測量儀器修正使用，儀器的測量不確定度是什么？

現(xiàn)在一個普遍的說法，測量儀器利用校準結果進行修正使用，測得值的不確定度就是校準得到的修正值的測量不確定度。

對于實物量具，這是對的。

對于非實物量具，這是錯誤的。

原因如下：

校準結果可能是這樣的：



補充內容 (2023-2-21 08:48):
感謝140#廣州小法 提供的證書實例，在174#提供了進一步的說明

大家希望修正后的情況是這樣的：

實際上，修正后的情況是這樣的：
因為修正值也是測不準的。修正后系統(tǒng)誤差為零是不可能的。

這對于有些測量設備是有用的。例如使用1年后的測長儀，示值誤差超過最大允許誤差

經(jīng)過校準，發(fā)現(xiàn)誤差很大，經(jīng)過修正，誤差變小，再次校準，考慮測量不確定度后，示值誤差優(yōu)于最大允許誤差。
這時，在測得值的不確定度評定中，儀器引入的測量不確定度應使用MPE，而不是”校準結果的測量不確定度“U"
MPE作為儀器引入的測量不確定度分量，當然要經(jīng)過轉化后使用。

您這個表述，個人認為是不準確的。

第一，您圖中表示的，只是單次測量結果的不確定度，而不是平均值的測量結果的不確定度。

其次，修正都是單向修正，不可能是雙向修正(如2樓示圖中，有的測量結果向上修正，有的測量結果向下修正)。

第三，“示值誤差的不確定度”不是以理想的0誤差為中心的，而是以實際誤差(誤差的平均值)為中心的。它實際上已經(jīng)涵蓋了修正不完善的不確定度。理想的0誤差，那是人們約定的常數(shù)，不存在不確定度。

修正僅僅是將這組測量結果的所有測得值，向右平移了“修正值”個單位(綠色曲線)，“測量結果的不確定度U”并沒有發(fā)生改變。

路云 發(fā)表于 2022-11-20 00:35
您這個表述，個人認為是不準確的。第一，您圖中表示的，只是單次測量結果的不確定度，而不是平均值的測量結 ...

第一，您圖中表示的，只是單次測量結果的不確定度，而不是平均值的測量結果的不確定度。

怎么看出來的？圖中橫軸是示值。每一個點可以是不同示值的平均值。

其次，修正都是單向修正，不可能是雙向修正

修正是使系統(tǒng)誤差修正為零。系統(tǒng)誤差有正有負。

第三，“示值誤差的不確定度”不是以理想的0誤差為中心的，而是以實際誤差(誤差的平均值)為中心的。

3樓表達的是這個意思。1樓和3樓圖分別表達了您圖中的意思。


我討論中關注的是“量儀”，是非實物量具。

davidow 發(fā)表于 2022-11-20 15:02
第一，您圖中表示的，只是單次測量結果的不確定度，而不是平均值的測量結果的不確定度。

怎么看出來的？ ...

怎么看出來的？圖中橫軸是示值。每一個點可以是不同示值的平均值。

討論問題，無需將問題復雜化，沒有必要用不同的被測量值來討論。只需對一個被測量值的多次測量結果進行討論分析，討論修正與不修正的情況在坐標圖上的展示足矣。

修正是使系統(tǒng)誤差修正為零。系統(tǒng)誤差有正有負。

你這么說就沒有討論的意義了，那這與“隨機誤差”又有什么區(qū)別呢？不同的測量點，誤差當然有可能會有正負，但各點的絕對不確定度的大小也是不相同的。“系統(tǒng)誤差”與“隨機誤差”的最大區(qū)別就是有規(guī)律性。對于非實物量具而言，通常都要求呈線性關系，而不是你1樓圖中所示的隨機狀。

3樓表達的是這個意思。1樓和3樓圖分別表達了您圖中的意思。

你1樓3樓也好，2樓4樓5樓也罷，所有示圖間的差異，就是準確度的“示值誤差”不同(已修正與未修正)，修正前后的“測量結果的不確定度”大小沒有任何變化。

路云 發(fā)表于 2022-11-20 15:58
怎么看出來的？圖中橫軸是示值。每一個點可以是不同示值的平均值。討論問題，無需將問題復雜化，沒有必要 ...

討論問題，無需將問題復雜化，沒有必要用不同的被測量值來討論。

圖示是一臺非實物量具的修正概念。由于實物量具的修正使用沒有異議，而非實物量具的修正和使用情況與實物量具有差異，特拿來討論。

系統(tǒng)誤差有正有負。
是我沒有說清楚嗎？對于非實物量具的同一個校準點，其系統(tǒng)誤差是一個值，但是可能是正的，也可能是負的。對于一臺非實物量具需要校準多個校準點，總體來看，各校準點的系統(tǒng)誤差可能有正有負，這并非隨機誤差。不同校準點之間系統(tǒng)誤差的大小和符號，并不是系統(tǒng)的，特別是修正后的殘余系統(tǒng)誤差，不同點之間的關系是隨機的。否者修正是無效的。

修正前后的“測量結果的不確定度”大小沒有任何變化。
是的，在一個校準實驗室進行校準，修正后進行再校準，其校準結果的測量不確定度是不會變化的。
您在別的回復中一再強調，校準結果的測量不確定度不會隨著修正或不修正變化。這一點我是同意的。但是修正或不修正對使用這臺（非實物量具）測量儀器進行測量，得到的測量結果的不確定度是會發(fā)生影響的。這就是第4樓和第5樓所要表達的含義。

關于示值最大允許誤差
同時，這里再解釋一下，第1樓的最大允許誤差可以認為是出廠指標，由生產(chǎn)商制定。第4、5樓的最大允許誤差是測量過程設計的指標，由用戶規(guī)定。第5樓顯示的是修正后滿足使用要求，可以使用。如果修正后仍然象第4樓一樣，就不能投入預期的應用。

從第5樓可以看出：
1. 如果修正后就以校準結果的測量不確定度作為下一級測量不確定度評定的“測量儀器的測量不確定度”，顯然低估了測量儀器的影響。
2. 測量過程設計規(guī)定測量儀器的最大允許誤差，如果通過校準，確認測量儀器在考慮了測量不確定度后滿足設計要求，就可以使用。由于這個最大允許誤差是設計時的規(guī)定，所以這個測量過程的測量結果，其中的測量不確定度不會重新進行評定，儀器引入的測量不確定度分量由“最大允許誤差”轉化而來。
3. 如果不是通過測量過程設計規(guī)定測量儀器的最大允許誤差，通過校準后的示值誤差+測量不確定度規(guī)定最大允許誤差，那么風險在于，下次校準（無論復校周期是多長）就可能出現(xiàn)超差現(xiàn)象。
4. 如果以校準結果的測量不確定度作為下一級測量不確定度評定的“測量儀器的測量不確定度”，除非系統(tǒng)誤差完全被修正，如第2樓所示，并且以確定修正值完全相同的方法得到測得值，并且測得值的重復性與校準時完全一樣，否則評定的測量不確定度是不成立的。

補充內容 (2022-11-21 19:04):
圖示的最大允許誤差，可以是生產(chǎn)商發(fā)布的，也可以是用戶規(guī)定的。用戶規(guī)定的可能比生產(chǎn)商規(guī)定的大，也可能小。

樓主過于憂慮了。
1、修正值是對計量標準的測量值進行修正，達到更準確的目的，沒有直接影響到不確定度；
2、根據(jù)試驗規(guī)定的儀器最大允許誤差，是以合適的計量標準所能達到最劣的不確定度來確定的，而不是認為的提高技術指標。所以只要計量標準符合要求，出現(xiàn)超差的可能性很小。
3、系統(tǒng)誤差不可能完全修正，所以評定時應以合理的方式確定，而不是引入了修正值就一定用修正值的不確定度。

請不要物理問題變成一個語文文字游戲

davidow 發(fā)表于 2022-11-21 07:33
討論問題，無需將問題復雜化，沒有必要用不同的被測量值來討論。

圖示是一臺非實物量具的修正概念。由于 ...

對于非實物量具的同一個校準點，其系統(tǒng)誤差是一個值，但是可能是正的，也可能是負的。對于一臺非實物量具需要校準多個校準點，總體來看，各校準點的系統(tǒng)誤差可能有正有負，這并非隨機誤差。

這個不用解釋，誰都清楚。某一點的系統(tǒng)誤差估計值(或修正值)一旦確定，就不可能改變。所以你只需對任意一點的檢測數(shù)據(jù)進行分析表述，其他點都一樣。

特別是修正后的殘余系統(tǒng)誤差，不同點之間的關系是隨機的。

所謂“殘余系統(tǒng)誤差”，實際上就是“綜合誤差”的“隨機誤差”部分。它才是真正引起“測量結果不確定度”的來源之一(即以“系統(tǒng)誤差估計值”為中心的離散區(qū)間半寬度)。

是的，在一個校準實驗室進行校準，修正后進行再校準，其校準結果的測量不確定度是不會變化的。

但是修正或不修正對使用這臺(非實物量具)測量儀器進行測量，得到的測量結果的不確定度是會發(fā)生影響的。這就是第4樓和第5樓所要表達的含義。

這個不僅僅是在校準過程，任何測量過程都是一樣的。你只進行了一組測量，不存在修正后進行再校準的說法。用該(非實物量具)測量儀器也一樣，用它對某量進行多次測量，得到一組測量結果(修正前)，取其“平均值(修正前)”作為最終測量結果。現(xiàn)在還是對這組測量結果進行修正，得到修正后的測量結果及其“平均值(修正后)”。修正前后的兩組“測量結果”(包括修正后的各測得值和平均值)，除了準確度不同，整個測量過程的人、機、料、法、環(huán)完全相同。你告訴我，什么因素導致“測量結果的不確定度”發(fā)生變化？

同時，這里再解釋一下，第1樓的最大允許誤差可以認為是出廠指標，由生產(chǎn)商制定。第4、5樓的最大允許誤差是測量過程設計的指標，由用戶規(guī)定。第5樓顯示的是修正后滿足使用要求，可以使用。如果修正后仍然象第4樓一樣，就不能投入預期的應用。

測量過程設計的指標，實際上就是測量設備使用場合，對所使用的測量設備的預期使用的計量要求。通俗地說，就是測量設備的“合格判據(jù)”，不是法律法規(guī)(檢定規(guī)程)規(guī)定的“法定計量要求”。您說“如果修正后仍然象第4樓一樣，就不能投入預期的應用。”那是指“誤差”不滿足預期使用的計量要求，不是“不確定度”的問題，“不確定度”的大小并沒有改變。這種情況你修不修正，“誤差”都不滿足要求，跟不確定度沒關系。是偏移性的“準確度”的問題，不是離散性的“可靠度”問題，后者是不能通過修正的手段來改善的。

這種問題無需再次討論，也只有論壇蠢貨會說出， 儀器不修正使用，評定時依然采用不確定度來計算分量！！！！

理屈詞窮無言以對，14樓的蠢豬就識相閉嘴滾遠一點吧。不要在這里篡改原義編造謠言胡說八道。我的觀點一直都是：當已知儀器不確定度的情況下，無論是否修正測量，都可以直接引用該儀器溯源證書給出的儀器的不確定度，作為下一級測量過程，由該儀器引入的不確定度分量。

感謝樓主分享

感謝樓主分享！這個只是比較高深啊！

路云 發(fā)表于 2022-11-25 17:53
理屈詞窮無言以對，14樓的蠢豬就識相閉嘴滾遠一點吧。不要在這里篡改原義編造謠言胡說八道。我的觀點一直都 ...

見

卡尺的分辨力是0.01mm，不確定度可以達到0.007mm嗎?
http://www.bkd208.com/forum.php?mo ... 8&fromuid=35018
(出處: 計量論壇)

之 54樓

十年砍柴2022 發(fā)表于 2022-12-1 14:37
感謝樓主分享！這個只是比較高深啊！

只是基本概念。但是確實現(xiàn)在有一些不同的理解。這些理解互不相容，必然其中有誤。這里討論的目的是找出正確的理解，避免量傳中的錯誤，最終避免計量造成的經(jīng)濟損失。

davidow 發(fā)表于 2022-12-2 08:12
只是基本概念。但是確實現(xiàn)在有一些不同的理解。這些理解互不相容，必然其中有誤。這里討論的目的是找出正 ...

您按照“誤差”與“不確定度”的概念，分別在出具的證書/報告中給出，我想沒有誰會看不明白，也不可能會造成什么經(jīng)濟損失。相反，您將“誤差”與“不確定度”攪合在一起，更容易導致客戶一頭霧水。

試想，在不確定度未引進我國之前，你把儀器的“實際誤差”與“示值變動性”加在一起，以“實際誤差+示值變動性”作為最終的“儀器示值變動性”報告給客戶行不行？

路云 發(fā)表于 2022-12-2 15:47
您按照“誤差”與“不確定度”的概念，分別在出具的證書/報告中給出，我想沒有誰會看不明白，也不可能會造 ...

非常遺憾，討論了這么久，您還沒有明白我提出的觀點。

您說對了一半。

對于實物量具而言，通過校準，給出其量值和測量不確定度，這時候，符合了您所述的，不要將誤差和不確定度混在一起。我們評價這個量值的好壞，通過不確定度就可以了。

您沒有理解的另一半：

對于非實物量具（量儀），實驗室校準僅是校準的第一步。這時候沒有量值被測得。我們用量儀對已知量值的計量標準進行測量，看到儀器的示值與已知量值有差異，我們稱這個差異為示值誤差。示值（或示值誤差）不是一個量值，被測的量值不用這臺被校準儀器測量就已知了。校準的第一步僅確認一下，被校準的儀器示值誤差在最大允許的范圍之內。如果超差了，需要修正，修正后，再確認一下，被校準的儀器示值誤差恢復到最大允許的范圍之內了。

例如，校準千分尺時，用千分尺測量一塊20mm的量塊，量塊的參考值為20.0008mm，千分尺示值為19.999mm。19.999mm不是量塊的量值。當認為這把千分尺合格（示值誤差在最大允許誤差范圍內），并根據(jù)測量程序設計方案，在特定條件下使用這把千分尺測量工件時，評定得到其測量不確定度為U=0.005mm，k=2（校準的第二步）。通過實際測量活動，得到零件尺寸為18.756mm時，我們認為這個值是零件尺寸的測得值。零件尺寸18.756mm，U=0.005mm，k=2是測量結果。

由于校準的“新”定義至今沒有得到大家的接受，我整理出上述解釋和示例，供大家參考。如果不理解上述介紹，您會永遠在誤差和不確定度之間徘徊。

看大神們華山論劍真精彩，長知識！

十年砍柴2022 發(fā)表于 2022-12-3 15:22
看大神們華山論劍真精彩，長知識！

謝謝！大家一起討論，共同學習！

您的支持是最大的鼓勵！

davidow 發(fā)表于 2022-12-3 15:19
非常遺憾，討論了這么久，您還沒有明白我提出的觀點。

您說對了一半。

您沒有理解的另一半：

對于非實物量具（量儀），實驗室校準僅是校準的第一步。這時候沒有量值被測得。我們用量儀對已知量值的計量標準進行測量，看到儀器的示值與已知量值有差異，我們稱這個差異為示值誤差。示值（或示值誤差）不是一個量值，被測的量值不用這臺被校準儀器測量就已知了。校準的第一步僅確認一下，被校準的儀器示值誤差在最大允許的范圍之內。如果超差了，需要修正，修正后，再確認一下，被校準的儀器示值誤差恢復到最大允許的范圍之內了。

已知量的量值憑什么說它不是量值？非要對未知量的測量結果才叫“量值”嗎？這是哪家的規(guī)定呀？難道用國家基準對省級計量標準的校準、省級計量標準對地市級計量標準的校準、地市級計量標準對企事業(yè)單位的最高計量標準的校準，企事業(yè)單位的最高計量標準對其使用的工作計量標準的校準，校準鏈上的這么多級校準都不叫“校準”嗎？企事業(yè)單位用工作計量標準校準工作計量器具還不叫“校準”，非得到用工作計量器具對未知量值的測量后，才叫形成完整的校準嗎？這完全就是對“校準”定義的曲解。只有對已知量的測量，才能獲得“示值誤差”，有了“示值誤差”(或“修正值”)，就能夠通過“示值”獲得最終測量結果的關系了。

關于修正，并不是說超差了才需要修正，不超差就不可以修正。修正操作與超不超差沒有任何關系。按照“檢定”的理念，超差了就不允許用(不存在修正使用)，不超差(合格)才允許使用。在合格的狀態(tài)下，可以不修正使用，也可以修正使用。校準的理念就是修正使用，儀器是否超差，沒有嚴格地限定，只要儀器復現(xiàn)量值的不確定度足夠小，就能夠獲得準確、可靠的測量結果。至于最末一級對未知量的測量，可以采用檢定的理念做不修正測量，也可以采用校準的理念做修正測量，就看測量者可接受的風險承受能力了。

由于校準的“新”定義至今沒有得到大家的接受，我整理出上述解釋和示例，供大家參考。如果不理解上述介紹，您會永遠在誤差和不確定度之間徘徊。

我認為我沒有在誤差和不確定度之間徘徊，我對誤差和不確定度概念與功能的理解非常明確與清晰，從沒有將兩者攪合混淆在一起討論。

路云 發(fā)表于 2022-12-4 18:16
您沒有理解的另一半：對于非實物量具（量儀），實驗室校準僅是校準的第一步。這時候沒有量值被測得。我們 ...

已知量的量值憑什么說它不是量值？

作為計量標準的實物量具的參考值作為已知值當然是量值，但是它不是由被校準的量儀賦予的。所以被測量儀的示值只是為了確定其示值誤差的過渡性中間值，不是被測量儀的值。比如測量范圍為0-25mm的外徑千分尺，其值是在0-25mm范圍內無數(shù)點。用它測量參考值20.0008mm的量塊，得到示值為19.9999mm，不能說量塊的量值變成了19.9999mm。