本帖最后由 史錦順 于 2014-10-7 09:55 編輯
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誤差、偏差與不確定度
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史錦順
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正常的測量有兩類:基礎(chǔ)測量和統(tǒng)計測量。混合測量是兩種正常測量的交叉形式,是一種有待轉(zhuǎn)化的過渡形態(tài)。
誤差理論是基礎(chǔ)測量的理論。
阿侖方差是統(tǒng)計測量理論的一種。
不確定度理論是混合測量的理論。GUM的測量不確定度,實際是表達(dá)混合測量的一種綜合不確定度。這種綜合不確定度,極易引起混淆,不便使用。
本文指出:克服不確定度評定弊病的方法就是把混合測量轉(zhuǎn)化為正常的兩類測量。綜合不確定度只有轉(zhuǎn)化為誤差范圍或偏差范圍,才能實際應(yīng)用。而一旦轉(zhuǎn)化,不確定度也就不存在了。
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1 常量與變量
從伽利略(十七世紀(jì))到高斯、貝賽爾(十九世紀(jì)),一致到二十世紀(jì)中葉,是經(jīng)典測量理論的時代。其核心部分一直沿用至今。
經(jīng)典測量學(xué)范疇內(nèi)的測量,是認(rèn)識一個量的量值,講究的是測準(zhǔn)。當(dāng)量值是變化的多個量時,首先要各個測準(zhǔn),然后用統(tǒng)計理論進行統(tǒng)計,以認(rèn)識這些值的規(guī)律。在這種變量測量中,經(jīng)典測量學(xué)只管前半段的測準(zhǔn)問題,不處理后半段的統(tǒng)計問題。
二十世紀(jì)六十年代后,隨著原子頻標(biāo)的出現(xiàn),隨著精確的時間頻率測量技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)生了經(jīng)典測量理論或經(jīng)典統(tǒng)計理論難以處理的問題,主要是發(fā)散困難(采樣次數(shù)N越大,方差越大)。阿侖方差就是為克服發(fā)散困難而提出的。阿侖方差的出現(xiàn),標(biāo)志著新的測量學(xué)說的登臺。阿侖方差已突破測量理論只講常量測量的框架,它是一種統(tǒng)計測量理論。
1993年正式出臺的不確定度理論,有其特定的哲學(xué)與認(rèn)識論背景。全世界推行20年了,問題多多,嚴(yán)重地干擾著測量計量的實際工作,各方面議論紛紛。測量計量學(xué)術(shù)界,要嚴(yán)肅對待,認(rèn)真清理。
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2 測量分類的標(biāo)準(zhǔn)
量分常量和變量。對常量的測量稱基礎(chǔ)測量。對變量的測量稱統(tǒng)計測量。
基礎(chǔ)測量處理的問題是這樣的:客觀物理量值不變,測量儀器有誤差。相應(yīng)的理論是誤差理論。統(tǒng)計測量處理的問題是另一種情況:客觀物理量的大小以一定的概率出現(xiàn),而測量儀器無誤差,相應(yīng)的理論是統(tǒng)計理論。
所謂物理量值不變或儀器無誤差,都是相對的,不是絕對的“不變”或“無誤差”。
設(shè)物理量值的變化量為Δ(物),測量儀器的誤差為Δ(測),若
Δ(物) <<Δ(測) (1)
即物理量值的變化遠(yuǎn)小于測量儀器的誤差,這種情況稱基礎(chǔ)測量。基礎(chǔ)測量包括常量測量與慢變化量的測量,適用理論是經(jīng)典測量學(xué),核心內(nèi)容是誤差理論。
如果考察對象是物理量的變化,且有
Δ(測) <<Δ(物) (2)
即測量儀器的誤差(包括系統(tǒng)誤差與隨機誤差)遠(yuǎn)小于物理量的變化,這類測量稱統(tǒng)計測量。統(tǒng)計測量是對快變化量的測量,是對隨機變量的測量。這種場合測量誤差可忽略。測得值的分散性,反映被測量值本身的分散性。
(1)、(2)兩式,是劃分兩類測量的標(biāo)準(zhǔn)。
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3 基礎(chǔ)測量
3.1 條件
Δ(物) <<Δ(測) (1)
3.2 表征量
定義1 誤差元
測得值減真值
r = M-Z (3)
定義2 誤差范圍
誤差元的絕對值的一定概率(99%)意義下最大可能值。
R = |r|max=|M-Z|max (4)
誤差范圍R又稱最大允許誤差、極限誤差、準(zhǔn)確度、準(zhǔn)確度等級。
3.3 基本公式
解絕對值方程(4),并稱真值Z為量值L,有:
M–R ≤ L ≤ M+R (5)
簡記為
L = M ± R (6)
3.4 操作要點
(1)選擇測量儀器,使測量儀器的誤差范圍指標(biāo)值R(儀),小于測量任務(wù)的誤差范圍要求值。
(2)測量N次(精密測量,10次以上;一般測量,3次;粗略測量,1次),以儀器示值的平均值為測得值M。
(3)按貝塞爾公式計算σ,如σ≤ R(儀),則可用儀器的誤差范圍代表測得值的誤差范圍。
(4)測量結(jié)果為
L = M ± R(儀) (7)
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4 統(tǒng)計測量
4.1 條件
Δ(測) <<Δ(物) (2)
4.2 表征量
定義3 偏差元
量值L(等于測得值M)減量值的期望值(表為平均值)
d = L-L(平) (8)
定義4 偏差范圍
偏差元的絕對值的一定概率(99%)意義下最大可能值
D = |d|max=|L-L(平)|max (9)
公理 統(tǒng)計變量的隨機分散性(均勻性、穩(wěn)定性)的表征量是單值的σ。有
D = 3σ (10)
4.3 基本公式
解絕對值方程(9)
實際值的范圍
L(平)– D ≤ L ≤ L(平)+ D (11)
簡記為
L = L(平) ± D
= M(平) ± 3σ (12)
有時標(biāo)注為RMS給出:
L = M(平) ±σ (13)
4.4 操作要點
(1)選擇測量儀器,使測量儀器的誤差范圍指標(biāo)值R(儀)小于被測量偏差范圍的三分之一:
R(儀) ≤ D/3 (14)
(2)測量N次(N≥10,頻率穩(wěn)定度測量,要求N=100),以儀器示值的平均值為測得值M。
(3)按貝塞爾公式計算σ。單值的σ是量值分散性(空間均勻性、時間穩(wěn)定性)的表征量。
(4)σ不準(zhǔn)除以根號N(即使以平均值為測得值)。
(5)不允許剔除異常數(shù)據(jù)。有異常數(shù)據(jù),必須查明原因。無異常數(shù)據(jù)時,測量方有效。
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5 計量是統(tǒng)計測量
5.1 類別區(qū)分
計量的對象是被檢儀器,計量的手段是計量標(biāo)準(zhǔn)。計量必須有夠格的計量標(biāo)準(zhǔn),計量標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍,構(gòu)成計量的誤差。若計量標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍與被檢儀器誤差范圍之比為q,要求q≤1/4。
前述兩類測量劃分的標(biāo)準(zhǔn)是對狹義的測量(認(rèn)知量值)而言的。怎樣對計量分類?要從更高的層次,從手段與對象的關(guān)系的角度來分析。
設(shè)手段的誤差為Δ(手段),對象的變化量為Δ(對象),若
Δ(手段) <<Δ(對象) (15)
則為統(tǒng)計測量。(15)式在狹義測量的條件下,轉(zhuǎn)化為(2)式。
計量滿足(15)式,是統(tǒng)計測量。要求:
(1)手段(計量標(biāo)準(zhǔn))誤差可略;
(2)取單值的σ,不準(zhǔn)除以根號N;
(3)不得剔除異常數(shù)據(jù)。
5.2 計量的基本公式
解絕對值方程(4)
Z–R ≤ M ≤ Z+R (16)
簡記為
M = Z ± R (17)
(16)式表達(dá)的是這樣一種事實:依靠一個計量標(biāo)準(zhǔn)去檢驗一大批同一型號的測量儀器;各臺儀器的測得值不同,以標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值B代表真值,被檢儀器的示值M可能小些,但不能小于B-R;被檢儀器示值可能大些,但不得大于B+R.
5.3 計量時的定量計算
測量是用測量儀器測量被測量,以確定被測量的量值;計量時的具體操作是用測量儀器測量計量標(biāo)準(zhǔn),因已知標(biāo)準(zhǔn)的量值,由此來考察測量儀器的測得值對真值的偏差。
設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的真值為Z,標(biāo)稱值為B,儀器示值為Mi,測量N次。
1 求平均值M(平)
2 按貝塞爾公式求單值的σ
3 求平均值的σ(平)
σ(平) = σ/√N (18)
4 求測量點的系統(tǒng)誤差
R(系)= │M(平)-B│ (19)
5 平均值的隨機誤差是3σ(平)
6 被檢測量儀器示值的隨機偏差范圍是3σ
7 被檢測量儀器的誤差范圍由系統(tǒng)誤差R(系)、確定系統(tǒng)誤差時的測量誤差3σ(平)與示值的隨機誤差3σ合成。因有第3項,第二項可略。因系以標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值為參考得出,稱其為誤差范圍實驗值,記為
R(實驗)= R(系) + 3σ
8 被檢測量儀器的誤差范圍(以真值為參考的真誤差范圍)
R = R(實驗) + R(B)
= R(系) + 3σ+R(B) (20)
R(B)是所用標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍。
由于測量儀器在測量中是工具,精密測量的測量次數(shù)也為10 以上。儀器的誤差范圍可以權(quán)衡規(guī)定為
R = R(系) +σ+R(B) (21)
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5.4 合格性判別與操作的注意事項
設(shè)被檢儀器的誤差范圍指標(biāo)是R(標(biāo)稱),若
R≤R(標(biāo)稱) (22)
則被檢測量儀器合格。
由于測量儀器的可能測量點很多,任何測量點不合格就是儀器不合格,計量必須找誤差范圍的最大可能值。計及(20)式,合格性的判別式為
R(實驗) max ≤ R(標(biāo)稱) – R(B) (23)
注意,誤差范圍是誤差元絕對值的最大可能值,因此計量時要取誤差的最大可能值。測量儀器的誤差范圍指標(biāo)是就量程的各個點而言的,因此要找各點的誤差范圍值的最大值。
在檢定工作中,為簡化計算,可采用如下計算與判別方式:設(shè)Δ是儀器測得值與標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)稱值之差,若
│Δ│max ≤ R(標(biāo)稱) – R(B) (24)
則被檢測量儀器合格。若標(biāo)準(zhǔn)的誤差可略,(24)式簡化為
│Δ│max ≤ R(標(biāo)稱) (25)
為充分顯現(xiàn)誤差元的最大可能值,要根據(jù)測量儀器的特點,合理的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值。標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值要有足夠的細(xì)度、足夠的量值范圍,合理的分布。檢定中,要有足夠的采樣點,有足夠的測量次數(shù)。要重點針對測量儀器的薄弱點。總的原則是要找到測量儀器誤差的最大可能值(或接近值)。
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6 混合測量
6.1 條件
Δ(測)與Δ(物)大小差不多;或不明確二者的大小關(guān)系。
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設(shè)物理量為L,物理量的期望值為L(期望),物理量的變化為ΔL(變),測量儀器的誤差為Δ(測),測得值為L(測)。測得值對期望值的總偏差為ΔL(綜)。
L(測) = L+Δ(測)
L(測) = L(期望)+ΔL(變)+Δ(測)
L(測) - L(期望)= ΔL(變)+Δ(測)
ΔL(綜)= ΔL(變)+Δ(測) (26)
6.2 表征量
定義5 綜合偏差元
測得值減量值的期望值
w = M-L(期望) = ΔL(綜)= ΔL(變)+Δ(測) (27)
定義6 綜合偏差范圍
綜合偏差元的絕對值的一定概率(95%)意義下最大可能值。
W = |w|max=|M-L(期望)|max
=|ΔL(變)|max + |Δ(測)|max
= D + R (28)
式中D為量值偏差范圍,R為測量誤差范圍。
6.3 基本公式
解絕對值方程(28)
M–D–R ≤ L(期望) ≤ M+D+R (29)
把L(期望)換成L(平)。L(平)是被測量的代表值。
M–D–R ≤ L(平) ≤ M+D+R (30)
簡記為
L (平) = M ± (D +R) (31)
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GUM給出的測量不確定度基本公式為:
y-U ≤ Y ≤ y+U (32)
簡化形式為
Y = y±U (33)
GUM的Y對應(yīng)本文的量值L(平);y對應(yīng)測得值M。因此,GUM之測量不確定度U,就是本文的綜合偏差范圍W。也就是說,有關(guān)系(忽略包含概率):
U = D+R (34)
由此得知,測量不確定度等于量值偏差范圍與測量誤差范圍之和。
7 測量不確定度消亡論
測量與計量,都是人們對量值的認(rèn)識。人們依靠手段,去認(rèn)識對象。
測量與計量,必須用分割法,區(qū)分開手段與對象,才能確定表征量的歸屬。
兩類測量的劃分,選用儀器的條件,選用計量標(biāo)準(zhǔn)的條件,都是有效地實施分割法。
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不確定度理論的錯誤,不確定度評定的弊病,就出現(xiàn)在兩類測量的混淆上,出在對象與手段的混淆上。
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分清兩類測量,分清對象與手段,是對測量計量的基本要求。測量不確定度只有回歸為偏差范圍或誤差范圍,才能實際應(yīng)用。而這種回歸的結(jié)果是測量不確定度理論的消亡。
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附錄 測量不確定度回歸的幾個案例
1 A類不確定度評定
不確定度理論規(guī)定西格瑪除以根號N,這是A類評定的規(guī)范操作。隨機變量的分散性的表征量是單值的西格瑪(即使取平均值當(dāng)量值的表征量)。因此,在統(tǒng)計測量的條件下,西格瑪不能除以根號N。因此對統(tǒng)計測量,不確定度評定是錯誤評定。取消除以根號N的操作,方可回歸對統(tǒng)計變量的正確表征。
對基礎(chǔ)測量來說,測量儀器誤差必然包含隨機誤差范圍,B類評定之測量儀器誤差中已有這一部分;此時的A類不確定的評定,是重復(fù),是多計。
由上,所有的A類不確定度評定,當(dāng)廢。
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2 GUM的測量溫度的例子
可能1 所用的溫度計是誤差范圍為0.2℃的水銀溫度計,不確定度蛻化為是溫度源的溫度偏差范圍(不能除以根號N)。結(jié)論:溫箱性能很差。
可能2 被測對象是標(biāo)準(zhǔn)氣壓下水的沸點。不確定度蛻化為電子溫度計的誤差范圍(不除以根號N)。結(jié)論:該新溫度計性能很差。
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3 合格性判別公式的更正
合格性判別中所評定的不確定度U95,弄錯了對象與手段的關(guān)系,錯把對象的問題,如被檢儀器的重復(fù)性、分辨力、機械性能不良(卡尺)、溫度影響等,錯賴在手段上。把這些一律取消,計量的誤差范圍就是標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍。不確定度U95回歸為標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍R(標(biāo)),公式就對了。
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4 檢定裝置考核的辦法
考核檢定裝置,就要用比檢定裝置水平高一個檔次的手段。考核穩(wěn)定性,要用一個更穩(wěn)定的實物;考核準(zhǔn)確性,就要用高一檔的標(biāo)準(zhǔn)。沒有標(biāo)準(zhǔn),可用同檔次的旁證;但讓兒子生爸爸,那是胡扯。
現(xiàn)行不確定度評定搞的計量標(biāo)準(zhǔn)的自行考核,規(guī)定用被檢儀器考核計量標(biāo)準(zhǔn),這是違反量值傳遞關(guān)系的錯誤行為。
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補充內(nèi)容 (2014-10-7 15:23):
(一)不確定度評定實例 游標(biāo)卡尺
中國合格性評定國家認(rèn)可委員會 編譯《校準(zhǔn)領(lǐng)域測量不確定度評估指南》(cnas-GL09:2008)p42;倪育才:《實用不確定度評定》p150)實例 游標(biāo)卡尺的校準(zhǔn)(根據(jù)歐洲認(rèn)可合作組織提供的實例改寫)
CNAS-GL09:2008)p42(倪書《實用不確定度評定》p150)摘抄
一、測量原理
用一級鋼量塊作為工作標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)游標(biāo)卡尺。主尺的測量范圍為150mm,主尺的分度間隔為1mm,游標(biāo)的分度間隔為1/20mm,故讀數(shù)分辨力是0.005mm.
用標(biāo)稱長度在(0.5--150)內(nèi)不同長度的量塊作為參考標(biāo)準(zhǔn)來校準(zhǔn)卡尺的不同測量點,例如0mm,50mm,和150mm.但所選量塊長度應(yīng)使它們分別對應(yīng)于不同的游標(biāo)刻度,例如0.0mm,0.3mm,0.6mm和0.9mm。
本實例對用于外徑測量的游標(biāo)卡尺校準(zhǔn)進行測量不確定度評定。校準(zhǔn)點位150mm。
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二、數(shù)學(xué)模型
卡尺的示值誤差Ex可表示為:
Ex=Lix-Ls+δLix+δLM+溫度項
式中:
Lix——卡尺的示值
Ls——量塊的長度
δLis——卡尺有限分辨力對測量結(jié)果的影響
δLM——機械效應(yīng),如測量力、阿貝誤差、量爪測量面的平面度和平行度誤差等對測量結(jié)果的影響
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三、輸入量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定和不確定度分量
(1)測量Lix
進行了若干次重復(fù)測量,未發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果有任何發(fā)散,故讀數(shù)并不引入任何有意義的不確定度分量。對于150mm量塊的測量結(jié)果為150.10mm.于是其示值誤差Ex以及讀數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為
Ex=150.10mm-150mm=0.10mm
u(Lix)=0
對應(yīng)的不確定度分量-
u1(Ex)=0
(2)工作標(biāo)準(zhǔn)Ls
作為工作的量塊長度及其擴展不確定度由校準(zhǔn)證書給出。由于在計算中使用量塊的標(biāo)稱長度而不是實際長度,并且量塊的校準(zhǔn)證書符合一級量塊的要求,故其中心長度的偏差應(yīng)在±0.8μm范圍內(nèi),并假定其滿足矩形分布。于是其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
u(Ls)=0.8μm / (√3)=0.462μm
靈敏度系數(shù)為1,故對應(yīng)的不確定度分量為
u2(Ex)=0.642μm
(3)溫度差(分析略)
u3(Ex)=1.99μm
(4)卡尺分辨力δLix
卡尺刻度間隔為50μm,故可以假設(shè)分辨力對測量結(jié)果的影響應(yīng)滿足誤差限為±25μm的矩形分布,靈敏度系數(shù)為1,于是對應(yīng)的不確定度分量為
u4(Ex)=25μm / (√3) = 14.4μm
(5)機械效應(yīng)δLM
機械效應(yīng)包括:測力的影響、阿貝誤差 以及動尺與尺身的相互作用等,此外還有量爪測量面的平面度、平行度以及測量面相對于尺身的垂直度等。估計這些影響合計最大為±50μm并假定滿足矩形分布。由于靈敏系數(shù)為1,于是對應(yīng)的不確定度分量為
u5(Ex)=50μm / (√3) = 28.9μm
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合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
uc(Ex)=√(0.462^2+1.99^2+14.4^2+28.9^2)=32.4μm
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擴展不確定度
由于最后的合成分布不是正態(tài)分布,而是上、下底之比為β=0.33的梯形分布,而梯形分布的包含因子k95=1.83,于是
U95(Ex)=1.83 × 32.4μm = 0.06mm
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CNAS(原文):結(jié)果報告
在150mm測量點,卡尺的示值誤差是 Ex=(0.10±0.06)mm
(二)史錦順對此評定的評論
這個評定樣板,是歐洲合格性合作組織給出的,又經(jīng)中國國家合格性認(rèn)可委員會的推薦為“指南”,因此,權(quán)威性很高。倪育才的書也全文引用。吹得很高,實際是個全盤錯誤、根本錯誤。方法本身就不對;實際的評定更錯。
1 胡亂估計
測量、計量是實驗技術(shù)。測量靠儀器,計量靠標(biāo)準(zhǔn)。一切憑實測數(shù)據(jù)說話。計量是保證測量準(zhǔn)確的社會行為,計量權(quán)威的基礎(chǔ),是實驗事實、是測量結(jié)果。計量是社會公證:第一符合實際,第二符合法律,第三對用戶負(fù)責(zé),不把不合格的儀器誤判成合格,第四對生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé),不把合格儀器誤判為不合格。
中國合格性評定國家認(rèn)可委員會所引用的歐洲合格性合作組織的樣板評定,即倪書所引的不確定度評定的上述過程,主要部分δLM,純屬胡亂估計,是瞎編。
2 離奇的結(jié)果
本評定的最后結(jié)果是被檢游標(biāo)卡尺的示值誤差為(0.10±0.06)mm,就是說,此游標(biāo)卡尺的示值誤差的可能值是0.04mm到0.16mm。也就是說,此卡尺示值誤差的最大可能值為0.16mm。而我國的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,此類卡尺的允許誤差是±0.05mm。
卡尺國標(biāo)與卡尺檢定規(guī)程,都規(guī)定量程150毫米、分辨力0.05毫米的卡尺,最大允許誤差是0.05毫米。而此例的評定結(jié)果卻是示值誤差最大可能為0.16毫米。竟相差3倍多。是產(chǎn)品真的不好,還是評定方法不對?我看是:1 瞎編數(shù)據(jù);2 不確定度評定方法錯誤。根本就不能進行此種評定;照此評定法,就不會有任何一把卡尺合格。計量本身的不確定度已是0.06mm,而其誤差最大允許值是0.05,二者之差已是負(fù)值,已沒有合格的通道。
3 要害問題是拋開實測
此不確定度評定中,影響最大的項是第5項即機械效應(yīng)項。
為什么估計量是±50μm?為什么不估計為10μm?又為什么不估計為100μm?大了小了,都是沒有根據(jù)的廢話。計量工作,居然編造數(shù)據(jù),不僅無理,而且荒唐。如此荒唐的編造,竟成為中國國家合格性認(rèn)可委員會的標(biāo)準(zhǔn)文件的樣板,真讓人沒法說話……。
4 不合理的重復(fù)
測量的示值離散性、有限的分辨力、卡尺制造中的機械結(jié)構(gòu)的不完善,這些產(chǎn)生誤差的因素的作用,必定表現(xiàn)在測量結(jié)果的偏離性與分散性上。也就是說被檢儀器的各種誤差因素的影響必將體現(xiàn)于它們引入的系統(tǒng)誤差上與隨機誤差上。如果不體現(xiàn)在測量結(jié)果上,那就是沒有這些因素的作用。慮及誤差因素在某些點上可能相互抵消,那就要恰當(dāng)選點、多選點,使其暴露(更精密的測量儀器要進行重復(fù)測量)。總之要靠實測,實測的隨機誤差與系統(tǒng)誤差,就是各種誤差因素的最終效果。不能另行評定,第一,不實測而評定是瞎評;第二,另評定是重計。
拋開實測而講究評估,是不確定度評定弊病的根源,是根本性的錯誤。誤差理論講究實測,一切憑數(shù)據(jù)說話;不確定度評定是評估,是脫離實際、否定個性的作法,能實際測量而不測量,卻去空口搞估計,是思想路線的錯誤,是計量歷史的一次大倒退。
這個評定錯誤不是中國人的錯,評定是歐洲人做的,查不到作者。這是不確定度論本身的錯。國家合格性認(rèn)可委員會不該把它當(dāng)成好東西向讀者推薦,更不該當(dāng)做“指南”。
5 歸屬問題
檢定或校準(zhǔn)中,對誤差的測量結(jié)果,由被檢測量儀器與計量標(biāo)準(zhǔn)共同構(gòu)成。計量者必須分割這二者,才能做出正確的判斷。分割的方法就是預(yù)先設(shè)計方案,使計量標(biāo)準(zhǔn)的影響很小,可以忽略。要求計量中必須滿足條件:標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍與被檢測量儀器的誤差范圍的標(biāo)稱值之比小于等于q,q是計量中的等級比,是計量的必備條件。一般q取1/4,時頻界取q為1/10。(有些行業(yè)取q為1/3,隨著技術(shù)的發(fā)展,該減小此值。)
測量儀器與計量標(biāo)準(zhǔn)兩項共同構(gòu)成測量結(jié)果,其中標(biāo)準(zhǔn)項的影響可略,這就有效的分離了二者,可以認(rèn)定誤差的測量結(jié)果是屬于被檢測量儀器的。更嚴(yán)格的表達(dá)是把標(biāo)準(zhǔn)的影響視為誤差測量時誤差,而表達(dá)在合格性判別的公式中,參見上文判別式(4)。
│Δ│max≤MEPV-R(N) 上文(4)
本例不確定度的評定,把本屬于被檢儀器性能的分辨力、機械不良效應(yīng),進行另外的計量不確定度中,在判別式中列入右邊的項目中,即上文判別式(3)的U95中,這就完全放錯了位置。
│Δ│max≤MEPV-U95 上文(3)
測量儀器的分辨力、機械效應(yīng),客觀上已實際體現(xiàn)于左邊的│Δ│max中,有多大,是實測時必當(dāng)表現(xiàn)出來的(操作者選用方法,包括多點測量、重復(fù)測量、標(biāo)準(zhǔn)的量值細(xì)度設(shè)置等)。所評U95中的極小一部分,標(biāo)準(zhǔn)與輔助儀器的誤差是該有的、正確的;而其中的主要部分,被檢儀器的重復(fù)性、分辨力、機械效應(yīng)項以及溫度效應(yīng)項,評定時放在U95中,又必然在合格性判別中放在右邊,那就成了合格性判別的標(biāo)準(zhǔn)項。這里很容易看出,這些項作為對儀器的性能要求已體現(xiàn)在MEPV中(這是規(guī)格的要求),檢定就是實測性能是否符合規(guī)格要求,左邊是實測的性能。左邊小于右邊則合格。本例游標(biāo)卡尺的計量,把本應(yīng)包含在左端的性能,另列出,加在U95中,這就必然減小卡尺的合格性的通道,使大量本來合格的卡尺不能判為合格。造成計量工作的失誤。更有甚者,本樣板胡亂評估機械效應(yīng)項,使此種卡尺全部不能判為合格。對計量來說,就是嚴(yán)重的失職,是不可容忍的錯誤。
上次,規(guī)矩灣先生承認(rèn)對機械效應(yīng)項估計過大,是錯誤的;但他認(rèn)為估計小些就可以了。我認(rèn)為此處本不該包括此項,估計大還是小,都是不當(dāng)?shù)摹r且作為規(guī)范,可以容忍人們隨意去估計大小,這本身就已失去規(guī)范的意義。
(三)誤差理論下的卡尺檢定
1 明確卡尺的技術(shù)性能指標(biāo)。查看國標(biāo)《GB/T 21389-2008》、《通用卡尺檢定規(guī)程 JJG 30-2012》此類卡尺的示值誤差允許范圍是0.05毫米,即MEPV=0.05mm。
2 選用標(biāo)準(zhǔn)。檢定卡尺的標(biāo)準(zhǔn)就是量塊。卡尺檢定時的計量誤差,就是量塊的誤差范圍指標(biāo)值。各等各級量塊的規(guī)格,都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足卡尺檢定的要求。設(shè)量塊的誤差范圍是R(N),要求R(N) ≤MEPV/4.
3 按卡尺檢定規(guī)程《JJG 30-2012》執(zhí)行。
用卡尺測量量塊,在六個點上,測得的卡尺示值與量塊的標(biāo)稱值的最大示值差為 │Δ│max,只要:
│Δ│max≤MEPV-R(N)
判卡尺合格;否則不合格。
2012年的這個規(guī)程《JJG 30-2012》,注意這是在推行不確定度論19年之后,竟沒受不確定度論的影響,還是按誤差理論的慣例辦事,好得很!
老史寫文章置疑不確定度評定;檢定規(guī)程《JJG 30-2012》用行動抵制不確定度評定。好!異曲同工;編者們比老史的貢獻大的多。謝謝敢于實事求是、堅持真理的編者們,也順便向批準(zhǔn)此項檢定規(guī)程的國家質(zhì)檢總局致敬。
CNAS所推薦的權(quán)威不確定度評定的“游標(biāo)卡尺的校準(zhǔn)”是個錯誤的評定,名曰“實例”,實則虛構(gòu)。要害是評定方法錯誤,不可實際應(yīng)用。誰用誰上當(dāng)。
這個評定樣板說明:計量中的不確定度評定,是畫蛇添足,毫無意義。本來簡單、規(guī)范、明確的計量檢定工作,被弄得很復(fù)雜、錯誤。排除不確定度評定的干擾!
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