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試論測量不確定度與誤差理論的關系(計量學報2017年第3期)

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發布時間: 2017-7-17 16:36

正文摘要:

本帖最后由 都成 于 2017-7-17 16:47 編輯 《計量學報》近期刊出了《試論測量不確定度與誤差理論的關系》一文,在這里貼出來供大家討論交流。

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zprstar 發表于 2024-11-22 18:15:56
感謝樓主分享
jysyn1026 發表于 2024-11-22 17:56:53
感謝樓主分享
jysyn1026 發表于 2024-11-22 10:36:13
感謝分享!
zzyyhh328 發表于 2024-11-22 10:28:48
感謝樓主分享。。。
yuanxu2021 發表于 2024-11-17 14:40:13
感謝樓主分享!下載學習了
cuiyihua 發表于 2023-2-9 09:07:47
感謝樓主分享
cuiyihua 發表于 2023-2-9 09:03:16
感謝樓主分享
wuli攀攀 發表于 2023-1-9 11:09:20
史錦順老師,資深計量專家,也是中國計量論壇資深會員。1956年考入北京大學物理系,曾任北大第5屆學生會委員;1963年畢業于北大無線電電子學系,畢業論文因解決兩位著名教授爭論的Q值問題而獲“優”的評分。1963年8月進中國計量科學研究院,9個月后第一次在電子室作學術報告“波導特性阻抗的新概念”,1972年向錢學森(當時任國防科委副主任)報告,獲得他的親筆批示信。(此文1979年發表在電子學報,1984年獲河南省一等科技論文獎。)1969到計量院時頻室,參與我國第一臺銫原子頻率國家標準的研制,三個月后,作關于頻譜誤差的學術報告,指出美國人的錯誤。1973年調到電子部27所,參與晶振的研制、小型銫原子頻標的研制。長期從事時間頻率、電子領域的計量測量工作。職稱高級工程師,最高行政職務專業組長。任過的學術職務:中國計量測試學會時間頻率專業委員會委員、中國宇航學會計量專業委員會委員(均為第二屆)。1997年退休,整理并創作學術文章。現有電子版30余篇。有新概念40項,另有命題30,判斷30,總計見解100項。(不包括最近寫的幾個評論。)現在每天看書(電子版)寫文章約4小時。上午下午各散步一次,晚上看電視。當前的關注點:批判不確定度論。奮斗目標:建立屬于中國人獨創的一門新學說“新概念測量計量學”。
285166790 發表于 2017-8-28 13:02:00
包含不確定度的新版誤差理論應當成為計量人員的普遍教材,好好介紹一下計量工作的數學原理,最好放到注冊計量師的考試內容中去,省的大家一天到晚云里霧里的。
jiangjx 發表于 2017-8-28 12:48:20
何必 發表于 2017-8-3 09:32
我也不知道有沒有正式發布的,不過這個勘正表是當時我們所在省內所有法定計量機構參加JJF1059.1-2012宣貫 ...

這個修正表是針對2013年2月第一次印刷的JJF1059.1的。2013年5月第二次印刷的JJF1059.1改正了一些錯誤,建議大家買2013年5月第二次印刷的。
csln 發表于 2017-8-3 10:47:14
csln 發表于 2017-8-3 10:46:42
史錦順 發表于 2017-8-3 10:12:23
何必 發表于 2017-8-3 09:32
我也不知道有沒有正式發布的,不過這個勘正表是當時我們所在省內所有法定計量機構參加JJF1059.1-2012宣貫 ...



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       其實,看事物要看其本質。不同的方法,針對不同的對象,得到不同的結果,客觀上已經分類了。分類是認識事物的一個基本方法,核心問題是要遵守分類的規律。所分的子類,必須相互不包容,否則就是穿幫了。

       《JJF1059》是從GUM那里來的,不是簡單的“勘誤”問題。下面我復印的是GUM的新版本《JCGM100:2008》.劃線的就是“A類標準不確定度”和“B類標準不確定度”。
        評定方法分類了,標準不確定度本身也分類了,為什么只看到評定方法的分類,就看不到標準不確定度本身的分類呢?不分類,為什么叫“A類標準不確定度”“B類標準不確定度”?
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何必 發表于 2017-8-3 09:32:51
本帖最后由 何必 于 2017-8-3 09:50 編輯
njlyx 發表于 2017-8-3 09:29
這個“勘正表”是正式發表的文件嗎?


我也不知道有沒有正式發布的,不過這個勘正表是當時我們所在省內所有法定計量機構參加JJF1059.1-2012宣貫的時候發的。由于當時每個機構參加宣貫的人數有限,宣貫老師還讓我們回到單位要傳達。所以我想宣貫老師應該不會“忽悠”一個省內的所有法定計量機構吧!
njlyx 發表于 2017-8-3 09:29:24
何必 發表于 2017-8-3 08:54
史老,JJF1059.1-2012 中有好多錯誤的,有一個勘正表,其中就有你說到的問題。勘正表中把“A類標準不確定 ...

這個“勘正表”是正式發表的文件嗎?
csln 發表于 2017-8-3 09:11:52
本帖最后由 csln 于 2017-8-3 09:13 編輯





本來就沒有分類,何談違反分類法則
何必 發表于 2017-8-3 08:54:27
本帖最后由 何必 于 2017-8-3 08:55 編輯
史錦順 發表于 2017-8-3 08:47
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       所說不確定度的分類,指的是標準不確定度的分類(合成或擴展后無法分類)。就是有兩種標準不確 ...


史老,JJF1059.1-2012 中有好多錯誤的,有一個勘正表,其中就有你說到的問題。勘正表中把“A類標準不確定度”,“B類標準不確定度”修改成:“A類評定的標準不確定度”,“B類評定的標準不確定度”。 JJF 1059.1-2012 測量不確定度評定與表示修正表.doc (257.5 KB, 下載次數: 13)



這個勘正表是JJF1059.1-2012 宣貫的時候發的。
史錦順 發表于 2017-8-3 08:47:36
本帖最后由 史錦順 于 2017-8-3 08:48 編輯



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       所說不確定度的分類,指的是標準不確定度的分類(合成或擴展后無法分類)。就是有兩種標準不確定度:A類標準不確定度和B類標準不確定度。
       重復測量,計算平均值的標準偏差,得到的是A類標準不確定度;從儀器說明說查得儀器性能指標MPEV,假設為均勻分布,MPEV除以根號3得B類標準不確定度。都成假設是正態分布,MPEV除以3(兩種假設差距很大,都是無根據的錯誤計算)。
       叫A類標準不確定度、B類標準不確定度,就是把標準不確定度分成兩類了。這兩類不確定度的劃分標準或者說劃分根據,不是客觀事物的性質,而是評定的方法。這種分類的方法,違反分類的法則,于是就出現了“子類相容”的邏輯錯誤。因為儀器性能指標中,包含有“隨機誤差項”,這樣A類評定得到的A類標準不確定度,必然包含在MPEV中,因此A類標準不確定度與B類標準不確定度中,必然有重疊,這種分類方法,違反邏輯規律。都成計算例中,出現重疊計算,正是這種錯誤分類的結果。
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       奇怪的是,明明分類了,不確定度體系推行中,宣講員卻一再說,不確定度只有評定方法的類別,而不確定度本身不分類。評定的對象不同(有些交叉),結果不同,名稱不同;且自己已經稱為A類標準不確定度與B類標準不確定度,卻硬說“沒有分類”,違反正常的認識規律,邏輯不通。這種胡說八道,不該輕信。這種說法的目的是逃避邏輯規律的檢查,其后果是騙人誤事。
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       上面復制的圖片,來自《JJF1059》,劃紅線的,是“A類標準不確定度”與“B類標準不確定度”。那么多“類”的稱謂,卻說沒分類,什么邏輯?


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csln 發表于 2017-8-1 15:56:54
根本不存在所謂A類不確定度、B類不確定度

不確定度只有評定方法的不同,不存在類別的不同
史錦順 發表于 2017-7-31 20:37:18
本帖最后由 史錦順 于 2017-7-31 20:40 編輯


                                  一個重要的判斷
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                                                                         史錦順
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       njlyx先生說:如果V、I之“測得值”的“散布”主要是由“測量誤差”引起的、而被測量(V、I)自身的“隨機變化”可以忽略不計——那么,兩個‘(實驗)標準偏差’應該分別與對應的MPEV相容——‘(實驗)標準偏差’對應的所謂“隨機(測量)誤差”是相應MPEV的一個分量,“誤差合成”應該不會這么“重疊”的計算。
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       這是一個重要的判斷。就是說:如果數據分散性是隨機誤差(不是被測量的變化),那么,實驗標準偏差(A類不確定度)是MPEV的一個部分,誤差合成不能重疊計算。或者簡單地說,常量測量(非統計測量),A類不確定度與B類不確定度合成是錯誤的。
       呀!這是多么大的嚴重問題呀!
       如果數據之變化是被測量引起,即被測量是統計變量,因為統計變量的變化與測量儀器的誤差是各自獨立的量,沒有包含關系,那樣,就可以進行分散性σ與B類不確定度的合成。
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       該不該合成,取決于測量是兩類測量的哪一類。如果是基礎測量(即常量測量或稱一般測量),A類不確定度與B類不確定度(來自說明書的儀器指標),不能合成,因為MPEV中包含有儀器的隨機誤差。A類與B類是包含關系。“部分” 與“整體”合成是錯誤的。
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       兩類測量的區分,是處理許多測量問題的必須的前提條件。因而我稱其為一項測量計量法則。把“統計測量”中的正確作法,用在“基礎測量”中,就錯了,這是違反“兩類測量區分法則”的結果。

       在“基礎測量”中,A、B兩類不確定度合成,是一個嚴重的邏輯錯誤。“部分”與“整體”疊加(合成)是邏輯規律所不允許的。
       應該說明,這個錯誤不是都成先生個人問題,而是不確定度體系的一個本元性錯誤。分類,必須按事物的性質,不能按認識方法或消息來源,因為這很容易“穿幫”。邏輯規律要求,子類之間不能相容。如果有部分相容,就是“穿幫”。
       不確定度體系的A、B類分類,嚴重“穿幫”,違反分類的邏輯規律,是錯誤的分類。應用中出錯,乃是“事出有因”、“自食其果”。
-  
       需要補充一句,即使是“統計測量”,也不能實行A、B不確定度間的合成。因為對統計測量來說,分散性的表征量是單值的σ,而不是平均值的σ,就是說不能用A類不確定度冒充單值的σ。
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njlyx 發表于 2017-7-30 15:54:21
本帖最后由 njlyx 于 2017-7-30 15:57 編輯


贊賞史先生的不懈求真精神。

對史先生“準備上報”的文章之《引言》提到的“不確定度體系違反測量計量的多項基本法則”所涉及的那些“法則”——
(1)真值可知法則
(2)誤差可求法則
(3)等量代換法則
(4)“誤差量的絕對性與上限性”法則
(5)兩類誤差區分法則
(6)對象與手段區分法則
(7)兩類測量區分法則
(8)溯源法則;測量計量兩步走法則
(9)兩類統計區分法則
(10)“取方根”方法
(11)“交叉系數決定合成法”方法


本人以為:

(a) 其中(4)、(7)、(9)、(10)及(11)應該稱之為“史氏法則”才比較貼切,因為這幾條“法則”目前好像只有史先生會自覺遵守?

(b) (1)中的“真值可知”或宜換成“真值存在”?

(c) (2)與(8)似乎相關?

(d) (3)似乎涉及的是測量器具(系統)的“計量性能穩定性”問題? 即,“合格”的測量器具(系統),可能的“測量誤差”(范圍)應當是適當穩定的——“檢定”時“表現”為多少,在“有效”范圍內“測量”時也會是多少。…..若如此,它與(2)也是關聯的,謂“等量代換”是否恰當?

(e)  當前的“測量不確定度”,“思想認識”上的可能“含糊”只會在(1)、(2),“具體處理方法”上的“含糊”可能只在(6)

補充內容 (2017-7-30 16:56):
至于(3)中所述“標準量的真值對被測量的真值的代換”,好像有點繞了? 會讓人誤會是說用標準量的“標稱值(示值)”代換它(標準量)的“真

補充內容 (2017-7-30 17:02):
值”?——這顯然是“近似代換”了。我看原文本意還是說“測量”與“檢定”時“測量誤差”之間的“代換”,實質還是測量器具(系統)的“穩

補充內容 (2017-7-30 17:02):
定性”。
史錦順 發表于 2017-7-30 10:48:27


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       都成先生文中說:“有些人不接受不理解不確定度的概念,甚至想全盤否定GUM”。
       都成所指的“有些人”,大概包括我。
       其實,我不是特例。國家計量院的錢鐘泰、馬鳳鳴,就是反對不確定度體系的名家。國家計量院的兩任院長潘必卿與童光球,都反對不確定度。再遠一點說,1993年初,國際計量委員會就“GUM”投票表決,18名委員,反對票16張(國家計量局轉發王大珩給國務院的報告)。那16張反對票,難道不說明問題嗎?不確定度體系一出臺,就遭到大多數世界級的計量權威的反對,不值得思考嗎?
       推行不確定度20多年了,走一走基層計量單位,隨時隨地都反映出計量人員對不確定度體系的疑問與不滿。是人們的“不理解”嗎?不,是不確定度體系的錯誤與弊病太多。就以本欄目來說,爭論與不同意見那么多,為什么?其根源是不確定度體系本身是錯誤的。
       本人最近寫了篇文章,準備上報。揭露不確定度體系的用得最多的五項基本公式全錯。錯誤的東西,為什么要維護?反對錯誤是正常的,是應該的。而故意掩蓋錯誤,那遲早要被釘在歷史的恥辱柱上。無知是可以諒解的,但不能裝糊涂。
-

       不確定度體系的錯誤有哪些?該文《引言》指出:
       立基于不可知論,哲學觀錯;定義跳槽、分類穿幫、對象與手段混淆,邏輯錯;估計代替計算、假設代替分析,方法錯;混淆兩類測量、混淆兩種誤差,測量模式錯;混淆兩種統計,統計方式錯。由此導致計量、測量的各種處理方法全錯。不確定度體系的一切,沒有任何可取之處。不確定度體系是害人誤事的偽科學。
       哲學問題、方法論問題,是不確定度體系錯誤的總根。但此類問題,有很深的社會根源,只能耐心探討,匡正并取得共識,有待時日。
       就具體學術內容而言,由于違反測量計量的多項基本法則,不確定度體系的最常用的五項基本公式全錯。如今,當家的測量計量導則、規范、規程,規定要用這些公式處理實際業務。這些公式是不確定度體系現實的、具體的危害。這些公式是廣大測量計量工作者日常工作必須面對的,急需澄清并糾正。本文著重揭示不確定度體系的公式錯誤。
       不確定度體系是名望不高的幾個美國人于上世紀80年代前后受命炮制的。基本的根據是“真值不可知”的哲學觀念。說“誤差不可求”、“準確度是定性的”,全盤否定在近代現代科學技術發展中功不可沒的誤差理論。八個國際組織輕率推廣不確定度,導致歪理盛行。不確定度體系對誤差理論的誣陷,是世界性的曲解,是歷史性的冤案。
-
       《引言》提到的“不確定度體系違反測量計量的多項基本法則”主要有以下幾條:


(1)真值可知法則
       真值是可知的。物理公式中的量值,都是真值。不確定度體系否定真值的可知性,是物理學的悖論。
量子理論的奠基人之一、不確定性原理提出者海森堡說:“不確定性原理不限制單一測量的準確度”。精密測量是對單一量的測量,單一量測量沒有準確度門限。誤差范圍可以無限縮小,因此真值是可知的。表明量子理論觀點的權威是海森堡的原著。當今測量計量界中的“不確定度(uncertainty)”,是冒用,是“狐假虎威”。
See W. Heisenberg, The Physical Principles of the Quantum Theory (tr. 1949); D. Lindley, Uncertainty (2007).

(2)誤差可求法則
       測量計量工作,不是一步就位,而必須是兩步走。測量與計量,二者有區別,但又必定聯系在一起,二者缺一不可。這是人類社會中,測量計量的兩步走法則。
       儀器的誤差范圍指標,在工廠被確定,在計量中被公證。制造與計量時確定儀器誤差范圍;人們用已知誤差范圍的儀器測量進行測量,在得到測得值的同時,是知道測得值的誤差范圍的。因此,不確定度體系質疑的“誤差不可求”,是個偽命題。

(3)等量代換法則
       等量代換是數理科學的重要方法。
       用x代表未知數,就可以建立方程求解,代數法比算術法容易多了。
       測量中廣泛應用等量代換。有廣義量對特定量的代換,標準量的真值對被測量的真值的代換。測量儀器用計量標準定標,確定了誤差范圍;此誤差范圍就是測量儀器測量被測量時的誤差范圍。這是實現標準量的真值(一般量)對被測量的真值(特殊量)的代換。
       誤差定義為測得值與被測量真值之差,既通俗又確切。這是誤差的物理意義。計量工作中以標準的真值代替被測量的真值來確定誤差,用了等量代換。
       測量者用測量儀器去測量,此時用測量儀器的誤差范圍的指標值來當做測得值的誤差范圍,這是冗余代換,合理而方便。

(4)“誤差量的絕對性與上限性”法則
       誤差量的大小,只論絕對值;誤差性能的表達,只論誤差絕對值的最大值。對計量標準、測量儀器,其性能標志是誤差范圍,即準確度。誤差元是誤差范圍的元素,是分析與推導公式的基礎。不確定度體系的“測量不確定度”,沒有構成元素,沒法分析,沒法推導公式。
       誤差量的絕對性與上限性的特點,決定了處理誤差問題的絕對性法則與上限性法則。取絕對值、取最大值,就可以推導出測得值區間公式、測量結果公式、誤差合成公式。

(5)兩類誤差區分法則
       系統誤差與隨機誤差,是客觀存在。區分系統誤差與隨機誤差是測量計量理論的基本點。不確定度體系否定兩類誤差的客觀存在,試圖把系統誤差都化成隨機誤差,違反兩類誤差區分法則,導致結果錯誤。

(6)對象與手段區分法則
       測量計量中,手段的作用與對象的作用同時存在。由于誤差量同量值本身比是小量,由微分原理可知,體現兩種作用的誤差量是代數和。通過選取儀器或計量標準,使其中之一忽略,則突出了另一項誤差。這樣就達到了區分的目的。
       計量檢驗中的合格性判別,必須分清對象與手段。計量檢驗的誤差是手段的問題。不確定度體系的合格性判別,手段的誤差混進了對象的因素,多計了,是不對的。
       微分操作,必須認清常量與變量。在計量中,測得值函數是常量。不確定度體系,對測得值(測得值函數)做微分,違反微分法則,導致手段與對象的混淆,在手段中加入對象的因素,造成錯誤。此錯誤影響普遍,急待糾正。

(7)兩類測量區分法則
       依據被測量的性質,測量有基礎測量(常量測量)與統計測量(對統計變量)之分。兩類測量,決定兩種截然不同的分散性表征量σ,決定兩種σ的區分法則。

(8)溯源法則;測量計量兩步走法則
       測量儀器的測得值、計量標準的量值,可以溯源到國家基準。
       測量計量是人類社會的有不同職責的兩類活動。計量是依靠計量標準,測定測量儀器的誤差,以判別儀器的合格性,就是公證測量儀器的性能指標。測量是使用已知誤差范圍的測量儀器,對特定被測量進行測量,以得到測量結果。
       兩步走,就必有兩個方程,兩個方程求解兩個未知量,必有解。

(9)兩類統計區分法則
       測量計量的統計,是“時域統計”,不是“臺域統計”。
       不確定度體系把儀器誤差范圍,視為隨機誤差,按均勻分布處理,是錯把“時域統計”當成“臺域統計”,由此出發的所有計算都錯了。

(10)“取方根”方法
       在誤差合成方法的推導中,不確定度體系用“方差法”。這對恒值的系統誤差,無效,因為常數的方差必為零。而用“方根法”,可以貫通系統誤差與隨機誤差。

(11)“交叉系數決定合成法”方法
       決定誤差合成方法的是“交叉系數”。不確定度體系與現代某些誤差理論書籍所用的“相關系數”,意義上有岐解,對系統誤差無法計算,只能靠“假設不相關”。靠“假設”,是偽科學。
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gonglex 發表于 2017-7-18 08:48:22
范老師的大作啊,謝謝分享
njlyx 發表于 2017-7-17 23:12:55
3.3節的內容可能值得斟酌?——

經典的“誤差理論”似乎主要關注“測量誤差”,通常不會將“被測量”自身的可能“散布”包含在結果的“誤差”指標中。對于文中第2章所給出“P=VI”的舉例信息,若按照經典“誤差理論”的方法處理,首先要做的一件事可能是要“決斷”:V、I之“測得值”的“散布”(兩個
‘(實驗)標準偏差’)究竟主要是由“測量誤差”引起的? 還是由被測量(V、I)自身的“隨機變化”引起的?

如果V、I之“測得值”的“散布”主要是由“測量誤差”引起的、而被測量(V、I)自身的“隨機變化”可以忽略不計——那么,兩個‘(實驗)標準偏差’應該分別與對應的MPEV相容——‘(實驗)標準偏差’對應的所謂“隨機(測量)誤差”是相應MPEV的一個分量,“誤差合成”應該不會這么“重疊”的計算。

如果V、I之“測得值”的“散布”主要是由被測量(V、I)自身的“隨機變化”引起的,那么,這兩個‘(實驗)標準偏差’只會用來計算(估算)“間接被測量”P自身“隨機變化”的“標準偏差”,“誤差合成”的“任務”是由兩個MPEV獲取(估算)P的“平均值”的“測量誤差”。

如果不是上述兩種“典型”情況,或是無法“決斷”,經典的“誤差理論”好像是“不能處理的”?——它似乎“不擅”處理“測量誤差”與“被測量自身變異”含混不清的問題?  現行的“不確定度”方法,看似“能處理”,其實.................

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