值得商榷的“計量標準的重復性”

           JJF1033-2008定義了“計量標準的重復性”，附錄C.1給出了具體的操作方法，第C.1.2條稱所做的計量標準的重復性，其“分散性通常比計量標準本身所引入的分散性稍大”，值得商榷。
    以實物量具為主標準器的計量標準，在做所謂的
“計量標準的重復性”時，其分散性主要由被測對象引入，怎么可能是稍大？再有，稍大不是定量表述，稍大是多少？10%？20%？
    舉例，“檢定測微量具標準器組”的主標準為量塊，按JJF1033-2008的說法，用被測千分尺測量塊得到的數據計算重復性，重復性的主要來源應該是由量塊引入的？我們把稍大算作20%，難道量塊引入的分散性占80%？這不滑天下之大稽嗎？

回復 1# 深圳漁民

樓主提出的問題，是不確定度論宣貫以來的一項方法性錯誤。問題提得好。值得人們深思。

測量活動必然包括手段（工具）與對象（認識的目標）這兩個方面。任何一個測量結果，都是這兩方面共同作用的結果。人們的目的是利用工具來認識對象，因此必須用分割的方法，把手段的作用減到可忽略的程度，而使得出來的結果是由對象引起的。這樣才能正確認識對象。

檢定測量儀器，一定要有標準；考核計量標準的性能，一定要有比被考核標準更高水平的參照物。考核穩定性（重復性），因為是隨機現象，均方合成，參照物比被考核標準指標高3倍即可。如果考核準確性，因為可能是絕對值相加，參照物的指標比被考核的準確度要高3倍（如電子計量）4倍（如以壓力計量）甚至10倍（如頻率計量）。這種要求，是必要的，已成計量界的基本知識。不確定度宣貫以來，竟然用被檢儀器來考核計量標準，是嚴重的錯誤。

我國著名計量專家葉德培（《測量不確定度》一書的作者）在錄像講課中（優酷網）曾指出類似的錯誤。盡管葉先生是個不確定度論的擁護者、宣傳者，但在此問題上，她是實事求是的、正確的。本網規矩灣先生，站在維護不確定度論的立場上，卻認為這樣做是對的，這不僅是他一個人的觀點，而是代表了一批人，包括那些炮制GUM與VIM的國際上的專家們。但是，理最大，不管是多大的權威，不講理也必將失敗。

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樓上的，LZ提的問題似乎跟不確定度沒有什么關系吧。別讓仇恨迷了眼。

LZ，我貼上原話，仔細看了一下，似乎沒什么不妥

1033好像變更了哦

　　的確是沒有什么不妥。
　　C.1條說的是“計量標準”的重復性考核方法，因此計算出來的分散性理應就是計量標準的。基層在考核計量標準重復性時不可能找得到一個比計量標準準確度等級還要高的東西去考核它，只能選擇一個重復性和穩定性好，不計準確度高低的東西作為“核查標準”。該核查標準的示值誤差可以遠遠超出最低準確度等級規定，以至于廢品也沒關系，但其重復性必須優于被考核的計量標準。重復性考核中說重復測量“同一個被測量”，并沒有說被測量合格與否，關鍵必須是“同一個”，且被測“量”不是被測“物”，換成被測物，其量值就必須重復性非常好才能等同于“同一個被測量”。
　　用被考核的計量標準去多次重復測量核查標準，再用貝塞爾公式計算出實驗標準偏差，計算結果就是被考核的計量標準的重復性。核查標準盡管重復性優于被考核的計量標準，對計量標準的重復性影響非常小，但終歸還是要對計量標準的重復性產生一定影響，所以用貝塞爾公式計算得到的計量標準重復性肯定“比計量標準本身所引入的分散性稍大”。特別是作為核查標準的東西如果“是非實物量具的測量儀器時”，這個核查標準的重復性也會比實物量具重復性差，對計量標準的重復性影響也隨之加大，被考核計量標準重復性更會“比計量標準本身所引入的分散性稍大”。那么允許大到什么程度呢？那就是4.2.3條說的“滿足檢定或校準結果的測量不確定度的要求”即可。
　　以上情況告訴我們的計量標準考核人員一定要注意：考核計量標準重復性時，不能因為一看考核數據不合格就立即將被考核的計量標準“一棍子打死”，還應該關注一下基層計量機構在作計量標準穩定性考核時選擇的核查標準是否合適。所以由全國計量標準、計量檢定人員考核委員會組編，國家質檢總局計量司組織審定的《JJF1033-3008<計量標準考核規范>實施指南》88頁在講到重復性考核要求時說，如果重復性“不大于新建計量標準時的重復性，則重復性符合要求”，還特別提到如果重復性考核結果“大于新建計量標準時的重復性”，不能就判定計量標準重復性不合格，應按“新的重復性結果”“重新進行”不確定度評定，不確定度評定結果滿足檢定/校準要求的，計量標準重復性考核仍然要判為合格。

《JJF1033-3008<計量標準考核規范>實施指南》88頁的這段話，在實際中為了避免重新評定不確定度，就變成新建標重復性按最大的寫，最后導致建標報告的不確定度是最大不確定度，同時為了滿足CNAS對于校準測量能力的要求，重復性又按最小的寫，此時評價的是最小不確定度。問題在于？難道計量標準考核證書上授權的測量能力是最差的能力？

JJF1033-2008說的“計量標準的重復性”，是由實驗獲得的，被測量的重復性再小，在理論上也肯定會影響這個參數；扣除了被測量的影響，則成為了“計量標準本身所引入的分散性”。我理解，這個就是所謂的最佳測量能力，就是CNAS對于校準測量能力的要求，是計算獲得的，用諸如蒙特卡洛之類的方法。

其“分散性通常比計量標準本身所引入的分散性稍大”，這個“通常”二字討論過，按理說這種文件不應出現模棱兩可的語句，那么，一定要這樣說，肯定存在原因。我們討論，比如一個精密空氣恒溫槽，溫度波動這個參數，如果我們把被測物體（譬如標準電阻）放入其中，將導致其整體熱容量劇增（跟一箱空氣相比），從而使箱內的溫度不易急劇變化，最終其分散性比沒有被測器具時變小。這樣看，1033加上“通常”也是迫不得已，終究可能存在例外情況啊。

回復 6# vandyke

　　呵呵，超版提出了一個很值得思考的問題。我認為7樓對“最佳測量能力”的解讀是對的。
　　假設我們建標時是用一個穩定性和重復性極好的核查標準進行了計量標準的重復性考核，獲得了“最佳測量能力”，該能力得到了CNAS認可。現在進行日常的計量標準重復性考核卻因為種種原因（例如核查標準丟了、壞了或送檢了），迫不得已使用了一個顧客送來的被檢對象進行重復性考核，考核結果很差，我們能夠接受計量標準的能力已經大大偏離了其最佳能力，因此考核不合格的結論嗎？
　　當然不能。因為并不一定是我們的計量標準重復性變差了，也很有可能是使用的工具（顧客的送檢物）重復性太差造成的影響，顯示出似乎重復性考核不合格。為了解決這個問題，此時我們必須用這次重復性試驗的實驗標準偏差重新進行一次測量結果的不確定度評定。如果“不確定度評定結果滿足檢定/校準要求”，就說明計量標準的最佳能力并沒有發生重大變化，仍然保持著考核證書上授權的最佳測量能力。從此以后我們可以用這次重復性試驗的標準偏差作為判定最佳能力是否保持的指標，以后的重復性考核，只要標準偏差小于這個結果，就應該判定被考核的計量標準重復性考核合格。

                                            再贊《值得商榷的“計量標準的復現性”》

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計量標準如何考核，是計量界的大事，討論一番是值得的。

深圳漁民先生，對權威文件，提出不同的看法，本是質疑，卻用“商榷”的字眼，表現出一種探討商量的態度。口氣平和而內容深刻，讓人感到一種學者之風，外柔而內剛。

我所以稱贊《值得商榷的“計量標準的復現性”》一文，是基于如下想法：第一是問題重要。本行業是計量，計量依靠的是標準，涉及標準的事，是大事；第二，理由充足，分析到位；第三，如此實用的東西，該認真想一想，該怎樣做。第四，提醒規范的制定者們要顧及國家規范的嚴肅性。必須執行的，規定；馬馬虎虎的話，別寫。明知不能執行，寫了也沒用。

其實，細一想，計量實踐中，問題也不大。一些計量種類，標準很穩定，如長度計量的量塊，力學計量的砝碼，復現性不突出，考核與否關系不大，只是文件的合理性問題。有些標準就極為突出，那里容不得出錯，人們也就易于認識此文件的不合理性，而不去執行。文件的方法行不通，等于自動失效。只是有損文件的嚴肅性。

由于電子技術的發展與一些特殊物理機制的運用，頻率源的技術發展得極快。又由于應用的多樣性，頻率源的性能層次很多。從1E-4到1E-15，跨越11個量級。

頻率計量的指標，主要是兩項：準確度和穩定度。通常，穩定是為準確服務的；對頻率計量來說，由于測速特別是宇航測速的重要應用，頻率穩定度就具有獨立的特殊的作用。因此，穩定度的測量，成為專門的學問與技術。理論上，有專用的阿侖方差理論，技術上有倍增技術、微差技術、鎖相技術等的組合運用，使得穩定度的測量能力，十分高。當今的頻率穩定度性能，是測量與檢定的一項獨立指標，必須給出確定的數據（偏差的偏差在1/3以下）。

在頻率計量界，絕不會有用被檢儀器來考核標準的復現性的作法，因為這樣作的毛病十分明顯。誰這樣做，必然被認為是違規，是錯誤操作。如果標準的穩定度1E-10,被檢儀器的穩定度是1E-8,因系均方合成，測量結果必定大于二項中的任何一項，也就是只能是1E-8,這是沒法考核標準的復現性的。

規矩灣先生講的，是他對規范的理解。意思是用一個單項指標比標準好的被檢儀器來考核。這就是原來誤差理論意義的作法，即作參考的量，一定高于被考核的對象，如果再定量的加上“高三倍以上”，那就完全正確了。

可惜， JJF1033-2008并沒有表達出如規矩灣先生的意思。該規范原文為：

C.1.2 重復性的實驗方法

在重復性的條件下，用計量標準對常規的被檢定或被校準對象，進行了N次獨立測量……

注意，這里明明寫著“對常規的被校準或被校準對象”，規矩灣先生卻硬說：其重復性必須優于被考核的計量標準。人家討論的是國家規范的合理性，不是討論你規矩灣先生的主張的正確性。如果規范規定“選單項復現性遠高于被考核標準的參照物”，那就合情合理了，也就沒人能說出不同的意見，問題在：“對常規的”對象。所用對象是常規被檢儀器，按常規，被檢對象，無論穩定性與準確性都劣于被考核的標準，當然是不行的。規范的作者，也明知要大于標準的復現性，卻說“略大于”，這是胡說。樓主的分析與舉例是有力的駁斥。用卡尺來考核量塊的復現性，這種做法本身就是絕對錯誤的，缺乏常識的，也是背叛計量界必須遵守的溯源性規則的。

至于規矩灣所談，被檢單位條件問題，這里要分“驗證”與“考核”兩種情況。量塊與砝碼等實物標準，極其穩定；另一種如電子類的標準，隨時有損壞與失準的可能。壞了倒好，一眼看出，不耽誤事；失準則需要判別。幸好既失準，多數都失準較大，用被檢儀器是可以判別的；個別失準較小，判別就難。但這是“驗證”，而不夠“考核”的資格。所以每年必須向上級送檢。沒有更高級的標準的所謂“考核”，是濫竽充數。用“常規”被檢儀器考核計量標準，是不確定度推行以來的錯誤做法，1993年以前，絕對沒人這樣干，也不允許這樣干。用被檢儀器考核計量標準的復現性，與不確定度的A類評定一脈相承，是不確定度論的特有思維。

梳理一下這個問題
在JJF1033—1992版中，該項目叫作“計量標準的測量重復性”，其要求為在相應規程或規范中給出一規定值，或取計量標準的總不確定度U的1/5。試驗方法和判定原則是，用重復性更好的測量儀器或量具測量該計量標準的重復性，其值應小于前面的規定值。
在JJF1033—2001版中，該項目改作“計量標準的測量重復性考核”。試驗方法是，用該計量標準測量一穩定的被測對象時，所得到的測量結果的重復性。所選用的穩定的被測對象至少應為用該計量標準進行檢定(或校準)的典型的被檢定(或校準)對象。其要求為，所得到的測量重復性應不大于測量不確定度評定中所采用的重復性數據，否則應對測量不確定度重新進行評定。若測量不確定度評定中無相應數據，則所得到的測量重復性應在合理范圍內，至少應小于測量結果的合成標準不確定度。
在JJF1033—2008中，該項目又改作“計量標準的重復性試驗”，試驗的方法為，在重復性條件下，用計量標準對常規的被檢定或校準對象進行試驗。由于被測對象也會對測量結果的分散性有影響，特別是當被測對象是非實物量具的測量儀器時，得到的分散性通常比計量標準本身所引入的分散性一般會大得多（注：JJF1033—2008及其實施指南中是說稍大）。當重復性引入的不確定度分量小于被測儀器的分辨力所引入的不確定度分量時，應該用分辨力引入的不確定度分量代替重復性分量。其要求為，對于新建計量標準，只要按照要求進行重復性試驗，并提供重復性數據即可；對于已建計量標準，至少每年進行一次重復性試驗，如果重復性試驗結果不大于新建計量標準時的重復性，則重復性符合要求；如果重復性試驗結果大于新建計量標準時的重復性時，應按照新的重復性結果重新進行檢定或校準結果的測量不確定度評定，并判斷檢定或校準結果的測量不確定度是否滿足檢定或校準對象的需要，若滿足需要，則仍重復性符合要求。
3個版本中規定的被測對象不同，對被測對象的要求逐漸放松，直至現在的規定為常規的被檢定或校準對象。對試驗結果的要求也不同，1992版中要求很高，也很明確，但試驗難做，主要是被測對象不好找；2001版中要求放松，被測對象總可以找到，只是第二種要求太松了；JJF1033—2008中對于新建計量標準和已建計量標準提出了不同的要求，從這兩種要求上看，重復性試驗的結果都與檢定或校準結果的測量不確定度評定有關，也就是新建計量標準的重復性試驗結果直接用于檢定或校準結果的測量不確定度評定，因此，試驗的測量點應根據不確定度評定的量程或測量點來確定，已建計量標準的重復性試驗點與新建時相同。由于大多數的檢定或校準結果的測量不確定度評定中，測量重復性這一來源通常較小，因此，即便重復性試驗結果大于新建計量標準時的重復性，所得新的檢定或校準結果的測量不確定度仍能滿足檢定或校準對象的需要。從方法上看，試驗的結果是計量標準和被檢定或校準對象的綜合結果，而且大多數情況下，被檢定或校準對象的影響是主要的，因此這個項目如果改為“測量重復性試驗”更妥，這樣操作的內容和標題就對應了。
本觀點已發表于《中國計量》2010年第7期。

順便在這里也梳理一下計量標準的穩定性考核
“計量標準的穩定性考核”對于建標單位來說是一項很難做的工作，穩定性考核是通過“穩定的被測對象”來實現的。在JJF1033—1992版中沒有這一項目。
在JJF1033—2001版中，提出了“計量標準的穩定性考核” 這一項目。考慮到實施的難度，在實施指南中給出了一個注：“某些情況下確實不需要進行或不能進行測量穩定性考核的，可免予考核”。
在JJF1033—2008中，考慮到在穩定性的測量過程中還不可避免地會引入被測對象對穩定性測量的影響，為使這一影響盡可能地小，必須選擇一穩定的測量對象來作為穩定性測量的核查標準。同時給出了核查標準的3種選擇處理情況。從這3種情況看，不是所有計量標準都能進行穩定性考核，如果不存在核查標準，可以不進行穩定性考核。
    在JJF1033—2008中，穩定性的考核結論的判定為：若計量標準在使用中采用標稱值或示值（即不加修正值使用），則測得的穩定性應小于計量標準的最大允許誤差的絕對值；如加修正值使用，則測得的穩定性應小于該修正值的擴展不確定度（U，k=2或U95）。這一規定似不夠全面或者說不夠嚴謹，若規定為“應優先考慮小于規程或規范中所規定的該計量標準的穩定性指標，若無規定再按上述原則考慮”將更為合理和全面。例如用1Ω的二等電阻校準0.01級的標準電阻，二等電阻肯定要使用它的實際值，即相當于加修正值使用，其檢定證書中給出的相對擴展不確定度Urel＝5×10-6，k=3，換算為k=2相對擴展不確定度為Urel＝3.3×10-6；而在JJG166—1993《直流電阻器》檢定規程及JJG 2051—1990《直流電阻計量器具檢定系統》中，規定其允許相對年變化為10×10-6，這兩個指標相差約3倍，顯然，對其穩定性的考核應按小于10×10-6，而不是3.3×10-6。還有一種情況，例如電子式標準電能表，在JJG596—1999《電子式電能表》檢定規程中規定，在檢定周期內基本誤差改變量的絕對值不得超過基本誤差限的絕對值，同樣，如加修正值使用，測得的穩定性也不按小于修正值的擴展不確定度（U，k=2或U95）來判定，而是按規程的規定來判定。
本觀點也已發表于《中國計量》2010年第7期。

回復 10# 史錦順

　　史老師關于對計量行業要求的說法我完全贊同。如果是討論計量標準準確性，我也完全贊成史老師的觀點。但現在討論計量標準的重復性考核，我還是和老師的觀點有分歧。
　　JJF1033所說的計量標準重復性考核有兩重含義。一是計量標準考核組織對所建計量標準的審查、考評；另一種含義是建標單位對已建計量標準的技術監控。其C.1條就是專門講解計量標準重復性考評和監控的要求。本身是對計量標準的重復性考核，理所當然使用的考核工具（核查標準）重復性必需優于被考核的計量標準重復性。
　　建標單位對計量標準重復性的監控不可能另外配置一個比計量標準準確度等級還要好的另一個東西用于監控，只能在“常規的”被檢對象中選擇一個重復性優于被考核計量標準者作為核查標準使用。至于核查標準示值誤差好壞，甚至超差報廢，都沒有關系。用一個重復性優于被考核計量標準重復性的東西考核計量標準的重復性也就是順理成章的。
　　考評和監控的最終目的是確保用該計量標準開展檢定/校準的結果（即檢定/校準工作的產品）質量，也就是確保準確性和可信性兩個量化指標都滿足要求。其中準確性由誤差大小來評定，由計量標準的準確度等級和上級機構的量傳結果得以保證，因此我也完全贊同史老師關于“失準”的那段文字。對可信性問題史老師回避了測量結果的這個產品質量指標。我認為檢定/校準的可信性中一個重要分量就是來自于計量標準重復性引入的不確定度分量，看這個分量是否使擴展不確定度發生重大改變。無論計量標準的重復性如何變化，人們對計量標準重復性監控的最終要求都是擴展不確定度仍然滿足開展該項檢定/校準項目的可靠性要求。
　　我不是從事頻率計量的，不敢妄談頻率界的事，但我認為史老師所說的頻率計量準確度和穩定度兩項指標都是通過測量得到的，都是測量結果的內容之一或測量結果準確性的評價指標，而不是評價測量結果可信性的指標。可信性不是測量出來的，而是通過給出頻率測量結果的那個測量方法所涉及的各種信息評估出來的。