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計量論壇

標(biāo)題: 對《測量不確定度在法制計量合格評定中的作用》的意見 [打印本頁]

作者: 史錦順 時間: 2020-8-25 10:19
標(biāo)題: 對《測量不確定度在法制計量合格評定中的作用》的意見
本帖最后由史錦順于 2020-8-25 10:50 編輯

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      對《測量不確定度在法制計量合格評定中的作用》征求意見稿的意見-
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引言
   數(shù)日前，斤斤計較先生報道了關(guān)于制訂新版JJF《測量不確定度在法制計量合格評定中的作用》的消息，并上傳了計量領(lǐng)導(dǎo)部門征求意見的文件以及JJF草稿的全文。這是中國計量界的大事。謝謝斤斤計較先生。原文網(wǎng)址：
http://www.bkd208.com/forum.php?mod=viewthread&tid=219434&extra=page%3D1

   經(jīng)過一番苦讀、思索，我的總的意見是：此草稿不能用。
   由于不確定度體系本身的嚴(yán)重錯誤，一經(jīng)用在計量的合格性的判別中，就錯上錯。此種JJF，對計量工作不是指導(dǎo)，而誤導(dǎo)。對事業(yè)不負(fù)責(zé)任，將錯誤的作法輕率上升為“法制”，擾亂、危害實際工作，就可能演變成“罪行”了。危言縱聽嗎？應(yīng)知：你用“法制”害人誤事，就有法制治你。至少，在道義的法庭上，你將被釘在計量歷史的恥辱柱上。

   也許有人說：我是按國際規(guī)范照抄。那你就太失身分了；你是中國規(guī)范的制訂者，不能有那副奴才相。習(xí)近平總書記指出：“盲目排外是錯誤的，全盤照搬也是錯誤的”。規(guī)范的起草者們，要深思。尊重規(guī)律是根本；國際上的不確定度體系的權(quán)威們，連起碼的邏輯知識都不懂，理他作甚！

      因本人年老體衰，精力有限，本意見書得分幾步寫。爭取九月中寫成上報。這里是第一部分，是對《JJF》草稿的批注。第二部分是草稿錯誤分析；第三部分是關(guān)于計量誤差與合格性判別的史氏理論；第四部分是代擬《合格性判別規(guī)范》。

一對征求意見稿的批注

頻率短穩(wěn)（隨機變化）測量儀，是目前分辨力最高的儀器（相對隨機差達(dá)10-16）而其系統(tǒng)偏差可略（同源測量可辨），無法滿足這個要求，也不該有此要求。大多數(shù)精密儀器都有系統(tǒng)誤差與隨機誤差兩部分，其合成誤差范圍小于指標(biāo)值（一般略有余量）即可，而不規(guī)定二者的比例關(guān)系，也無法規(guī)定。

【史注】
   必須有嚴(yán)格的計量誤差公式，才能有正確的合格性判別公式。
   合格性判別公式是合格性判別的基礎(chǔ)。而計量誤差公式又是合格性判別公式正誤的前提。
   本文的糊涂帳，比GUM與VIM更近一層。儀器的是否合格，著眼點竟然集中在計量標(biāo)準(zhǔn)上。計量的資格，必須是標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍比被檢儀器小得多，小到什么程度，可以計量哪級以下的儀器，這是計量資格的問題。環(huán)境等的影響，是通過儀器或標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)的。環(huán)境影響極小，是計量標(biāo)準(zhǔn)的必要條件；通常，屏蔽環(huán)境影響的能力，比被檢儀器要高得多，否則就沒資格當(dāng)計量標(biāo)準(zhǔn)。此文，著眼地卻是分析環(huán)境對標(biāo)準(zhǔn)的影響，本么倒置了。

   圖12等說明，不確定度區(qū)間不包含真值。
   測量計量的任務(wù)是認(rèn)識客觀量值，即真值。既然不確定度的區(qū)間不包含真值，那就說明：不確定度沒有用途。
   圖13 等說明，不確定度區(qū)間僅包含隨機誤差。忽視系統(tǒng)誤差的作用是不確定度體系的致命傷。而系統(tǒng)誤差是誤差范圍的主要部分。把主要部分忽略了，不確定度體系的存在就沒有意義了。
   不確定度體系用于合格性判別，最基本的問題是混淆對象與手段的關(guān)系；把被檢對象的部分性能賴在計量誤差上，是原則性的錯誤。于是，計量這門科學(xué)技術(shù)被歪曲了。現(xiàn)存的許多亂象，正是盲目推行不確定度體系的必然后果。警惕呀，計量工作者！
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作者: njlyx 時間: 2020-8-25 15:08
贊賞史先生追求"真理"的鍥而不舍！至少，"準(zhǔn)確度比值"與"準(zhǔn)確度是定性概念、不定量"，是明顯"不和諧"的。本么……本末？

作者: 史錦順 時間: 2020-8-26 07:24

njlyx 發(fā)表于 2020-8-25 15:08
贊賞史先生追求"真理"的鍥而不舍！至少，"準(zhǔn)確度比值"與"準(zhǔn)確度是定性概念、不定量"，是明顯"不和諧"的 ...

好久未見先生議論，令人思念。拙文偶發(fā)，即得先生回應(yīng)，很高興。文中“本么”一詞，是拼音打字“本末”之錯，謝謝先生指正。
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作者: 史錦順 時間: 2020-9-15 09:37
本帖最后由史錦順于 2020-9-15 09:42 編輯

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   對《測量不確定度在法制計量合格評定中的作用》征求意見稿的意見（續(xù)）
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                                                                                                      史錦順
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二  征求意見稿的主要錯誤
   這里指出的“征求意見稿的主要錯誤”，指的是不確定度體系的根本性的錯誤。是國際規(guī)范本來的錯誤。中國的JJF起草者，其過錯是盲目抄襲；也可說他們沒有錯。“沒錯”而全盤錯；實在是中國計量人的悲哀。
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1 計量的誤差公式錯誤并導(dǎo)致合格性判別公式錯誤
   不確定度體系關(guān)于計量的基本模型不當(dāng)，混淆對象與手段的關(guān)系，得出的計量誤差公式錯誤，導(dǎo)致計量（檢定與校準(zhǔn)）的合格性判別公式錯誤。這關(guān)系到計量界每時每刻的具體業(yè)務(wù)工作；應(yīng)盡快更正。“合格性判別公式”的正誤，是計量界必須弄清楚的。
1.1 不確定度體系的計量的誤差公式錯誤
   不確定度體系的基本模型不當(dāng)，微分看錯變量，導(dǎo)致計量誤差公式錯誤。
   計量中，不確定度評定的測量模型是
            EM= M―B                                                             （2.1）
   M是測量值，B是標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值。EM是誤差元。對（2.1）式微分，或做泰勒展開，用大寫字母表示偏微商與自變量的乘積，有
            EMo+ ΔEM= Mo + ΔM[sub]分辨[/sub]+ ΔM[sub]重復(fù)[/sub]+ΔM[sub]溫度[/sub]+ΔM[sub]其他[/sub]―(Bo+ΔB[sub]標(biāo)[/sub])
            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]       （2.2）            （2.2）中各項表成標(biāo)準(zhǔn)不確定度形式，認(rèn)為各項不相關(guān)，取“方和根”
         u[sub]C [/sub]= √ (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]2+ u[sub]標(biāo)準(zhǔn)[/sub][sup]2[/sup])          （2.3）
   擴(kuò)展不確定度U[sub]95[/sub]為：
                  U[sub]95 [/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)準(zhǔn)[/sub][sup]2[/sup])       （2.4）

   （2.4）式是當(dāng)前不確定度評定最基本的公式。u分辨表示被檢儀器分辨力的作用（包括了偏微商因子，下同），u[sub]重復(fù)[/sub]表示“用測量儀器測量計量標(biāo)準(zhǔn)”時讀數(shù)的重復(fù)性，u[sub]溫度[/sub]是環(huán)境溫度的影響，u[sub]其他[/sub]是其他因素的影響；u標(biāo)是標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍化成的不確定度。
   依據(jù)（2.4）式進(jìn)行不確定度評定，是當(dāng)前計量不確定度評定的常規(guī)。中國的評定如此，歐洲的評定也是如此。又稱GUM的泰勒展開法。也是本草案的基本公式（只能如此）。本草案的基礎(chǔ)是GUM。
   公式（2.4）是錯誤的。分析如下。
1）混淆對象與手段
   計量場合，對象是測量儀器。對象的變化，是它自身的性能，必然體現(xiàn)在測得值中，應(yīng)該當(dāng)作對象的問題處理，不能把它混入手段的性能中。
2）混淆對象的自變量與手段的自變量
   對測得值M微分，錯誤；根源是混淆了兩類不同的自變量。
   被測儀器的誤差因素，包括ΔM[sub]分辨[/sub]，ΔM[sub]重復(fù)[/sub]，ΔM[sub]溫度[/sub]，ΔM[sub]其他[/sub]都是對象的自變量，必然體現(xiàn)在測量儀器的示值M與標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值B的差值之中。再微分是重計、多計。
3）錯誤地拆分測得值函數(shù)
   在測量計量理論中，測量儀器的測量值函數(shù)，是非常重要的。測量值函數(shù)的最主要的應(yīng)用場合是測量儀器的研究與制造。研制測量儀器，必須依據(jù)并給出測量值函數(shù)；制造測量儀器，必須對測量值函數(shù)作泰勒展開，知道各項誤差因素，以便在生產(chǎn)中控制，以達(dá)到總指標(biāo)的要求，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品來。除極個別測量儀器給出分項指標(biāo)外，一般測量儀器都以總指標(biāo)作為性能的標(biāo)志。
   測量儀器一經(jīng)成為產(chǎn)品后，其標(biāo)志性能就是其誤差范圍指標(biāo)值。計量中，計量人員檢驗、公證測量儀器誤差范圍指標(biāo)；測量中，測量人員相信誤差范圍指標(biāo)：根據(jù)指標(biāo)選用測量儀器；根據(jù)測量儀器指標(biāo)，分析與給出測得值的誤差范圍。
   在測量儀器的計量與測量應(yīng)用中，沒必要、一般也不可能拆分測得值函數(shù)。例如，世界上用指針式電壓表的人極多，但有多少人能寫出指針偏轉(zhuǎn)與被測量的函數(shù)關(guān)系？除電表設(shè)計人員外，測量人員與計量人員既沒必要，也不可能對電表的測得值函數(shù)作泰勒展開。應(yīng)用電壓表測量，要選用性能指標(biāo)合乎要求的儀器，要知道使用方法，要滿足其應(yīng)用條件；而無論測量與計量，著眼點都是其整體指標(biāo)，沒必要對其測得值函數(shù)作泰勒展開。
   測量儀器的誤差因素的作用，體現(xiàn)于其總指標(biāo)中，總體計量不該拆分測得值函數(shù)。如果測量儀器的指標(biāo)是分項給出的（數(shù)量極少，如波導(dǎo)測量線），計量可按分項指標(biāo)，做分項計量。分項指標(biāo)的“分項”與大小，是生產(chǎn)廠按國家技術(shù)規(guī)范標(biāo)志的，指標(biāo)的規(guī)定與給出，不是計量人員的職權(quán)。計量的職責(zé)是用實測判別各分項誤差性能是否符合指標(biāo)。而凡標(biāo)有總指標(biāo)的測量儀器，必須用計量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整體計量。
   不確定度論普遍地拆分測得值函數(shù)，結(jié)果是形成多種錯誤。
   這里要重點說明一點，測量儀器（包括計量標(biāo)準(zhǔn)），都是給人用的，其指標(biāo)都是正常工作條件下的性能指標(biāo)。“正常工作條件”，有國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也有國際規(guī)范。例如工作溫度，上世紀(jì)通用儀器是20℃±20℃（如今，空調(diào)、暖氣普及，也有規(guī)定為20℃±10℃的），例如，著名的銫原子頻標(biāo)5061A，其標(biāo)準(zhǔn)管的準(zhǔn)確度指標(biāo)是1×10-11，而其工作溫度條件是0℃到40℃。就是說，在0℃到40℃的環(huán)境溫度下，都保證指標(biāo)。現(xiàn)在的不確定度評定，在室內(nèi)應(yīng)用，要加溫度效應(yīng)量，那是畫蛇添足，是錯誤的。
1.2 不確定度體系合格性判別公式錯誤
   測量計量學(xué)理論：計量的誤差范圍等于所用計量標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍（參見“史書”第8章）。
         R[sub]計[/sub] = R[sub]標(biāo) [/sub]                                     （2.5）
   在不確定度體系中，所謂計量的不確定度U95，就是指計量的誤差范圍。由于混淆對象和手段，錯把被檢儀器的部分性能納入U[sub]95[/sub]中。于是由此而確定的待定區(qū)半寬以及合格性判別公式，就都錯了。
   將（2.4）式與（2.5）式相比較，得知不確定度評定重計（多計）了有關(guān)被檢儀器的四項誤差。這括號中的前四項，屬于被檢儀器的性能，已體現(xiàn)在儀器的示值中。這四項是對象的問題，算在手段上，是錯誤的。
   合格性判別公式的正確式（《史書》第8章）為
         |Δ|[sub]max[/sub] ≤ R[sub]儀指標(biāo)[/sub] - R[sub]標(biāo)[/sub]                               （2.6）
   在不確定度體系中，合格性判別公式（例如JJF1094-2002）為
         |Δ|[sub]max [/sub] ≤ R[sub]儀指標(biāo)[/sub] –U[sub]95[/sub]                               （2.7）
   U[sub]95[/sub]的內(nèi)容，包含被檢儀器的部分性能。這部分內(nèi)容是對象的性能，已體現(xiàn)在|Δ|[sub]max[/sub]中。U[sub]95[/sub]取代R[sub]標(biāo)[/sub]是錯誤的。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嚴(yán)重錯誤。不確定度體系的公式（2.4）錯了，導(dǎo)致不確定度體系的合格性判別公式（2.7）也錯了。
   歐洲合格性組織對游標(biāo)卡尺的不確定度評定（我國CNAS引為標(biāo)準(zhǔn)之實例），結(jié)果竟是：誤差范圍指標(biāo)0.05mm的卡尺，用一等量塊校準(zhǔn)，校準(zhǔn)之不確定度是0.06mm，如是，合格性通道被堵死，則全世界的此類卡尺都不合格。多么荒唐！

2 不確定度區(qū)間不包含真值
   由《草案》給出的一系列圖中，可以表明：草案所謂的“不確定度”（包括擴(kuò)展不確定度U95），是不包括被測量的真值的。這是不確定度體系的“真值不可知”總的思想指導(dǎo)下的必然結(jié)果。這正是《草案》的要害。不包含真值的區(qū)間是沒有用處的。不確定度體系的總的哲學(xué)觀念錯了；一切正常的邏輯都被扭曲了，以致其基本的公式全錯了。基本作法錯了，《草案》也就基本錯了。

3 合格性判別不能取示值的平均值
   取示值平均值的結(jié)果是掩蓋了隨機誤差（精密度）。

4 包含概率68%不確定度區(qū)間不能與包含概率100%的系統(tǒng)誤差區(qū)間合成
   儀器的誤差范圍由兩部分構(gòu)成：表明偏離性的系統(tǒng)誤差，與表明分散性（分辨力、精密度、隨機變化等）。合格儀器的誤差范圍區(qū)間，包對含概率（1-α）。其中，不包含概率是α，α又稱失誤率、不可信率、故障率。系統(tǒng)誤差失誤率是α[sub]系[/sub]=0；正態(tài)分布的隨機誤差失誤率是：
            α（1σ）=0.318
            α（2σ）=0.0455
            α（3σ）=0.0027
   取系統(tǒng)誤差與隨機誤差范圍3σ的合成是可以的，因為二者包含概率（置信概率）先相近。隨機誤差的1σ與系統(tǒng)誤差合成是錯誤的。

5 只談“風(fēng)險”而不談回避辦法，沒給出“實用規(guī)則”，沒有指導(dǎo)意義。
   上世紀(jì)六十年代，IEC給出：出廠的合格性判別與用戶驗收的合格性判別，二者不同。賣方出廠要加上檢測儀器的誤差；買方驗收要減去檢測儀器誤差；這是合理而又方便的，有利于提高技術(shù)，也避免一些爭端。當(dāng)今的《JJF》方案，退步了，且實際上無法執(zhí)行，因為沒有可執(zhí)行的簡易規(guī)則。科學(xué)要發(fā)展，歷史要前進(jìn)，不能倒退！
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【說明】
全文完。這是上報材料的簡要本。歡迎批評。

作者: njlyx 時間: 2020-9-29 21:07
“....計量（檢定與校準(zhǔn)）的合格性判別公式..."表述似不妥當(dāng)？—— 因為“校準(zhǔn)”好像不存在“合格性判別”？

作者: 史錦順 時間: 2020-9-30 11:00

njlyx 發(fā)表于 2020-9-29 21:07
“....計量（檢定與校準(zhǔn)）的合格性判別公式..."表述似不妥當(dāng)？—— 因為“校準(zhǔn)”好像不存在“ ...

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   1 關(guān)于校準(zhǔn)，有專門標(biāo)準(zhǔn)，講合格性（符合性）的判別，怎能說“校準(zhǔn)與合格性”無關(guān)？

【文件】
CNAS-GL27
聲明檢測或校準(zhǔn)結(jié)果及
與規(guī)范符合性的指南
GUIDLINES ON STATING TEST OR CALIBRATION
RESULTS AND COMPLIANCE WITH SPECIFICATION
中國合格評定國家認(rèn)可委員會 2009 年09 月28 日發(fā)布 2009 年09 月28 日實施

   2 合格性管理是國家計量管理的核心內(nèi)容。《計量法》規(guī)定：經(jīng)過計量并合格的儀器才能使用（示教儀器除外）。中國合格評定國家認(rèn)可委員會的一些文件，規(guī)定“校準(zhǔn)可以不判別合格性”，而由用戶自己根據(jù)使用情況，進(jìn)行“計量確認(rèn)”。這實際是放任自流，這是許多混亂現(xiàn)象的根源。名曰“合格性判別”的國家機構(gòu)，卻提倡、容忍“計量單位”不做合格性判別，是對自身功能的否定，是計量發(fā)展的逆流，是違反計量法的。

   3 先生對很多理論、作法的觀點，常常是‘模棱兩可’。科學(xué)要發(fā)展，必須有“破”，有“立”。沒有明確的是非觀念，就難有創(chuàng)造。帶學(xué)生，主要是啟發(fā)、鼓勵他們的創(chuàng)新精神。-

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