比較/分歧/評論-評VIM第3版(17)

                     比較/分歧/評論-評VIM第3版(17)

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                                                                                                                     史錦順

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VIM第3版，說明當(dāng)前國際測量計(jì)量界有學(xué)派之爭，并聲明不偏袒某一方。這反映出VIM第3版的開明態(tài)度。

有不同觀點(diǎn)就要把觀點(diǎn)擺出來，進(jìn)行比較，顯出分歧點(diǎn)，表明態(tài)度。筆者之評論，僅是筆者的觀點(diǎn)。其實(shí)，在國際性的學(xué)術(shù)爭論中，難以有一個(gè)代表真理的評判員。真正的判別是科學(xué)的實(shí)踐，是擺事實(shí)、講道理的討論。評者必然有自己的觀點(diǎn)；但不能認(rèn)為自己就是對的，而認(rèn)為別人的觀點(diǎn)不值得考慮。你認(rèn)為他錯(cuò)，要指出他錯(cuò)的原因，才能以理服人。

本文將18個(gè)月來發(fā)表的觀點(diǎn)，再重點(diǎn)概括一下。一是對自己學(xué)術(shù)思想的總結(jié)與檢查；第二是便于與網(wǎng)友交流，讓沒有看過老史文章或只讀過一部分文章的網(wǎng)友，有個(gè)大致的了解。贊成與否只能由你自己做主，但老史的態(tài)度是認(rèn)真的。

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    以下寫法：CA為經(jīng)典測量計(jì)量學(xué)之誤差理論；UA為不確定度論；SA為史錦順新概念測量計(jì)量學(xué)觀點(diǎn)。

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（一）準(zhǔn)確性法則

【CA】

1 計(jì)量的宗旨是“保障量值的準(zhǔn)確可靠”（中華人民共和國計(jì)量法）。

2 一切測量儀器、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)都要給出準(zhǔn)確度指標(biāo)（可以是準(zhǔn)確度等級、誤差范圍、最大允許誤差或誤差限）

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【UA】

  講可信性，分散性，不講準(zhǔn)確性。說準(zhǔn)確度是定性的，不允許用數(shù)字表達(dá)準(zhǔn)確度。

【史評】

準(zhǔn)確度這個(gè)術(shù)語，無論在歷史上，還是在現(xiàn)實(shí)生活中，都是定量的。“度”本身就是數(shù)量化、定量的意思。不確定度論說準(zhǔn)確度是定性的，既不符合文法，也不符合億萬臺測量儀器都標(biāo)有準(zhǔn)確度指標(biāo)的歷史事實(shí)。把定量的準(zhǔn)確度硬說成是定性的，這是胡說，是現(xiàn)代版的指鹿為馬。

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【SA】

測量以測量儀器的準(zhǔn)確保證測得值的準(zhǔn)確，準(zhǔn)確是測量的靈魂；計(jì)量以標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確保證測量儀器的準(zhǔn)確，準(zhǔn)確是計(jì)量的命脈。準(zhǔn)確度是誤差范圍的褒稱，用準(zhǔn)確度來表征計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、測量儀器、測量結(jié)果的性能指標(biāo)，簡明、科學(xué)，符合計(jì)量法，符合廣大人民群眾的習(xí)慣。

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（二）真值觀

【CA】

經(jīng)典測量學(xué)，對象是常量測量。真值概念是經(jīng)典測量學(xué)的基礎(chǔ)，對真值的認(rèn)識是一切討論的出發(fā)點(diǎn)和歸結(jié)點(diǎn)。

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【UA】

1 真值不存在（VIM第1版，1984）

2 真值不可知（VIM第2、3版）

3 真值是和量的定義一致的值（VIM第3版）。

【史評】

量是時(shí)間、空間、物質(zhì)、物體、現(xiàn)象的可定量確定的屬性。這種屬性的具體體現(xiàn)就是真值。真值是客觀存在，真值是可知的。

真值概念的引入，是針對測得值而言的。真值就是實(shí)際值、客觀值。不確定度論給真值下的定義，定義中包含定義，是個(gè)循環(huán)定義，是個(gè)邏輯錯(cuò)誤。

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回復(fù) 1# 史錦順

【SA】

真值就是實(shí)際值、客觀值。對真值的認(rèn)識，是測量計(jì)量的工作目標(biāo)。真值是基礎(chǔ)測量（常量測量）的概念；在統(tǒng)計(jì)測量（快變量測量）中，測量誤差可略，測量得到的是被測量本身的變化，測得的每個(gè)值都是真值，只稱量值，不必加“真”字。

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為適應(yīng)理論與實(shí)用的要求，真值可以給出如下的定義：

量是時(shí)間、空間、物質(zhì)、物體、現(xiàn)象的可定量確定的屬性。真值是量與計(jì)量單位的比較結(jié)果。真值等于量與計(jì)量單位的比值乘計(jì)量單位。

測量儀器給出的值稱測得值。測得值是量對標(biāo)準(zhǔn)量的比較結(jié)果。

真值是測得值的標(biāo)準(zhǔn)。誤差是測得值對真值的差距。

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（三）誤差論

【CA】

作誤差分析時(shí)，誤差指測得值減真值；給測得值標(biāo)誤差、給測量儀器標(biāo)誤差，用的是：極限誤差、誤差限、最大允許誤差，準(zhǔn)確度或 準(zhǔn)確度等級。

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【UA】

1 誤差是個(gè)理想概念。

2 誤差等于測得值減真值，非正即負(fù)。

3 由于測量時(shí)真值未知，因此無法求誤差。

4 VIM第3版定義誤差等于測得值減參考值。

   【史評】

1 誤差概念是現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的概念，是測量計(jì)量的核心概念。不確定度論對誤差概念的這四條攻擊與篡改，旨在否定誤差概念。

2 不能一提誤差就說非正即負(fù)。其實(shí)測得值減真值那個(gè)意義上的誤差，只在誤差分析中用。表征測量儀器與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的誤差，指的是極限誤差、誤差限、最大允許誤差，都是絕對值。其前加正負(fù)號，表示范圍。

3 測量儀器的準(zhǔn)確度就是誤差范圍。計(jì)量法規(guī)定：任何測量儀器，必須計(jì)量合格，才能交易。測量儀器的誤差范圍，就是測得值的誤差范圍。任何測量者的任何測量，都是知道測得值的誤差范圍的。

測量者通過選用測量儀器，而使誤差范圍滿足實(shí)際需要，這就夠了，不必也不該去追求那個(gè)在誤差范圍內(nèi)的更具體的誤差值。“真值未知，誤差不可求”一說，是測量佯謬，根本就不存在這個(gè)問題。

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4 把誤差定義從“測得值減真值”，篡改為“測得值減參考值”，這是否定真值概念的產(chǎn)物，是歷史性的倒退。由此便切斷了測得值同真值的聯(lián)系，無法說清一系列理論問題和實(shí)踐問題。這是不能容忍的根本錯(cuò)誤，大錯(cuò)誤。況且，參考值多種多樣，如此定義誤差，必定形成理論與實(shí)際工作的混亂。

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【SA】

誤差是測得值與真值的差距。誤差是個(gè)泛指的概念，它包括誤差元與誤差范圍這兩個(gè)概念。誤差元定義為測得值減真值，是個(gè)可正可負(fù)的量。誤差分析一開始用誤差元，而對測量結(jié)果、測量儀器、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)等的性能表達(dá)，都不能用誤差元，而要用誤差范圍。誤差范圍定義為誤差元的絕對值的一定概率意義下的最大可能值。誤差元構(gòu)成誤差范圍。隨機(jī)誤差元通過貝塞爾公式構(gòu)成隨機(jī)誤差范圍；各項(xiàng)系統(tǒng)誤差構(gòu)成系統(tǒng)誤差范圍。隨機(jī)誤差范圍與系統(tǒng)誤差范圍合成為誤差范圍。

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接 2# 史錦順  文
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（四）測量方程

【CA】

經(jīng)典測量學(xué)的誤差分析，立足于測量所用原理的物理公式。

【史評】

對物理公式直接進(jìn)行微分，缺少對變量的分析，邏輯不順。有時(shí)出現(xiàn)誤差的正負(fù)符號的錯(cuò)誤。好在誤差都是先取絕對值再合成，因此并不形成分析結(jié)果的錯(cuò)誤。但分析的邏輯問題，應(yīng)該解決。結(jié)果對，思路順，就更好。

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【UA】

不確定度論注意到了測量方程的重要性，寫出輸入量輸出量等，但沒有找到測量方程的表達(dá)方式。不確定度論給出的例子，不是測量方程，而是間接測量的量值關(guān)系式。測量方程必須給出測量儀器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)方程。

【SA】

新概念測量計(jì)量學(xué) 的測量方程要點(diǎn)如下：

1 寫出測量方案所依據(jù)的物理公式；

2 寫出計(jì)值公式；

3 聯(lián)立物理公式與計(jì)值公式，得測量方程。

分析測量方程中的常量與變量，對變量作微分處理或差分分析，得到誤差元。由誤差元而構(gòu)成誤差范圍。

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（五）兩種分散性

【CA】

誤差理論講σ有兩種。單值的σ，記為σ(單)；平均值的σ，記為σ(平)。

貝塞爾公式計(jì)算出的是σ(單)，可簡記為σ，則有

               σ(平) =σ(單) /√N =σ/√N

時(shí)頻界1966年引入的阿侖方差，應(yīng)用場合是變量測量。規(guī)定采樣量N=100，但偏差值不除以根號N，用的是單值的西格瑪，是正確的。

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   【UA】

    不確定度論，一律以σ(平)說事。也就是說：σ必須除以根號N，才是不確定度。

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（接下頁）   

回復(fù) 3# 史錦順  文
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【史評】

經(jīng)典測量是常量測量，測得值的隨機(jī)變化是測量儀器的不穩(wěn)定性引入的。測得值要取平均值。平均值的分散性是σ(平)，也就是說，σ應(yīng)當(dāng)除以根號N。

在變量測量的情況下，變量的分散性的表征量是σ，而不是σ(平)。不確定度評定之A類評定，不分情況，無論是常量測量還是變量測量都除以根號N，這是不對的。有人解釋說，你測量一次，除以根號1，還是σ，因此說除以根號N是普適的，也適用于N=1。這個(gè)解釋不妥當(dāng)，極易引起實(shí)際工作的誤用。應(yīng)知，單值的σ，與測量次數(shù)無關(guān)。為了得到穩(wěn)定的σ值，N必須足夠大。精密測量N必須足夠大，頻率界通常取N=100。其他測量，N也應(yīng)當(dāng)大于10。不除以根號N的σ，是單值的分散性。統(tǒng)計(jì)測量的對象是變量，變量的表征量是單值的σ。
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請注意，GUM在引入測量不確定度概念時(shí)，明確地說σ/√N 是不確定度。除以根號N才是不確定度，不除以根號N不是不確定度。因此，不確定度不能用來表征變量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

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【SA】

新概念測量計(jì)量學(xué)，引入兩類測量的概念。量分常量與變量，對常量與慢變化的測量稱基礎(chǔ)測量，而對快變化量的測量稱統(tǒng)計(jì)測量。

基礎(chǔ)測量，目的是認(rèn)識量值，是求知量的真值。用測量儀器測量，示值的隨機(jī)性變化由測量儀器的隨機(jī)誤差引起，求平均值，可減小測量儀器隨機(jī)誤差的影

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用平均值當(dāng)測量結(jié)果，故用平均值的分散性，即以σ(平)來表征。

統(tǒng)計(jì)測量是快變量測量，要求的測量條件是測量誤差遠(yuǎn)小于被測量的變化量。這時(shí)測得值的分散性，是客觀量值本身的變化特性，只能用單值的σ來表征，不能除以根號N。測量結(jié)果即使用平均值，表征分散性也還要用單值的σ。

檢定測量儀器時(shí)，測量儀器是對象，對象的特性要如實(shí)反映，而不可縮小，因此，要用σ，而不可用σ(平)。對測量儀器的檢定是統(tǒng)計(jì)測量，要用單值的西格瑪。

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（六）區(qū)間的概念

【UA】

確定度是包含區(qū)間的半寬。

包含區(qū)間不需要以所選的測得值為中心

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（接下頁）

接 4# 史錦順  文
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【史評】

VIM第3版說的包含區(qū)間不需要以所選的測得值為中心，這個(gè)說法不對。

1 包含區(qū)間的來源量

不確定度的區(qū)間來自擴(kuò)展不確定度。測得值為M，擴(kuò)展不確定度為U，則測量結(jié)果為：

              L=M±U                                                                       （1）

2 包含區(qū)間的表達(dá)式

（1）式寫成區(qū)間形式為

             [-U,U]                                                                             （2）

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  由（1）（2）式可知。區(qū)間必為對稱區(qū)間，而且，區(qū)間的中心必是測得值。

區(qū)間（2）式以（1）式為基礎(chǔ)。（1）式的物理意義是量值L必須包含在以M為中心的區(qū)間代數(shù)式（1）中，區(qū)間式（2）不過是（1）式的另一種表達(dá)形式，因此（2）式也必須以測得值為中心。

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【SA】

測量計(jì)量學(xué)中，存在兩種區(qū)間概念。

誤差范圍是誤差元的絕對值的一定概率意義下的最大可能值。由此可給出誤差范圍的基本公式：

                         R=│r│max=│M-Z│max                                 （3）

其中，M是測得值，Z是真值。r是誤差元，R是誤差范圍。

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對計(jì)量，解得測得值范圍：

                        M=Z±R                                                                （4）

又可表示為區(qū)間：

                        [Z-R,Z+R]                                                              （5）

這是以真值為中心的測得值的可能值的區(qū)間。

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對測量，解得真值范圍

                        Z= M±R                                                               （6）

又可表示為區(qū)間

                       [M-R,M+R]                                                              （7）

這是以測得值為中心的真值的可能值的區(qū)間。

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由上可知，一個(gè)是以真值為中心的測得值區(qū)間，計(jì)量用此區(qū)間概念；另一個(gè)是測量用的區(qū)間概念，這個(gè)區(qū)間，是以測得值為中心的包含真值的各種可能值的區(qū)間。

測量計(jì)量的區(qū)間，都必須是有中心的對稱區(qū)間。-

（七）置信概率

【CA】

取3σ為隨機(jī)誤差范圍，正態(tài)分布條件下，置信概率99.73%

【UA】

取2σ為擴(kuò)展不確定度，正態(tài)分布條件下，置信概率95.45%

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回復(fù) 5# 史錦順
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【史評】

經(jīng)典理論用了幾百年的3σ，不確定度論冒然改成2σ，把置信概率從99.73%降為95.45%，不當(dāng)。

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（八）測量計(jì)量理論的三大功能

作為測量計(jì)量學(xué)的理論，必須同時(shí)具備三項(xiàng)功能；

1 設(shè)計(jì)功能：為設(shè)計(jì)測量儀器、設(shè)計(jì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)提供指導(dǎo)；

2 計(jì)量功能：為計(jì)量的操作提供理論指導(dǎo)；

3  測量功能：指導(dǎo)測量操作，表征測量指標(biāo)。

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三項(xiàng)功能的理論基礎(chǔ)是：說明什么是準(zhǔn)確、怎樣表達(dá)準(zhǔn)確、怎樣實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確。測量計(jì)量理論的根本是測得值與真值的關(guān)系，即誤差的概念。

測量的根本任務(wù)是認(rèn)識客觀存在的量，即真值。人能得到的是測得值，因此，認(rèn)識測得值接近真值的程度即誤差，表達(dá)誤差、減小誤差就是最根本的課題。計(jì)量是對測量準(zhǔn)確性的保證。計(jì)量理論同測量理論相通，而要求更高。誤差理論是測量計(jì)量的基本的、必備的、正確的理論。

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六輪系列討論，以大量篇幅論述了SA在真值問題上的基本觀點(diǎn)、在誤差概念上的基本觀點(diǎn)和理論。說明了誤差理論在測量儀器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法，說明如何表征計(jì)量，如何表征測量。大量論證說明，CA即誤差理論，具備三大功能；SA即新概念測量計(jì)量學(xué)繼承發(fā)展了誤差理論，三大功能更完善。

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我們再看看不確定度論。它否定真值的可知性，否定誤差可求，于是堵塞了人們正確認(rèn)識量值之路。它不能用以設(shè)計(jì)；它不能據(jù)以進(jìn)行計(jì)量；它無法表達(dá)測量的準(zhǔn)確性。它沒有該有的那三項(xiàng)功能。

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本六輪系列討論，計(jì)108篇短文，歸根結(jié)底一句話：不確定度論該廢除！

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學(xué)習(xí)了。      
      VIM 3是包含不同觀點(diǎn)的折中方案, 2007年10月15日，時(shí)任國際法制計(jì)量委員會(huì)委員，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院﹙NIST﹚的charles D．Ehrlich博士應(yīng)邀來中國計(jì)量科學(xué)研究院作報(bào)告，題目是“國際計(jì)量學(xué)指南聯(lián)合委員會(huì)工作組的活動(dòng)情況” ，其中重點(diǎn)介紹了國際計(jì)量學(xué)基本詞匯、通用術(shù)語﹙VIM﹚的制修訂情況。該報(bào)告具體內(nèi)容可見2008年《中國計(jì)量》雜志第1期89頁《國際計(jì)量學(xué)指南聯(lián)合委員會(huì)對GUM和VIM修訂情況的介紹》一文。報(bào)告中指出“在修訂中遇到了很大困難，其核心問題是：關(guān)于“測量”、“值”與“真值”、“測得值”與“測量結(jié)果”、誤差等術(shù)語的概念還有不同認(rèn)識，且如何認(rèn)識測量還存在分歧。
     國際上目前有三種觀點(diǎn) (1)經(jīng)典的方法；(2)GUM關(guān)于不確定度的方法； 3)IEC關(guān)于不確定度的方法。還有一種就是折中觀點(diǎn)——約定值混合法(Conventional Value Hybrid Approach to measurement，CVHA)，結(jié)合了(1)經(jīng)典的方法和(2)GUM關(guān)于不確定度的方法。目前VIM3和我們都是用的折中的方法。
    大學(xué)里學(xué)的是誤差理論，工作中用了10年的誤差理論，又學(xué)用了10年的不確定度理論。

學(xué)習(xí)了。      
      VIM 3是包含不同觀點(diǎn)的折中方案, 2007年10月15日，時(shí)任國際法制計(jì)量委員會(huì)委員，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院﹙NIST﹚的charles D．Ehrlich博士應(yīng)邀來中國計(jì)量科學(xué)研究院作報(bào)告，題目是“國際計(jì)量學(xué)指南聯(lián)合委員會(huì)工作組的活動(dòng)情況” ，其中重點(diǎn)介紹了國際計(jì)量學(xué)基本詞匯、通用術(shù)語﹙VIM﹚的制修訂情況。該報(bào)告具體內(nèi)容可見2008年《中國計(jì)量》雜志第1期89頁《國際計(jì)量學(xué)指南聯(lián)合委員會(huì)對GUM和VIM修訂情況的介紹》一文。報(bào)告中指出“在修訂中遇到了很大困難，其核心問題是：關(guān)于“測量”、“值”與“真值”、“測得值”與“測量結(jié)果”、誤差等術(shù)語的概念還有不同認(rèn)識，且如何認(rèn)識測量還存在分歧。
     國際上目前有三種觀點(diǎn) (1)經(jīng)典的方法；(2)GUM關(guān)于不確定度的方法； 3)IEC關(guān)于不確定度的方法。還有一種就是折中觀點(diǎn)——約定值混合法(Conventional Value Hybrid Approach to measurement，CVHA)，結(jié)合了(1)經(jīng)典的方法和(2)GUM關(guān)于不確定度的方法。目前VIM3和我們都是用的折中的方法。
    大學(xué)里學(xué)的是誤差理論，工作中用了10年的誤差理論，又學(xué)用了10年的不確定度理論。

學(xué)習(xí)了。      
      VIM 3是包含不同觀點(diǎn)的折中方案, 2007年10月15日，時(shí)任國際法制計(jì)量委員會(huì)委員，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院﹙NIST﹚的charles D．Ehrlich博士應(yīng)邀來中國計(jì)量科學(xué)研究院作報(bào)告，題目是“國際計(jì)量學(xué)指南聯(lián)合委員會(huì)工作組的活動(dòng)情況” ，其中重點(diǎn)介紹了國際計(jì)量學(xué)基本詞匯、通用術(shù)語﹙VIM﹚的制修訂情況。該報(bào)告具體內(nèi)容可見2008年《中國計(jì)量》雜志第1期89頁《國際計(jì)量學(xué)指南聯(lián)合委員會(huì)對GUM和VIM修訂情況的介紹》一文。報(bào)告中指出“在修訂中遇到了很大困難，其核心問題是：關(guān)于“測量”、“值”與“真值”、“測得值”與“測量結(jié)果”、誤差等術(shù)語的概念還有不同認(rèn)識，且如何認(rèn)識測量還存在分歧。
     國際上目前有三種觀點(diǎn) (1)經(jīng)典的方法；(2)GUM關(guān)于不確定度的方法； 3)IEC關(guān)于不確定度的方法。還有一種就是折中觀點(diǎn)——約定值混合法(Conventional Value Hybrid Approach to measurement，CVHA)，結(jié)合了(1)經(jīng)典的方法和(2)GUM關(guān)于不確定度的方法。目前VIM3和我們都是用的折中的方法。
    大學(xué)里學(xué)的是誤差理論，工作中用了10年的誤差理論，又學(xué)用了10年的不確定度理論。

      不好意思，多發(fā)了2個(gè)回帖。

      JJF1001-2011《通用計(jì)量術(shù)語及定義》的主要起草人金華彰老師的博客中說：

       “從過去我國制定的JJF1001-1998規(guī)范的指導(dǎo)思想來看，基本上和VIM第三版的思路是一致的，結(jié)合我國的實(shí)際情況，在我國實(shí)際上巳采用了第4種方法，我們既強(qiáng)調(diào)采用測量不確定與國際上一致，同時(shí)為適應(yīng)檢定﹑校準(zhǔn)工作，采用了測量誤差方法作為法制計(jì)檢定的評定方法，一方面控制計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器與被檢計(jì)量器具測量準(zhǔn)確度的關(guān)系，同時(shí)以計(jì)量器具最大允許誤差作為規(guī)程﹑規(guī)范所允許的誤差極限值。如在我國《測量儀器特性評定》JJF1094-2002技術(shù)規(guī)范中，5.3.1.4條測量儀器示值誤差符合性評定的基本要求中規(guī)定，對測量儀器特性進(jìn)行符合性評定時(shí)，若評定示值誤差的不確定度滿足下面要求，則可不考慮示值誤差評定的測量不確定度的影響。評定示值誤差的不確定度與被評定測量儀器的最大允許誤差的絕對值之比，應(yīng)小于或等于1:3，即被評定測量儀器的示值誤差在其最大允許誤差限內(nèi)時(shí)，可判為合格。在JJF1001-2011新修訂的規(guī)范中，同樣保留了這種思路，在第7章測量儀器的特性中，保留了原有的固有誤差﹙7.30條﹚﹑引用誤差﹙7.31條﹚﹑示值誤差﹙7.32條﹚，因?yàn)樵谖覈?jì)量檢定規(guī)程中，作為計(jì)量器具法制管理的重要技術(shù)依據(jù)，基本上還是采用最大允許誤差作為考核計(jì)量器具性能的主要指標(biāo)，包括新制的、使用中和修理后的各種情況。最近我查閱了十大計(jì)量專業(yè)共18份檢定規(guī)程及少量校準(zhǔn)規(guī)范，大部份都在2010-2011年制訂，95%都是用誤差進(jìn)行評定的。確實(shí)這種方法既能與計(jì)量器具產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)一致，實(shí)際應(yīng)用上也十分方便實(shí)用，這相當(dāng)于第四種方法中的第二次測量活動(dòng)。”