與不確定度論爭辯

          準確度之歌

  不確定度論（UA）貶斥經(jīng)典測量學(xué)（CA）, 起步點是否定真值、誤差、準確度等幾個基本概念。其實這些經(jīng)典概念是正確的，經(jīng)過了三百多年的歷史考驗，應(yīng)用是成功的。而UA概念含糊，邏輯混亂，表征混沌。它一出世，就遭到很多人反對。一次，國際計量委員會投票，18個委員，16人投的是反對票。從1993年起，國際計量局接受美國人的建議，推行UA，廢棄CA。這是一起以斜壓正的世界性的冤案。為了追求真理，為了測量計量科學(xué)的正常發(fā)展，筆者呼吁：為真值正名，為誤差平反，為準確度恢復(fù)名譽。

測量講究準確，準確是測量的精髓；計量以標準的準確監(jiān)督測量儀器的準確，準確是計量的命脈。準確，我們的追求，準確，我們的旗幟！

1 基本概念    準確度就是所指量與參考量的符合一致的程度。測得值與被測量真值的符合程度，叫測量準確度，標準的標稱值與實際值的符合程度叫標準的準確度。變量測量中量值與標稱值（或要求值）的符合程度，叫量值準確度。

符合一致的程度用偏差范圍（誤差范圍）來表征。測量準確度就是測量的誤差范圍，標準的準確度就是標準的偏差范圍，測量儀器的準確度就是測量儀器的誤差范圍。測量儀器的誤差范圍是這樣形成的：諸誤差元，包括理論分析的、實驗測得的，各系統(tǒng)誤差與隨機誤差合成為極限誤差，再加估計可能的誤差，即把極限誤差擴大并湊整成誤差范圍，這個誤差范圍就是準確度。準確度作為測量儀器的基本性能寫入產(chǎn)品說明書，產(chǎn)品證書，這是生產(chǎn)廠家對用戶的保證書，因此一般都留有余地。筆者工作所及，測量進口的精密測量儀器數(shù)百臺次，這些儀器的準確度指標都留有余地，越是著名廠家，余地越大。

2  UA說準確度是定性的   GUM引VIM先說“真值按其本性是不可確定的”，于是論斷“‘準確度’是個定性的概念”。話雖簡單，卻一舉虛化了應(yīng)用極廣的準確度，從此，只可以含糊地稱說準確度，不準許給出準確度的具體量值。

3為準確度辯護    說準確度是定性的，不能定量，這是一個極其武斷又完全不符合歷史與現(xiàn)狀的論點。準確度用誤差范圍來表征，準確度就是誤差范圍。一般講誤差，是統(tǒng)稱，包括誤差元與誤差范圍。誤差分析時講的是誤差元，表達測量結(jié)果的是誤差范圍。大量的測量儀器文獻，都在表達一個意思：測量儀器的準確度就是由系統(tǒng)誤差與隨機誤差合成并擴大的、湊整的誤差范圍。大量的測量儀器都用準確度來表明性能，隨便翻翻儀器手冊，隨處都寫著準確度量值，怎能說不能用數(shù)值表達。

4 準確度旗幟還在飄揚     UA是美國人提出的，可就在美國，也不免碰壁。 我們考察一下美國的一家著名的生產(chǎn)精密電子測量儀器的公司，現(xiàn)稱Agilent公司，原是HP公司的一部分，它的產(chǎn)品5071A   銫束原子頻標（小銫鐘）就標    Accuracy：±5×10-13  （-13是指數(shù)）    1982年到2009年都這樣標。Accuracy 就是準確度。你說準確度不能定量，美國最準確的商品儀器（大銫鐘更準，但不賣）偏偏給出準確度的定量指標，。

我國也有高舉準確度旗幟的。中國計量科學(xué)研究院研制的銫原子頻標（大銫鐘），獲國家獎時，標為：準確度5×10-15（-15是指數(shù)）。怎說準確度不能定量？

確實有不少廠商使用準確度作為指標。關(guān)鍵是準確度如何定義。如果“準確度用誤差范圍來表征，準確度就是誤差范圍”，現(xiàn)在的VIM中使用最大允許誤差作為定量的指標，表示準確度。即定性表征準確度時，說準確度高或低。定量表征準確度時，可以使用最大允許誤差。
Agilent公產(chǎn)品5071A銫束原子頻標（小銫鐘）的Accuracy：±5×10-13（-13是指數(shù)）是什么意思呢？相對誤差？最大允許誤差？還是誤差？沒有單位，可以認為是相對誤差。但是由于是不確定的，有正負號的，只能認為這是最大允許的相對誤差，而不是可以進行修正的相對誤差值。
總之，我理解，新的理論體系希望用唯一的表達方式對計量學(xué)進行表達。

術(shù)語定義本來就是人給的。當(dāng)初古人如果把鴨子定義為桌子，把桌子定義為鴨子，桌子就是有生命的了。但是一旦把有生命的那個定義為鴨子，就不能再稱沒有生命的桌子為鴨子了。誤差、誤差限、準確度、不確定度的定義也是一個道理。
       以某測量范圍至1MPa的壓力表為例。如果標準表在0.6MPa時壓力表顯示0.608MPa，我們稱該表示值誤差為0.008MPa，或者引用誤差為0.8%。這就是誤差的概念，誤差是一個定值，在數(shù)軸上為一個點。
       但是我們絕對不能說所有的測量范圍至1MPa的壓力表示值誤差都是0.8%，這就引出了誤差限即最大允許誤差的概念。因此檢定規(guī)程規(guī)定在誤差限±1%之內(nèi)的屬于同一個等級的壓力表。這個等級總是要給個名字吧，于是才又引出了準確度的概念。檢定規(guī)程就把這個誤差限±1%之內(nèi)的壓力表定義為準確度等級1級。
       但是同樣準確度等級為1級的壓力表、量塊、熱電偶卻并不是全部定義為誤差限±1%之內(nèi)，所以準確度不是定量的概念，它只能是定性的概念。1級量塊比2級量塊準確度高，1級壓力表比1.6級壓力表準確度高。
       當(dāng)然有的人，有的測量設(shè)備生產(chǎn)廠，甚至是有的技術(shù)標準錯用名詞術(shù)語的情況也時有發(fā)生，但是我們決不能因此就說他們對。5071A銫束原子頻標（小銫鐘）的Accuracy（準確度）：±5×10-13（-13是指數(shù)），當(dāng)然是錯誤的標注。±5×10-13（-13是指數(shù)），實際上是誤差限的概念，表示了誤差所處的區(qū)間。中國計量科學(xué)研究院研制的銫原子頻標（大銫鐘）標注的準確度也是個誤差限的概念，表示誤差在那個區(qū)間內(nèi)。因為只有這個寶貝，應(yīng)該說無法再分個高低，也就不存在準確度等級的問題，只存在誤差限的問題。
       還是那句話，測量設(shè)備的特性不存在不確定度，只存在定量的誤差和誤差變化區(qū)間以及定性的準確度等級。只有測量結(jié)果的特性才存在不確定度，由此可以引申到測量過程的特性存在著不確定度。

準確度和準確度等級也是2個不同術(shù)語。
準確度是定性的概念，對同樣的計量器具，可以比較準確度的高低。
對不同準確度的計量器具，可以使用一些計量特性的最大允許誤差劃分等級，這就是準確度等級。

樓上規(guī)矩灣錦苑所說的“ 檢定規(guī)程就把這個誤差限±1%之內(nèi)的壓力表定義為準確度等級1級。”那么為什么校準證書上誤差限為±1%的證書不能定級為1級。

樓上規(guī)矩灣錦苑所說的“ 檢定規(guī)程就把這個誤差限±1%之內(nèi)的壓力表定義為準確度等級1級。”那么為什么校準證 ...
yyy112082 發(fā)表于 2010-11-16 08:40

那是因為執(zhí)行了校準，而不是執(zhí)行檢定。
       按JJF1001術(shù)語規(guī)定，執(zhí)行檢定，一定要進行合格與否的判定，即一定要“查明和確認計量器具是否符合法定要求”。校準的關(guān)鍵是賦值，要“確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值，或?qū)嵨锪烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)所代表的量值”，執(zhí)行校準，就可以不必判定合格與否。測量設(shè)備是否可用，留給使用單位自己進行計量確認。
       例如一只1.6級測量上限1MPa的壓力表，假如最大示值誤差為在0.6MPa時示值誤差0.008MPa，當(dāng)執(zhí)行檢定時，我們應(yīng)該判定該表為合格1.6級，雖然也滿足1級壓力表要求，但不能判定為合格1級。而當(dāng)校準時，給出的校準結(jié)果是“最大示值誤差：在0.6MPa時示值誤差為0.008MPa”。使用單位可根據(jù)測量過程的計量要求來確認這只表是否可用。測量過程要求使用1.6級壓力表時，該壓力表可用，簽發(fā)計量確認合格標識。測量過程要求使用1級壓力表時，該壓力表雖然并不是1級，但是仍然可用，還應(yīng)該簽發(fā)計量確認合格標識。
        一只0.4級測量上限1MPa的壓力表，假如最大示值誤差為在0.6MPa時示值誤差0.008MPa，當(dāng)執(zhí)行檢定時，我們應(yīng)該判定該表不合格，雖然該表符合1級要求，我們卻不能判定為合格1級，因為它明明標注為0.4級。而當(dāng)校準時，給出的校準結(jié)果同樣是“最大示值誤差：在0.6MPa時示值誤差為0.008MPa”。使用單位可根據(jù)測量過程的計量要求來確認這只表是否可用。測量過程要求使用0.4級壓力表時，該壓力表不可用，簽發(fā)計量確認禁用標識。測量過程要求使用1級壓力表時，雖然該表不符合0.4級要求，由于校準結(jié)果說明該壓力表仍然可用，仍可簽發(fā)計量確認合格標識。

回復(fù) 4# davidow

       正如你所說，準確度和準確度等級的確是兩個不同的概念，簡單地說，準確度等級是準確度高低區(qū)分的一種表示。對測量設(shè)備而言，有的分為1、2、3級，有的分為1、2、3等，有的分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，有的分為……。甚至有的就把等和級合并，直接叫某某等級，而不叫某級或者某等，無非是個準確度高低區(qū)分的符號而已。
       1級壓力表引用誤差的允許值在1%之內(nèi)，1級量塊卻并不是1%，Ⅰ級衡器又是另一種誤差限規(guī)定。因此，至于準確度高低的定量區(qū)分，還是要用“誤差限”（誤差允許范圍），誤差和誤差限才是定量的計量特性。把誤差處在某個誤差限之內(nèi)的劃分為一個準確度等級，處在另一個誤差限內(nèi)的劃分到另一個準確度等級。

回復(fù) 5# yyy112082


    校準證書不能一結(jié)論，所以不能定級，

人為因素居多

記得某位名人說過“在自然科學(xué)領(lǐng)域，只有能用數(shù)學(xué)公式表達的科學(xué)才是真正的科學(xué)”，估計是不確定度因為數(shù)學(xué)復(fù)雜度提高的緣故才被認可。

回復(fù) 6# 規(guī)矩灣錦苑


    這位老兄實在是高人。

回復(fù) 10# lgl_2005


    印象中看到過這樣的疑問：是不是所有的自然規(guī)律都能用數(shù)學(xué)工具來表達？

回復(fù) 12# jinsinfo


    呵呵，當(dāng)然不是了。不過一直在逐步完善中。

回復(fù) 13# lgl_2005

那本書的作者敘述了科學(xué)工作者一直以來對自然規(guī)律探索做著不懈的努力，不斷發(fā)展著數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科，并且在發(fā)現(xiàn)新的問題時總是試圖用數(shù)學(xué)工具來描述和推斷其規(guī)律，數(shù)學(xué)模型越來越復(fù)雜，因此就有很多人產(chǎn)生了“是不是所有的自然規(guī)律都能用數(shù)學(xué)工具來表達？”這樣的疑問。

呵呵，這個也正常，難免會產(chǎn)生這個疑問，估計爭論1萬年也不會有結(jié)果，也許是螺旋式上升吧。