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計量論壇

標題: 一項必要的基本知識：測量時誤差已知 [打印本頁]

作者: 史錦順 時間: 2018-5-28 16:16
標題: 一項必要的基本知識：測量時誤差已知
本帖最后由史錦順于 2018-5-28 16:48 編輯

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                              一項必要的基本知識：測量時誤差已知
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1 等量代換法則
   量值是時間、空間、物質、物體、現象的可定量確定的屬性。真值就是量的實際值。真值是可知的。
   量值的大小，體現為量值作用的大小。人靠認識量值的作用來認識量值。
   相等的量值，作用相同。相等的量值，可以互相代換。測量計量中，廣泛利用等量代換。等量代換的基本原理就是：若二量的作用相同，則此二量相等。這就是等量代換法則。
   測量計量中，基本方法是等量代換。就是用一般量代替特定的被測量。計量中的計量標準，是一般量，而被測量就是特定量，各種各樣。
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2 誤差概念的泛指意義
   由于測量儀器不完善，測量存在誤差。
   誤差是測得值與真值的差距。誤差是個泛指的概念，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。誤差元僅能說明誤差概念的基本物理意義，但因儀器有隨機誤差，測得值與真值之差，可大可小、可正可負，細數有無限個。由于誤差元的多值性，沒法實際應用。
   誤差范圍定義為誤差元絕對值的一定概率（大于99%）意義上的最大可能值。
   誤差量的特點是其絕對性與上限性。人們關心與實際應用的是誤差量的絕對值和誤差元絕對值的最大可能值。誤差范圍是誤差量的實用功能單元。誤差范圍又稱準確度、準確度等級、極限誤差、最大允許誤差絕對值（MPEV）。
   誤差元僅僅用于推導誤差公式（確定系統誤差可以用于修正）；而實際工作中講究的是誤差范圍。因此議論誤差可知與不可知，誤差已知還是未知，測定誤差，判別誤差量的合格性，都是針對誤差范圍。
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3 測量計量的分工
   計量場合，有計量標準。計量標準的誤差范圍可略，其量值可視為真值。于是計量中可以確定測量儀器的誤差范圍。計量中判別儀器的合格性，就是認定被檢儀器的誤差范圍是否符合儀器指標。
   測量，人們根據測量任務的需要，選用夠格的測量儀器來進行測量。計量法規定，只有經計量合格的儀器，才能用來測量。因此，人們在測量時，是知道測量儀器的誤差范圍值的。測得值為M，則測量結果為
                  L[sub]真[/sub] = M ± R[sub]儀/指標 [/sub]                                                          （1）
   測量者得到測量結果（1），既知道了測得值，也知道了測量的誤差（誤差范圍R[sub]儀/指標[/sub]）。只要選用的R[sub]儀/指標[/sub]滿足實際工作的需要，就完成了測量任務。
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4 破解測量佯謬
   “真值不可知”，“誤差不能求”“準確度是定性的”，這是不確定度體系出世時，射向誤差理論的三只毒箭，其目的是整死誤差理論，以推行不確定度體系。
   其實，那些否定誤差理論的說辭，都是“測量佯謬”。佯謬是假錯。說人家錯了，事實上人家沒錯。
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佯謬1  國家計量規范JJF1001之注
   JF1001—2011對測量誤差給出了如下注釋：測量誤差的概念在以下兩種情況下均可使用：
①當涉及存在單個參考量值，如用測得值的測量不確定度可忽略的測量標準進行校準，或約定量值給定時，測量誤差是已知的；
②假設被測量使用唯一的真值或范圍可忽略的一組真值表征時，測量誤差是未知的。
【史評】
   這里的“已知”“未知”本質是“可知”“不可知”。
   注①正確。
   注②錯誤，是測量佯謬。測量誤差范圍是研制時已確定，計量中已經公證合格。被測量的真值與計量標準的真值可以等量代換，測量者不可能也沒必要在測量中來測定誤差。測量者使用經過計量且合格的儀器進行測量，是“已知”該儀器的誤差情況的。“測量誤差未知”是測量佯謬。
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佯謬2 《測量不確定度》一書前言
   在葉德培編《測量不確定度》一書中，陳芳允院士寫的序言稱：“對于測量結果的準確性，過去長期以來系用測量值相對于被測量值的誤差來表示，但是由于被測量的真值是一個未知數，因此使過去的表示法產生了定量的困難。”
【史評】
   確定測量儀器的測量誤差，是儀器制造、儀器計量的任務。儀器的測得值函數已知，則測量被測量特定真值時的誤差范圍，是已知的。這里的關鍵是：被測量的真值同標準的真值是等價的，作用相同，則量值相同。測得值相同，則真值相同。人們用計量標準的真值確定儀器的誤差范圍。測量是使用已知誤差范圍的測量儀器進行，不存在“定量的困難”。
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佯謬3 所謂“一個方程兩個未知數”
   童玲教授在《電子測量》講課（國防計量網）中說：誤差等于測得值減真值。這是一個方程兩個未知數（誤差、真值），誰也解不開。
【史評】
   要有測量計量的整體觀念。測量計量是一個整體。計量的任務是測定誤差范圍，判別合格性；測量是用經計量合格的儀器測量被測量，在得到測得值的同時，是知道測量儀器的誤差范圍的。從測量計量的整體看，是兩個方程，兩個未知數。可以解方程。計量時，求得誤差范圍；測量時得知被測量的測得值。測得值加減誤差范圍就是測量結果。
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   小結：測量佯謬的產生，出自兩個誤解。第一是不懂得等量代換法則。測量計量中客觀存在著標準量真值與被測量真值的等量代換。已知標準量的真值，通過計量測量就得知了被測量的真值與測量誤差。第二，混淆了測量計量的不同功能。計量是測定誤差的：而測量是在已知測量誤差范圍的條件下，得到測得值。誤差滿足要求，就是獲得了被測量的真值。
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補充內容 (2018-5-28 18:56):
最后一句改為：誤差滿足要求，就是獲得了要求的測量結果。如果誤差范圍可略，測得值就是真值。“誤差范圍可略”等效于“誤差范圍等于零”。

作者: njlyx 時間: 2018-5-28 22:41
"測量時誤差已知"的確切含義可能還是要請史先生明示: 知道"測量誤差"的具體值？還是知道"測量誤差"的值"很可能"不會超出"[xx，xxx]的范圍"？

作者: 史錦順 時間: 2018-5-29 16:29
本帖最后由史錦順于 2018-5-29 16:32 編輯

njlyx 發表于 2018-5-28 22:41
"測量時誤差已知"的確切含義可能還是要請史先生明示: 知道"測量誤差"的具體值？還是知道"測量誤差"的值"很 ...

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   我的態度很明確：測量佯謬的產生，第一是不懂得“等量代換”法則；第二是缺乏整體觀念，孤立地看待測量，忘記了“計量”。
   至于誤差元與誤差范圍的劃分，對于掌握誤差分析與誤差合成方法，方便、順利地推導有關測量計量的公式，是十分重要的。但由此只能淡化些“測量佯謬”，卻不能破解“測量佯謬”。因為確定了誤差元，才敢說此誤差元不超過某誤差范圍。
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   我之所以把“已知儀器誤差”，當作測量者的基本知識，因為這是測量者必須明白的。測量者的第一要務是選用夠格的測量儀器。說到底，測量者必須知道所用測量儀器的誤差范圍指標值。
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作者: csln 時間: 2018-5-30 07:18
本帖最后由 csln 于 2018-5-30 07:29 編輯

“等量代換”法則是一個很重要的觀點，對長期、短期穩定性均佳的測量設備，作為測量手段使用時測得的量值與其被計量時真值可知是等價的，此時的真值可知、誤差可得與計量時計量標準真值是相對可知是一樣的，還需要一個參量（不確定度或者誤差范圍）來說明測得量值的真值存在的區間

對穩定性不佳的測量設備“等量代換"法則似適用性不佳

”等量代換“法則若能應用于不確定度個人認為將是對不確定度發展的一重大貢獻，建議先生在這方面研究一下

作者: 史錦順 時間: 2018-5-31 10:52
本帖最后由史錦順于 2018-5-31 10:59 編輯

csln 發表于 2018-5-30 07:18
“等量代換”法則是一個很重要的觀點，對長期、短期穩定性均佳的測量設備，作為測量手段使用時測得的量值與 ...

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   先生說：“等量代換”法則是一個很重要的觀點”。
   謝謝先生的理解和鼓勵。
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   經典測量計量學，已經體現五項法則，即：
   1）等量代換法則——真值可知、誤差可求；
   2）兩類誤差（隨機誤差、系統誤差）區分法則；
   3）微小誤差可略法則；
   4）測量計量兩步走的溯源法則；
   5）“誤差量的絕對性與上限性”法則。
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   有以上五項法則，經典測量計量學的根基是牢固的。二百年來，應用是成功的。
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   現代大量統計變量測量的出現，是新的情況；為適應新情況，測量計量學要改進提高。老史的工作，主要是在測量計量學中引入變量的概念，把測量區分為基礎測量和常量測量；并區分對象和手段，強調兩個貫通性：誤差范圍的貫通性與統計方式的貫通性。指出在時域統計中，由于系統誤差的方差必為零，不確定度體系的“方差之路”走不通。老史提出對誤差量取“方根”的方法，于是順利地推導出誤差合成公式。
   老史的工作，在明確經典測量計量學5項法則的基礎上，提出測量計量學的新法則，為：
   6）兩類測量（基礎測量與統計測量）區分法則；
   7）對象與手段分割法則；
   8）誤差范圍的貫通性法則；
   9）統計方式的一致性法則；
   10）“交叉系數決定合成法”法則。
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   基于“誤差量的絕對性與上限性的特點”，基于真值可知、誤差可求的觀點，形成一套簡單、易行的理論分析方法和公式推導方法。基本點是從測量計量的物理機制出發，建立測量方程；基于測得值函數，微分或差分求得誤差元；對誤差元取絕對值、最大值，于是順理成章地得到貫通研制、計量、測量三大領域的誤差范圍。進而推導出測得值區間公式、測量結果公式、誤差合成公式、計量的誤差范圍公式、合格性判別公式、修正值的誤差范圍公式等，實現測量計量理論的公式化。
   史法測量計量學，實現了兩化：概念法則化、理論公式化。
   人們贊賞經典幾何學的完美。
   史法測量計量學，力圖理論堅實，形式簡單、完美。但實際效果如何？還有待于名人的鑒別，更要看后來人的認可、推廣和發展。八十一歲的老史，對未來的態度，是樂觀的期望！
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   先生關于對不確定度研究與貢獻的提議，我知道是善意的。但我認為，不確定度體系根基不牢，誰想“改進”“完善”，都是徒勞。老史不干這種傻事。搞研究，努力是必要的，但必須方向正確。否則就可能是做負功。
   近幾天看帖子，還有人在說：誤差表征準確性；不確定度表征可信性。不確定度明明就是準確性，卻要說些“可信性”的假話，不確定度體系真害人呀！取兩倍西格瑪，可信性就是95%嗎，卻又說銫原子鐘不確定度1乘10的負12次方是可信性，世界上哪有十一個“9”的可信性？這種假話還值得研究嗎？
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作者: f8c8 時間: 2018-5-31 12:09
不知史老師的著作，哪里有賣，想買一本仔細讀讀

作者: 劉耀煌 時間: 2018-5-31 12:19

f8c8 發表于 2018-5-31 12:09
不知史老師的著作，哪里有賣，想買一本仔細讀讀

與不確定度理論對著干的書估計也不讓出，買的人也少

作者: 史錦順 時間: 2018-6-1 07:42

f8c8 發表于 2018-5-31 12:09
不知史老師的著作，哪里有賣，想買一本仔細讀讀

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   我的著作（印刷本），沒處買。還沒出版。
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   你想看我的著作，就算是我的知音。謝謝。
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   不過，一切要你自己思考后做結論。不管贊成還是反對，只要認為我的書值得一讀，我就歡迎，我就服務。
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   我的服務方式是：只要寫出有效的電子信箱，我就寄送電子郵件，包括書稿《史法測量計量學》及學術批判摘要本《論不確定度體系的公式錯誤》。我給自己確定的任務是：今后主要精力用于宣傳、推廣自己的學說。出版的事，也將努力辦，但沒把握。兩千五百年二十年前，當孔夫子奔走列國，推行自己學說的時候，有其弟子子貢（商人）的資助。沒人資助我，出書也難。好在有互聯網，可以發電子郵件。是金子，總會發光的！
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