接 5# 3 誤差的概念 3.1 誤差概念的三個層次 A 誤差的物理意義。 誤差是測得值與被測量真值(準確值)之差。這對理解什么是誤差很重要,但由于被測量的準確值在通常情況下是不知道的,故不能直接按定義確定誤差,而要通過標準,間接而又符合定義地確定誤差。 誤差一語有雙重含義,通常誤差分析指誤差元,測量儀器誤差指誤差范圍。誤差范圍由誤差元構(gòu)成 B 誤差實驗值的測定。方法之一是用高一等級的標準測量儀器測同一被測量,得到相對準確值,測得值與相對準確值之差為誤差實驗值。方法之二,依據(jù)等量代換原理,用被檢儀器測量 上一級 標準器,測得值與標準器標稱值之差是誤差實驗值。 C 誤差計算。按誤差方程,從誤差實驗值計算誤差。(見《新概念測量計量學》第三章。) 三百年來,是按A、B來理解并計算誤差的,是基本正確的,但比較粗(略小。有了誤差方程,計算就精確了。 3.2 誤差工作的三種類型 A 誤差的分析、測量和確定。這是測量儀器研制者、制造廠的事。創(chuàng)造或選取測量方案,選用合適的標準,制造相應的比較器,對其進行誤差分析,逐項進行誤差分析,測量誤差,給出極限誤差,顧及各種可能情況,給出誤差范圍即準確度指標。新產(chǎn)品要經(jīng)過鑒定會評議,并應得到計量部門的批準。準確度要以產(chǎn)品規(guī)格的形式寫入產(chǎn)品說明書,它是廠家向用戶的保證書。 B 誤差指標的檢驗。測量儀器必須依計量法進行檢定,一般以一年為周期。檢定是對誤差進行測定,但測量的不是誤差范圍,而是判別誤差是否在誤差范圍指標內(nèi),因此不能以檢定結(jié)果作為測量儀器的指標。檢定由計量部門進行,開具檢定證書,有法定的權利與義務。檢定由國家授權。 C 誤差指標的應用。使用者根據(jù)需要按誤差指標選用儀器。要正確使用儀器,注意可能引入的附加誤差和環(huán)境影響。要按時送檢。至于測量儀器的固有誤差指標,由生產(chǎn)廠與計量部門負責,測量者不必一般也不可能敲定誤差。 3 誤差分析的三個步驟 A 建立測量方程(見《新概念測量計量學》第2章。) 要點:寫出所選測量方案的物理公式;將物理公式中各量標記測得值(加腳標m)、標稱值(加腳標o),寫出計值公式;聯(lián)合計值公式與物理公式(相除或相減),即得測量方程,解得測得值函數(shù)。(以前直接用物理公式分析,誤差值有正負號問題,而誤差范圍計算是相同的。) B 誤差分析。對測得值函數(shù)進行微分或小量計算,得到偏差表達式。 C 誤差合成。逐項測量系統(tǒng)誤差與隨機誤差,合成極限誤差(各系統(tǒng)誤差相加得系統(tǒng)誤差范圍,各隨機誤差均方合成為隨機誤差范圍。系統(tǒng)誤差范圍加隨機誤差范圍得綜合誤差范圍)再顧及使用條件下的極端情況,給出總誤差范圍。總誤差范圍稱準確度。
經(jīng)典誤差理論基本是正確的,應用是成功的。三百多年的近代科學技術發(fā)展,近代工業(yè)的成就,證明了這一點。但有兩點不足。出發(fā)點的邏輯和歸宿點的計算。本人的“新概念測量計量學”的第2章“測量方程的新概念”、第3章“誤差方程的新概念”,彌補了這些。
不確定度論一出世,為占據(jù)測量計量領域,首先否定真值,隨即對誤差概念進行誣陷。說:誤差等于測得值減真值,真值不可知,誤差不可求。近二十年來,隨著真值被貶,誤差概念蒙冤多時了。這是一次歷史性的誤解,一場世界性的冤案,該給誤差概念平反了。 不確定度論對誤差理論的指摘,實際是個佯謬。原來任何可用的測量儀器都是經(jīng)過制造時的定標和檢驗與計量部門的檢定的,測量儀器的誤差范圍是已知的,使用者按需要的準確度選用測量儀器,本已知道誤差范圍,還用得著去進行“測得值減真值”的操作嗎?一個小學生的幼稚問題,竟進了測量科學的殿堂! 筆者堅定地反對不確定度論,第一個理由就是不確定度論違背準確性法則。 我國時頻界,頂著推行不確定度的壓力,一直用準確度,并得到國家的批準,參見JJF1180-2007。佩服主起草人馬鳳鳴先生,謝謝批準這一法規(guī)的計量司領導。時頻計量界舉著準確度的旗幟,整個計量界都要舉起準確度這面旗幟。 令人奇怪的是不久前的一件事。今年4月份,網(wǎng)上竟有一份公報,是美國NIST(相當國家計量院)宣布其最新原子頻標的指標。 NIST-F2 is a caesium fountain atomic clock .The clock will replace NIST-F1, a caesium fountain atomic clock used since 1999. NIST-F1 has a fractional inaccuracy of less than δf/f < 5 × 10?16, the planned performance of NIST-F2 is δf/f < 1 × 10?16.(13 April 2011)
2011年4月13日消息:NIST-F2銫噴泉原子鐘將代替從1999年開始應用的NIST-F1銫噴泉原子鐘。NIST-F1的相對不準確度為δf/f < 5× 10^?16,而NIST-F2的設計指標是δf/f < 1 × 10^?16。
請看,美國的最高標準,指標是inaccuracy(不準確度)。美國的NIST是不確定度論的提出者,宣傳推廣者,一再聲稱不許用不準確度。到了2011年4月,竟公然用不準確度(對應的褒義詞是準確度)??磥恚瑴蚀_性這一法則可也厲害。測量計量,繞來繞去還得講準確性,不講說不清啊! 提出不確定度論的GUM,一再說明,不確定度與真值無關,不確定度與誤差無關。但事實上,離開真值的概念,離開測得值與真值的差距誤差,是談不清測量計量問題的。彎子繞了20年,到2008年的VIM第三版,包含區(qū)間條款,又定義為包含真值的區(qū)間。不確定度論再繞舌頭,真值的概念、準確性的概念終究是繞不開的。真值是客觀存在,否定不了;準確性是測量計量的第一法則,違反不得。 |