測量儀器的真值代換-評VIM第3版(5)

                           測量儀器的真值代換-評VIM第3版(5)

-

                                                                                                     史錦順

-

測量儀器是測量的工具。人們通過測量儀器而認識量值，獲得測得值。測量儀器必須具備一定水平的準確度。

測得值減真值是誤差元，誤差元的絕對值的最大可能值是誤差范圍，誤差范圍的褒稱是準確度。

測量儀器的作用是實現被測量的真值同標準量真值的比較。比較的結果，顯示為測量儀器的示值。測量儀器的示值，就是測量時測量者得到的測得值。因而測量儀器的示值的誤差范圍，就是測量時測得值的誤差范圍。

測量儀器在制造時，必須滿足兩項要求。第一項，對量程范圍的被測量，能給出示值。第二項，給出示值的誤差范圍。

-

要使測量儀器能給出準確度夠格的示值，測量儀器必須有機內標準，又必須能比較。

比較的過程，是實現等量代換的過程。儀器的作用就是實現用標準的真值代換被測量的真值，人們由此而得知被測量的真值的表征值即示值，并且得知示值的誤差范圍。

-

在測量儀器的研制中，關鍵一步是提出設計方案。測量儀器方案的核心是建立測量方程。

-

建立測量方程的第一步是寫出測量的物理公式。

物理公式是建立測量方程的基礎。物理公式超脫測量誤差，物理公式中的量值都是真值。物理公式是各種物理量真值之間的關系式。

測量是被測量與標準量的比較。寫出測量的物理公式，就是寫出了被測量的真值與標準量的真值的關系式。

-

建立測量方程的第二步是寫出測量的計值公式。

測量中用以計算的根據是物理公式，但所用的量，與物理公式中的量是有區別的，把這個區別標示出來，便是計值公式。常用的標志有兩種：用m標示測量得出的值；用o標示認定的標準值或標稱值。

-

建立測量方程的第三步是把物理公式與計值公式聯立起來，組成一個整體，這就是測量方程。

-

測量方程的構成如下。

被測量Y由諸量X決定，Y是函數，諸X是構成Y的來源量。

在測量方程中，各量成對。被測量的測得值Ym與被測量Y是一對。被測量Y是客觀存在，是真值，是常量；而被測量的測得值Ym是變量。決定Y的每個來源量X，各有一個Xm或Xo與其對應。若Xi與Xim對應，則Xi是常量，Xim是變量；若Xj與Xjo對應，則Xj是變量，而Xjo是常量。

（接下頁）

接 1# 史錦順 文

設物理公式為：

           Y = f(X1,X2,……XN)                                                                   （1）

計值公式為：

           Ym= f(X1m/o,X2m/o,……,XNm/o)                                                （2）

式中斜杠“/”表示“或”。m表示測得值，o表示標稱值。m/o表示或者是測得值m，或者是標稱值o。例如X1m/o表示是X1m或者是X1o.

聯立物理公式和計值公式，二者相除，得：

          Ym = [f(X1m/o,X2m/o,……,XNm/o)/ f(X1,X2,……XN)] Y           （3）

聯立物理公式和計值公式，二者相減，得：

          Ym = f(X1m/o,X2m/o,……,XNm/o)-f(X1,X2,……XN) + Y            （4）

（3）式（4）式都是測量方程，依應用方便而選取。

-

測量儀器的研制與誤差分析中，必須用測量方程。賦值時，測得值是示值。通過測量方程，真值體現于示值中。或者說，通過測量方程，實現了標準的真值對被測量真值的代換。結果是用儀器示值表達被測量的真值。因為知道了示值，又知道了示值與真值的差距——誤差范圍，也就知道了真值的范圍。

-

測量方程的基礎是真值的概念。測量方程建立了儀器示值與標準值的關系。測量方程給出的結果，是把被測量的真值，通過標準值、已知值等表達為被測量的測得值。于是便可實現用測得值來代換被測量的真值。

-

討論 真值與測量方程

1 測量方程的本質，是真值的關系式。

2 量值比較的基礎是物理的平衡狀態。平衡是真值作用的結果。測量方程是平衡狀態的數學表達。

3 賦值，就是標出示值，示值是被測量對計量單位的比值。示值的本質是被測量的真值對標準量的真值的比較結果。

4 以測量方程為基礎的誤差分析，確定出測量誤差范圍。

-

以上是誤差理論者在進行測量儀器設計時的基本思路。這里的立足點是真值可知的觀念。承認真值的存在，堅信真值是可知的，由是才能建立測量方程，才能進行誤差分析，才能提出測量儀器的方案，提出部件及加工要求，才能制造出出測量儀器。

-

否定真值可知的不確定度論，封殺人們認識客觀量值即真值的可能性，沒有辦法用于測量儀器的設計。試問：不確定度論出世30年了，世界上有哪一臺測量儀器是靠不確定度論設計的呢？沒有的。過去沒有，以后也不會有。無能無用的不確定度論，要它做甚？

-