系統(tǒng)誤差最重要——九論不確定度論

               系統(tǒng)誤差最重要——九論不確定度論

                                                                史錦順

計量人員都知道，測量儀器或計量標準的誤差，主要是系統(tǒng)誤差。

令人遺憾的是，以往大量的講誤差理論的書籍，講的主要內(nèi)容是隨機誤差。其原因是隨機誤差的規(guī)律比較系統(tǒng)，重點突出。真值、測得值、平均值、方差、標準方差、貝塞爾公式；單值的標準偏差、平均值的標準偏差；誤差、極限誤差，隨機誤差的傳遞公式等。隨機誤差的減小方法也簡單：多測幾次求平均值。

而系統(tǒng)誤差呢，多種多樣，各有各的樣。比較難講。有些書，如肖明耀、劉智敏講誤差理論的書都講了較好的關(guān)于系統(tǒng)誤差的內(nèi)容。本該大大加強，可惜，現(xiàn)在是不確定度論當?shù)溃麄兡兀慷际俏业呐笥眩Ｋ麄儼盐蘸醚芯康姆较颉?/font>

搞過些標準與測量儀器的設計，就會明白：系統(tǒng)誤差比隨機誤差重要，重要得多，說重要十倍、二十倍都不算過。

計量標準的改進提高，測量儀器的改進提高，主要是系統(tǒng)誤差的減少。以我的主業(yè)時頻計量來說，頻率測量從依靠RC振蕩器（1E-3）到石英諧振器（1E-6）到原子躍遷（1E-10以上），就是系統(tǒng)誤差的減小。石英晶振的短穩(wěn)可以極好，即隨機誤差很小，但它有漂移，即系統(tǒng)誤差大，比不過最低檔的銣原子頻標。氫原子頻標穩(wěn)定性比銫原子頻標好得多，但因氫頻標有一項系統(tǒng)誤差（壁移效應）而把基準的位置留給了銫頻標。我國的銫基準5年前計量院已達到5E-15的水平。

系統(tǒng)誤差重要，重要到什么程度呢，任何一項顯著降低系統(tǒng)誤差的技巧，都是一項發(fā)明。有人說，說是發(fā)明，夸大了吧。我告訴你，在計量行業(yè)，而又僅僅是頻標領域，我知道的就有兩位獲得諾貝爾獎。他們是湯斯（1964，量子振蕩器，氨分子頻標）、拉姆齊（1989，雙腔選態(tài)，銫原子頻標）。他們的貢獻，說到底就是大幅度地減小計量標準的系統(tǒng)誤差。

我們可以逐件地仔細分析一下我們的計量標準和測量儀器，哪一件都是系統(tǒng)誤差為主的。一般來說，系統(tǒng)誤差都占到七成以上，許多則占到九成以上。

計量研究院的標準研制者們，儀器研究所的研制者們，注意點與精力都是集中在系統(tǒng)誤差上。隨機誤差不能不顧及，但主攻方向是系統(tǒng)誤差。

我們的計量檢定業(yè)務，主要針對的也是系統(tǒng)誤差。隨機誤差一般表現(xiàn)為測得數(shù)據(jù)的抖動，這是自己可以發(fā)現(xiàn)，并可以通過增大測量次數(shù)取平均值而減小的。系統(tǒng)誤差則不能自查，必須送檢，用高一級的標準才能發(fā)現(xiàn)、鑒別。

這樣重要的系統(tǒng)誤差，不確定度論是怎樣看待和處理的呢？

第一 漠視。講不確定度的GUM,沒有關(guān)于系統(tǒng)誤差的內(nèi)容。

第二 搪塞。GUM說，系統(tǒng)誤差修正之后怎樣怎樣，就是說不確定度論的前提是系統(tǒng)誤差先要修正。這是搪塞。絕大多情況下，系統(tǒng)誤差不便修正，甚至是不能修正。我從事的頻率計量，以及干過七年的電子計量，都不搞修正。我們有個共識，有時修正不如不修正。我知道，某些行業(yè)，包括計時，是進行修正的，但不確定度論，把修正當做前提，不去處理系統(tǒng)誤差的事，一則是其敷衍塞責，一方面也表現(xiàn)了它的無能。

第三 胡評。系統(tǒng)誤差畢竟是客觀存在，而且是計量的主要對象，不確定度論在實際評定中又不能不處理，于是別出心裁地一律用處理隨機誤差的辦法來處理系統(tǒng)誤差。這是胡評。

第四 偷用。也許有人說，我們評定不確定度時是引用儀器誤差的，這一項包含有系統(tǒng)誤差。是的，目前在這樣作。從不確定度的思想體系來說，是不允許這樣做的。我國計量領導部門一位計量專家說過：“遺憾的是，GUM的一個例中，引用了儀器誤差”，這就是說，按思想體系的純粹性和一貫性，用不屬于不確定度體系的誤差來評定不確定度，是不當?shù)模峭祿Q。

第五 不準說。一位網(wǎng)友寫到：“誤差概念不讓使用的那些日子（指上級宣貫不確定度時）很難過，說話都不知道怎么表達測量值與實際值的偏離意思，因為系統(tǒng)誤差確實不能用測量不確定度概念正確表達，讓別人正確理解”。

那樣重要的系統(tǒng)誤差，竟不讓說，真不講理。

計量測量領域最重要的系統(tǒng)誤差，不確定度論不去處理，也無能處理。這說明：不確定度論無用。