否定它。因?yàn)椴淮_定度體系是“不可知論”的產(chǎn)物，否定客觀事物的可知性，導(dǎo)致概念錯(cuò)、邏輯錯(cuò)，分析錯(cuò)、表達(dá)措、公式錯(cuò)，幾乎沒(méi)有任何可取的地方。在我看來(lái)，不確定度的炮制者是騙子；而那些宣傳者是沒(méi)有實(shí)事求是精神的信徒，是自欺欺人。
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   美國(guó)人提出的不確定度體系，騙了中國(guó)的很多學(xué)者，但卻騙不了美國(guó)的儀器廠。福祿克公司聲明：他們的“不確定度”，就是“準(zhǔn)確度”，而且包含概率是99%.
   準(zhǔn)確度就是現(xiàn)在通常說(shuō)的誤差理論中的MPEV（最大允許誤差的絕對(duì)值），也就是我國(guó)國(guó)家計(jì)量院稱的“極限誤差”，我則稱其為誤差范圍，定義為“誤差元（測(cè)得值減真值）的絕對(duì)值的一定概率意義（99%）上的最大可能值”。
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   現(xiàn)在的國(guó)際計(jì)量規(guī)范GUM/VIM,當(dāng)前的國(guó)家計(jì)量規(guī)范JJF1059/JJF1001,充滿關(guān)于“不確定度”的條款與說(shuō)教，其實(shí)都是錯(cuò)誤的。誰(shuí)用誰(shuí)錯(cuò)。因?yàn)榛竟蕉煎e(cuò)了，用者，不可能不錯(cuò)。
   我已于2011年、2012年、2013年三次上書(shū)原國(guó)家質(zhì)檢總局，他們竟不回話。也怪我，以前的批判文章，涉面過(guò)廣（打印稿1.2公斤）。此次集中攻擊其七個(gè)公式錯(cuò)誤。是足以說(shuō)明問(wèn)題的。我期待在中央的過(guò)問(wèn)下，中國(guó)計(jì)量界能夠較快地破亂反正。

   如上，我表達(dá)了堅(jiān)決反對(duì)“不確定度體系”的態(tài)度；于是我也就不能正面的回答你關(guān)于“不確定度評(píng)定”的問(wèn)題了。
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   文中提到的具體問(wèn)題，看法如下:
   1 不確定度之B類評(píng)定，是半路憑空誕生的，有了MPEV,才能算；又算錯(cuò)了。沒(méi)法單獨(dú)用，就是說(shuō)不用誤差理論算MPEV,就沒(méi)法算儀器指標(biāo)，因此不能用B類不確定度評(píng)定來(lái)處理儀器的指標(biāo)問(wèn)題。
   2．問(wèn)：“系統(tǒng)中購(gòu)買(mǎi)的光功率計(jì)的技術(shù)指標(biāo)上寫(xiě)的，不確定度為±5%，這個(gè)寫(xiě)法含有正負(fù)，是錯(cuò)誤的吧？我應(yīng)該算多少合適？
   答：不確定度、準(zhǔn)確度、MPEV、誤差范圍，都是絕對(duì)值，是包含區(qū)間的半寬。單獨(dú)應(yīng)用時(shí)，都不加±號(hào)。當(dāng)和量值連用時(shí)，要加±號(hào)，表示“加”或“減”。在區(qū)間中用時(shí)，下半?yún)^(qū)是“—”，而上半?yún)^(qū)是“+”。但應(yīng)注意，在誤差分析時(shí)，要寫(xiě)成誤差元的形式，是必須有±號(hào)的。
   因此，加不加±號(hào)，是用法的條件不同，其本身量值是相同的。
   3．我在文中已證明，公式（2）是錯(cuò)誤的，不能用。
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   如果按福祿克公司的方法，就是把“不確定度”等同于“準(zhǔn)確度”，就是MPEV，或者就是我定義的“誤差范圍”，一切分析與處理，都按誤差理論進(jìn)行，而到最后，才把MPEV（誤差范圍）稱為“不確定度”，那我們就有共同的語(yǔ)言了。附件摘錄了我關(guān)于用誤差理論處理儀器誤差分析、誤差合成，指標(biāo)確定以及區(qū)間概念、測(cè)量結(jié)果表達(dá)等的方法，供你參考、
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附件《史法測(cè)量計(jì)量學(xué)》有關(guān)儀器誤差分析、誤差合成、區(qū)間概念、測(cè)量結(jié)果表達(dá)等的摘錄。
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(, 下載次數(shù): 30)

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作者: smallcony 時(shí)間: 2018-5-3 17:13
非常感謝史老師這么用心給我回復(fù)！我準(zhǔn)備好好看看您的《史法》。

作者: 史錦順 時(shí)間: 2018-5-11 07:24
本帖最后由史錦順于 2018-5-11 07:41 編輯

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                              呼喚偉大的對(duì)手
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   最近看乒乓球世錦賽。
   有評(píng)論說(shuō)：中國(guó)乒乓球的成功，得益于偉大的對(duì)手。

   學(xué)術(shù)討論，提出新觀點(diǎn)，有人質(zhì)疑、辯論才有意思。通過(guò)討論而明辨是非，是科學(xué)發(fā)展的必由之路。

   本人的論文《論不確定度體系的公式錯(cuò)誤》，無(wú)疑是一種強(qiáng)烈的呼喚。呼喚科學(xué)精神，呼喚戰(zhàn)友共同奮斗，也呼喚持不同意見(jiàn)的對(duì)手。特別是那些能自成一家之言的偉大的對(duì)手。

   1993年以來(lái)，由于國(guó)際上推行不確定度體系，我國(guó)涌現(xiàn)一批相信不確定度體系、參與推行不確定度體系的專家。或者編制國(guó)家規(guī)范，或者著書(shū)寫(xiě)文章，或者在學(xué)習(xí)班上、在大學(xué)課堂上講課授業(yè)。有些人，則手握計(jì)量行政之大權(quán)，卻“以其昏昏使人昭昭”，全盤(pán)照搬洋垃圾，自以為是；別人指出錯(cuò)誤，也不在意，置國(guó)家事業(yè)于不顧。

   對(duì)史錦順的呼號(hào)，你們?cè)摬蛔髀晢幔空?qǐng)認(rèn)真辯論！老史表態(tài)：有帖必復(fù)！
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作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2018-5-12 22:50
　　誤差是人們?cè)u(píng)判測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的參數(shù)，是兩個(gè)值的差，用測(cè)得值與參考值（過(guò)去是被測(cè)量真值）的差表示。兩個(gè)值相減仍然是一個(gè)值，且大減小和小減大會(huì)有正負(fù)號(hào)。
　　不確定度是人們?cè)u(píng)判測(cè)量結(jié)果可信性的參數(shù)，用估計(jì)的被測(cè)量真值可能存在的區(qū)間半寬度表示。半寬是寬度值的一半，因此不確定度不是誤差，寬度也不是一個(gè)值減去另一個(gè)值，沒(méi)有正負(fù)號(hào)。
　　把“不確定度”等同于“準(zhǔn)確度”的做法是混淆了概念，是錯(cuò)誤的。把“誤差理論”與“不確定度評(píng)定”等同對(duì)待，如同將馬和牛劃等號(hào)。雖然馬和牛都是哺乳動(dòng)物，但并非同一目、同一科、同一種的動(dòng)物，用馬的特性批評(píng)牛不對(duì)，或者用牛的特性批評(píng)馬不對(duì)，永遠(yuǎn)沒(méi)有正確結(jié)論。同樣，用誤差分析理論的公式批評(píng)不確定度評(píng)定方法不對(duì)，或用不確定的評(píng)定方法的公式批評(píng)誤差分析理論的計(jì)算不對(duì)，也得不出科學(xué)的結(jié)論。

作者: 史錦順 時(shí)間: 2018-5-14 20:32

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                              同規(guī)矩灣錦苑辯論（1）
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                                                                                          史錦順
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【規(guī)矩灣錦苑】
   誤差是人們?cè)u(píng)判測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的參數(shù)，是兩個(gè)值的差，用測(cè)得值與參考值（過(guò)去是被測(cè)量真值）的差表示。兩個(gè)值相減仍然是一個(gè)值，且大減小和小減大會(huì)有正負(fù)號(hào)。
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【史辯】
1 誤差的概念包含誤差元與誤差范圍這兩層意思
   測(cè)量得到的最基本的元素是測(cè)量值。測(cè)量值與被測(cè)量的真值的差距稱誤差。誤差是個(gè)泛指概念，誤差包括誤差元與誤差范圍兩個(gè)概念。
   定義1 誤差元
   誤差元等于測(cè)量值減真值。
   定義2 誤差范圍
   誤差元的絕對(duì)值的一定概率（通常取3σ，概率99.7%）意義上的最大可能值。
   誤差元是誤差理論的元素，是基礎(chǔ)概念，沒(méi)有不行，但只在誤差分析時(shí)用。誤差范圍是域的概念，誤差范圍由誤差元構(gòu)成。誤差范圍包容著可能的誤差元。誤差范圍是實(shí)用的功能單元，貫穿于測(cè)量、計(jì)量以及基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量?jī)x器制造等各種場(chǎng)合。
   誤差范圍就是準(zhǔn)確度，又稱極限誤差、最大允許誤差、準(zhǔn)確度等級(jí)。歷史上，準(zhǔn)確度這個(gè)術(shù)語(yǔ)用得最廣，它從來(lái)都是定量的（我國(guó)計(jì)量法用的是定量的準(zhǔn)確度）。準(zhǔn)確度這個(gè)術(shù)語(yǔ)，概念明確，詞義清楚，廣泛通行，幾乎人人皆知。準(zhǔn)確度一詞，科學(xué)、通俗、簡(jiǎn)明。不確定度體系污蔑說(shuō)：準(zhǔn)確度是定性的，不能用數(shù)字表達(dá)。這是瞪著眼睛說(shuō)瞎話，是現(xiàn)代版的指鹿為馬。這種話由美國(guó)NIST說(shuō)出，經(jīng)國(guó)際計(jì)量委員會(huì)通過(guò)，由八個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)組織向全世界推廣，還明文列于國(guó)際規(guī)范中，以法規(guī)的形式強(qiáng)制推行。這是顛倒黑白的霸道作風(fēng)。科學(xué)講真理，反對(duì)霸道。測(cè)量計(jì)量界要高舉準(zhǔn)確度的旗幟！
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2 誤差的定義中的參考值必須是“真值”，而不能是其他值
   測(cè)量計(jì)量的基本原理、基本法則是“等量代換”。
   測(cè)量計(jì)量能夠貫通，就是說(shuō)研制與計(jì)量場(chǎng)合用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)確定的誤差范圍，在測(cè)量場(chǎng)合能夠有效，依靠的是計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的真值與被測(cè)量的真值間的等量代換。而用真值以外的任何值當(dāng)誤差的參考值，都沒(méi)有誤差意義的貫通性。計(jì)量確定的誤差范圍可以在測(cè)量場(chǎng)合應(yīng)用，是誤差理論成功的真諦。不確定度體系不明白這一點(diǎn)，已知準(zhǔn)確度，還要去評(píng)定準(zhǔn)確度，畫(huà)蛇添足，白費(fèi)功夫。人們?cè)谟脺y(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，是知道所用儀器的誤差范圍指標(biāo)值的。測(cè)量者沒(méi)有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，不確定度的評(píng)定都是錯(cuò)誤的。

3 誤差量的兩大特點(diǎn)是“絕對(duì)性”與“上限性”
   計(jì)量工作者的基本基礎(chǔ)知識(shí)是“誤差”。
   一說(shuō)起“誤差”，就說(shuō)“有符號(hào)，有正有負(fù)”，這樣的教條很害人。其實(shí)，有正負(fù)號(hào)的是誤差元；誤差元是元素，而元素的集合構(gòu)成“誤差范圍”，才是測(cè)量計(jì)量中的基本功能體。誤差范圍，歷史上稱為準(zhǔn)確度（可簡(jiǎn)化為準(zhǔn)確度等級(jí)），國(guó)家計(jì)量院稱為“極限誤差”，當(dāng)前又通常稱為MPEV。
   史法測(cè)量計(jì)量學(xué)的基本方法，就是在認(rèn)識(shí)到誤差兩大特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，由誤差元而求誤差范圍，于是就可方便地推導(dǎo)各種應(yīng)用場(chǎng)合的公式。于是，實(shí)現(xiàn)了理論的公式化。用公式表達(dá)的理論是嚴(yán)格的理論。
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作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2018-5-14 22:29
　　史老師7樓的觀點(diǎn)，我基本贊成，但這是針對(duì)誤差理論，不能用到不確定度評(píng)定上。
　　“基本贊成”的意思是在這點(diǎn)上我們沒(méi)有原則上的分歧。要說(shuō)有點(diǎn)小分歧，我認(rèn)為所謂“誤差的概念包含誤差元與誤差范圍這兩層意思”的說(shuō)法，從“計(jì)量特性”角度而言，它只是一個(gè)差值，只是一個(gè)“元”，稱為“誤差元”也沒(méi)有什么不妥。就“計(jì)量要求”而言，誤差是一個(gè)區(qū)間，即一個(gè)允許的范圍，范圍的寬度可以說(shuō)是誤差的允許值具有“上限性”。
　　另外，JJF1001-2011的5.3條已將“誤差”的定義更改為“測(cè)得的量值減去參考量值”。“參考量值”已經(jīng)取代了老定義中的“真值”。“真值”其實(shí)沒(méi)有錯(cuò)，但“真值”僅僅是“參考量值”的一種。因此，史老師說(shuō)“定義中的參考值必須是‘真值’，而不能是其他值”的說(shuō)法欠妥，不夠全面，比如用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)檢定儀器示值誤差，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的值只是相對(duì)被檢儀器的參考值，是相對(duì)真的真值，并非絕對(duì)真的真值。

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