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[概念] 誤差、偏差與不確定度

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1#
史錦順 發(fā)表于 2014-10-7 09:33:35 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
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。
-
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。
-
    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
-
    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
-
    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
-
     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
-
     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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2#
fuzerg 發(fā)表于 2014-10-21 09:12:49 | 只看該作者
再看看,溫故而知新
3#
規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2014-10-21 11:28:55 | 只看該作者
  就“誤差、偏差與不確定度”這三個術(shù)語而言各有各的定義。但“誤差”和“偏差”都有一個“差”字,必為兩個量值相減。“誤差”的定義非常明確,是測量結(jié)果減去參考值,以前定義為測量結(jié)果減去被測量真值,“參考值”就是與測量結(jié)果相比可作為“真值”使用的另一個更高準(zhǔn)確性的測量結(jié)果或約定量值。“偏差”則源自幾何量計量基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)“極限與配合”中的尺寸偏差,指的是實際值減去名義值(以訛傳訛公稱值),圖紙對尺寸偏差限定的最大和最小值稱為“極限偏差”,兩個極限偏差限定的區(qū)域是被測參數(shù)的“計量要求”,稱為“允差”,或偏差范圍。用于測量領(lǐng)域則是被測參數(shù)的實際值減去名義值。用于實物量具的檢定/校準(zhǔn)是指實際測得值減去刻寫在量具上的名義值,實際測得值由計量標(biāo)準(zhǔn)值體現(xiàn)(相當(dāng)于真值),刻寫在量具上的值好比是量具的顯示值(相當(dāng)于量具顯示的測量結(jié)果),因此偏差相當(dāng)于真值減去測量結(jié)果,剛好與測量誤差反號,偏差和誤差都離不開實施實際測量,偏差與誤差除了符號相反在本質(zhì)上沒有根本性區(qū)別。
  “不確定度”是與誤差、偏差完全不同的另一類術(shù)語,它們本質(zhì)上毫無共同之處。不確定度不是兩個量值的差,不是通過測量獲得,而是通過測量過程(測量方案)的所有有用信息估計的,是被測參數(shù)的真值存在區(qū)間的半寬,不確定度絕無正負(fù)號之分。不能將三個概念相混淆,更不能將不確定度與誤差、誤差范圍、偏差、偏差范圍相混淆,不能用原有解讀誤差現(xiàn)象的誤差理論去解讀不確定度評定問題。
4#
maxma67 發(fā)表于 2014-10-24 16:35:51 | 只看該作者
好東西。感謝辛苦的勞動。
5#
金貝 發(fā)表于 2014-10-30 09:38:50 | 只看該作者
學(xué)習(xí)了,只是有點麻煩1
6#
hcttest 發(fā)表于 2014-11-7 17:30:25 | 只看該作者
來學(xué)習(xí)一下下。。。。。
7#
規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2014-11-7 21:54:30 | 只看該作者
文字修正:
  對3樓第4行的小括號內(nèi)的文字“以訛傳訛公稱值”應(yīng)修改為“也稱公稱值”,由于輸入拼音“yec”時不曾想計算機自動聯(lián)想為“以訛傳訛”了,敲擊空格鍵確認(rèn)文字后沒有檢查,本人對由此可能給量友們帶來的誤解深表歉意。
8#
levo009 發(fā)表于 2014-11-27 11:52:09 | 只看該作者
謝謝分享!~!~~
9#
lininggray 發(fā)表于 2014-12-16 15:40:57 | 只看該作者
謝謝樓主分享
10#
westwind 發(fā)表于 2014-12-17 11:47:39 | 只看該作者
感謝樓主,學(xué)習(xí)了
11#
sfjljczx 發(fā)表于 2014-12-29 21:05:27 | 只看該作者
學(xué)習(xí)了,謝謝
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