測量計量學的三個領域及不確定度論的混淆

               測量計量學的三個領域及不確定度論的混淆

                                                                                                                                         史錦順      

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一種學說，明確自己適應的領域，是個前提性的問題。

測量計量學對應的是如下三個領域：測量儀器與計量標準的研究制造（以下簡稱研制）；計量；測量。

（一）研制

測量儀器（含計量標準）的研制，是測量計量學的最基本應用領域。測量靠測量儀器；計量靠計量標準。測量儀器與計量標準是測量計量的物質基礎。也是測量計量水平的基本標志。

測量儀器的研制和一般儀器與設備的研制，主要的特點是準確度指標的確定。

測量儀器的指標，按測量學知識（誤差論），由以下步驟得出。

1 指標要求 按社會需求提出。通用儀器要納入序列。

2 精度設計

（1） 發明或選取方案。考慮要點：機內標準，比較方法，量程，分辨率，精密性，準確性。

（2） 建立測量模型（建模），進行誤差分析
A 建立測量方程；B 對測得值函數進行微分或小量計算，得到偏差表達式。C 提出分項指標要求

（3）提出對加工制作的具體要求

3 儀器制作：加工零件、組裝、調試；

4 指標測量

（1） 分項指標測量； （2）總指標測量；（3）環境等使用條件考驗

5 指標給出

計算極限誤差，考慮各種極端應用情況，留有余地并湊整給出指標。載入儀器說明書。此指標稱誤差范圍或準確度。

6 計量檢定

（1）本廠要逐一計量

（2）抽樣送上級計量部門計量

（3）上級計量部門的計量是抽樣檢查，對大量產品，取幾臺檢定是產品數量的抽樣；對受檢儀器的檢定在項目、條件上又是抽樣。檢定不可能復現儀器的全部使用條件。不能以上級計量部門的實測數據當做儀器指標。

給出的指標，不是實測誤差值，也不是誤差范圍的實驗值，而是在滿足儀器的使用條件下，在一定概率（通常取99%）下的最大可能值，即真誤差范圍（以被測量的真值為參考的誤差范圍，它等于誤差范圍實驗值加所用標準的真誤差范圍。或將誤差范圍實驗值除以（1-q）,q是量傳系數）。測量儀器的指標值要留有余地。有信譽的廠家，指標余量都較大。

注意。測得值越準越好，誤差范圍越小越好；而誤差范圍指標比實際誤差范圍值，大得越多，信譽越高。

（二）計量

測量儀器必須定期計量（通稱檢定），計量法規定，不經計量的儀器不準出售與使用（示教儀器除外）。

計量是檢驗測量儀器的準確度是否符合指標要求，即是否合格。計量是一種社會公證行為，準確是基礎，公正是原則。計量不是一般的服務，不能把滿足顧客需求作為原則。計量有其執法的一面。法院必須“以事實為依據，以法律為準繩”。沒有“法院為審判對象服務”的說法。

計量者必須有技術執法的權力、服務社會的公正品格、精通本行業務的技術水平。

計量依靠計量標準。沒有夠格的計量標準，就沒資格開展計量業務。

（三）測量

測量者要根據測量任務的準確度要求，選用準確度夠格的測量儀器。要看說明書，正確使用測量儀器。

測量儀器的誤差范圍指標，就是測得值的誤差范圍。

要明確所進行的測量是常量測量還是變量測量。

1 常量測量的測量結果就是測得值加減誤差范圍。

2 變量測量，要選用誤差范圍遠小于被測量變化范圍的測量儀器。測量次數N要大于10（頻率測量取N=100）。用貝塞爾公式計算σ，取3σ為被測量的變化范圍。也可取σ來表征，但要注明是RMS。注意，變量測量的分散性的表征量是單值的σ，不管N等于多少，不可除以根號N。

（接下頁）

接1# 史錦順 文

（四）不確定度論混淆三個領域

測量、計量、研制（測量儀器與計量標準研制），是三個不同的領域。

測量儀器研制很復雜。發明測量儀器是科學家的事。建立測量模型，給出測得值函數，進行誤差分析，確定誤差范圍即準確度指標，都是必要的。計量標準的研制，比測量儀器更復雜，而最難的是基準的研制。

以上的“研制”，是難事，但這由科學家們去做。再難，科學家能做，否則，就不是科學家。科學家的工作也需要規范，例如指標給法，要符合一般規范。但像建立測量模型、求出測得值函數，對測得值函數的微分，這些是研制者的事，是極少數專家的事；廣大的計量人員，更廣大的測量人員是不必知道的。有時也不可能知道，像進口的儀器或國內新發明的儀器。

計量者依靠的是標準。滿足標準的使用條件，正確操作，維護（例如銫頻標定期開機，以保持真空度），明確其指標，主要是總誤差范圍（準確度）隨機誤差范圍與系統誤差范圍（與具體應用有關），計量者的著眼點是準確度，一般不可能知道測得值函數，也不可能且不必要做誤差分析。無論對標準還是被檢測量儀器，著眼點是整機指標的準確度。

在測量的場合，測量者是認識被測量的量值，依靠的是測量儀器。儀器的誤差范圍指標就是測得值的誤差范圍。驗合格證，看說明書，學會正確使用儀器，根據測量任務對準確度的要求，選用準確度夠格的測量儀器，就足夠了。

不確定度論要求，在測量與計量的場合。也評定不確定度，這是錯把研制的事，胡亂加到測量計量的頭上。而現在的在計量中評定不確定度，都是錯誤的。（A類評定，對變量測量，除以根號N,夸張指標；對常量測量，與B類的隨機誤差重復，是多計。B類評定，抄人家，再算小點；不搞實測，毫無意義。）

本來中技畢業生可以干好的工作（文革前計量院的檢定員都是中技畢業或高中畢業），一經搞不確定度評定，博士也干不好。計量院的總工程師，水平該是夠高的，但所評的溫度測量，最后竟不知所評的不確定度是溫度計的還是溫度源的，真是混沌到家。這不是他的錯；只因上了不確定度論的賊船，沒法不錯，那著名的國際規范GUM就印著類似的評定溫度測量的混沌例子。

如今的不確定度評定，混淆了這三個領域的關系。把計量、測量工作，搞得很復雜，不僅麻煩，而且錯誤。

大家認清不確定度論的偽科學本質，大家起來，唾棄它、廢除它！學我們該學的(如誤差理論)，干我們該干的；不讓不確定度論來麻煩人！

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　　史老師所說的“研制”指的是測量設備的研究和制造，所說的“計量”是指測量設備的檢定、校準，是對測量設備準確度好壞的質量檢驗，所說的“測量”則是使用測量設備對產品參數進行的檢測。這是針對測量設備的研制、檢驗、使用的三個階段，三個階段的共同目的是實現準確可靠的“測量”。三個階段同屬于廣義計量（計量學）的科學領域。應該說是同一個領域研究過程中的三個不同階段，稱為三個分支也未嘗不可。
　　“研制”、“計量”、“測量”的區別，史老師說了很多，相信大家都是贊成的。但既然它們是同一個科學領域，也就勢必存在著共同點。無論測量設備的研制，測量設備的檢定/校準，還是測量設備的使用，都存在著準確性和可靠性的要求。都離不開用“誤差”大小來評價其準確性高低，共同遵守“誤差理論”。同時也都離不開用“不確定度”大小來評價其可靠性（可疑度）強弱。
　　溯源性是計量科學的基本屬性。溯源性的“源頭”是測量標準（計量基準），“根”卻是測量結果。測量結果的準確性要求和可信性要求是溯源起點，沒有這個要求就無溯源可言。這個要求越高，對溯源鏈和源頭的要求也就越高。測量設備是實現量值溯源的第一個鏈環，測量設備必須根據測量結果的計量要求來“研制”，用誤差理論將這個要求合理分配到各個環節，使設計成果最終滿足這個要求。測量設備能否滿足這個要求，要通過“計量”來保證，通過計量檢定/計量校準來實現。而計量檢定/校準目的就是將測量設備的示值與國家或國際計量基準聯系起來。
　　誤差理論和不確定度評定就是為了確保從測量結果到測量設備，再到各級計量標準，最終到國家或國際基準這個完整的溯源鏈中每一段鏈環的準確性和可信性。溯源僅僅具備準確性是遠遠不夠的，還必須同時具備可信性。有時候可信性甚至比準確性更為重要。一個不可信的結果即便準確性再高也無法用于實際。測量結果只有在確保可信性的基礎上才可以談及準確性高低的問題。“誤差”解決了測量結果準確性高低的問題，“不確定度”則是解決測量結果可信性的問題，二者相輔相成，不可偏廢。
　　GB/T19022-2003的7.3.1條提出了“每個測量過程都應評價測量不確定度”的要求，并進一步指出了“測量不確定度分析應在測量設備和測量過程的確認有效前完成”的時間要求。“測量設備確認有效前完成”在計量標準考核中得到體現，建標技術報告應包含有“測量不確定度評定”和“驗證”的結果。“測量過程確認有效前完成”是指一個測量方案（檢驗規范、試驗規范、化驗規范、校準規范、檢定規程、作業指導書等等）在批準實施前完成不確定度評定。測量方案的可信性（可靠性）必須得到充分驗證才可實施。使用該測量設備測量的每個測量結果準確性可能均不相同，每個測量結果的誤差大小如何，還取決于測量者及其使用測量設備的方法和使用環境。

又開始新的討論了？別的不說，我只記得樓主說過，真值是可測的，還專門發了一篇腦筋急轉彎，說實話，我看了半天還是云里霧里，能不能請樓主進一步講解一下你的那個急轉彎啊。