《測量不確定度定義的探討》

走走看看 發表于 2015-2-2 14:39
你能把直流穩壓電源的輸出電壓假定成一個不變的常量足見你的假定水平有多么強大。 ...

　　一個穩壓電源一旦完成制造而形成產品，這臺穩壓電源的穩壓性能也就客觀存在，它所提供的穩定電壓的誤差必有一個“真值”，這個真值在特定的環境條件下就是唯一的。人們對其“檢定/校準”的目的就是希望找到這個“真值”，遺憾的是檢定方法的誤差不可消滅，我們只能得到穩壓誤差的檢定結果而得不到其“真值”。因此，“把直流穩壓電源的輸出電壓假定成一個不變的常量”并不需要“水平有多么強大”，因為這是一個客觀事實。

“假定”是需要有實用意義的！ 有人可能把“假定”看成為所欲為的“命令”了？

理工科大學畢業的人都知道: 這世界上不存在絕對不變的實物！當然也不會有真真正正的“常量”。 所謂的“常量”是指針對具體應用而言的，假定“某量的可能變化”對某個具體應用的實際影響可以忽略不計，那么，在此具體應用中，該量便可認為是“常量”。

對于直流穩壓電源的輸出電壓，若是用于一般的繼電器驅動，可能10%的波動都沒什么問題，那么，那些波動幅度不大于5%直流穩壓電源的輸出電壓在此類應用中便可認為是“常量”；

若是讓你檢測、評價某個直流穩壓電源的“品質”，你再將她的輸出電壓“假定”為“常量”便要鬧笑話了。

但若是你想檢測一個“品質”可能很次的“萬用表”的“重復性”（譬如次于5%），那么，一臺上好直流穩壓電源的輸出電壓（譬如波動幅度不大于0.1%）便可以“假定”為“常量”。

走走看看 發表于 2015-2-2 16:46
這屬于純粹沒有實操過的臆想，隨便拿一塊萬用表測量一臺穩壓電源看看輸出電壓是不是一個不變的常量。 ...

　　贊成30樓的觀點。我認為，這就是在計量學的應用科學中，雖然真值不可得，但只要某個測量結果比測量報告給出的測量結果足夠準確，這個測量結果就是量值溯源鏈中“上游”的測量結果，上游的測量結果即可作為下游測量結果的“參考值”，或約定為“真值”，參考值和約定真值是理論與實踐相結合的產物。
　　若用于一般繼電器的驅動，10%的波動都沒什么問題，波動幅度不大于5%直流穩壓電源的輸出電壓相對于繼電器電壓的需求量值，便可認為是“常量”，是“真值”。同樣，檢測一個重復性次于5%的“萬用表”，一臺波動幅度不大于0.1%的直流穩壓電源的輸出電壓便可“假定”為“常量”，便可“約定為”真值。在一般測量活動中，測量設備的輸出值視為被測量的真值，在計量檢定活動中計量標準的輸出值就被視為被檢儀器顯示值的真值，這些“真值”相對被測量而言就是“常量”。計量學的應用科學由于有了這樣的“約定”或“假定”，也才能夠計算出測量結果的“誤差”、被測量的“偏差”，并將其與“允差”相比較，從而評判被測對象和被檢對象是否合格。
　　你說“隨便拿一塊萬用表測量一臺穩壓電源”，沒有這種不負責任的測量方法。如果要測量穩壓電源的電壓穩定特性，就必須選擇性能遠優于被檢穩壓電源的數字萬用表，此時，數字萬用表的輸出值相對于被檢穩壓電源的值而言就是約定的“真值”，就是“常量”。用這個“常量”和被測量（被檢穩壓電源的穩壓性能）相比較，也才能夠獲得被測量的誤差，確定其是否合格。

njlyx 發表于 2015-2-2 10:41
那個所謂的“測得值”的“分散性”有些什么實用價值呢？？？... 糊弄“上級”的事不算！

只對著“本本” ...

....“真值”會以P%的概率落在“測得值”±U的范圍內。.... 籠統所說的“真值”分散性，并不是咬定“有若干不同的‘真值’實際散布”，對于“常量”測量結果，實指那唯一的“真值”可能降落位置的“分散性”。

我個人是很贊同這種說法的！
只因樓上在討論是“測得值”的分散性，還是“真值”的分散性，所以簡單的回答一下，并不是要完全照本宣科。

規矩灣錦苑 發表于 2015-2-2 22:33
　　贊成30樓的觀點。我認為，這就是在計量學的應用科學中，雖然真值不可得，但只要某個測量結果比測量報 ...

我以為是VIM第三版出錯了！在《中國計量》2014年第9期還發表了，我的《 慎防將包含區間誤理解為被測量的真值存在的區間》的一文。原文如下：

劉彥剛 發表于 2015-2-5 07:15

　　GUM強調，被測量真值中的“真”字是“多余”的，因此“被測量值”或“被測量的量值”就是指被測量真值。測量不確定度的定義是明確的，“表征賦予被測量的量值之分散性的……”就是指著“被測量真值”而言的，是指“被測量真值之分散性的……”。這樣解讀，那么包含區間、包含概率也就與“不確定度”前后呼應了，都是指著“被測量真值”來說，來定義的。
　　相反，把不確定度定義解讀為“表征被測量的測量結果之分散性的非負參數”，包含區間和包含概率的定義就與不確定度定義發生了矛盾。事實上，此時的定義不是不確定度而是”測量結果“的排除系統誤差后剩余的測量誤差的定義了，這個誤差中包含有隨機誤差和未知系統誤差（后面簡稱為隨機誤差），包含區間和包含概率也變成了“精密度范圍”和“置信概率”。
　　從葉老師的例子，測量結果500g，U＝1g（k＝2）來看，給出的就是W＝500g這唯一一個測量結果，沒有第二個測量結果；測量者根據自己所用到的稱量方法相關信息估計的被測量真值存在區間半寬，在取k＝２時，是1g。這就是測量結果完整報告的格式正確解讀，其它任何添油加醋的解讀都是過分的和畫蛇添足的。
　　葉老師的例子無論解讀為測量結果還是被測量真值以95%的概率落在(500±1)g區間內，都是錯誤的。如果用同樣方法測得了一組測量結果，那么每個測量結果將落入的區間是：500g±“最大隨機誤差”。而不管有多少個測量結果，被測量真值只有一個，真值落入的區間是：“約定真值”±1g。兩個區間對稱中心不同，區間半寬也不同。取測量結果存在區間的對稱中心500g和被測量真值存在區間的半寬1g構成一個新區間，是用風馬牛不相及的兩個東西試圖構成一個新區間，這個區間什么也不是。我們千萬不能試圖用測量結果的誤差范圍對稱中心和被測量真值存在區間的半寬，構成500g±1g這樣不倫不類的所謂“區間”，這種區間不存在，同時什么問題也說明不了。

走走看看 發表于 2015-2-3 08:39
波動小于5%的穩壓電源對驅動繼電器需要的10%穩定性來說足夠穩定，但就此假定為常量不妥，莫說5%，就是各種 ...

　　對驅動繼電器需要的10%穩定性來說，各種效應波動優于0.05%的穩壓電源也需要一項一項測量出來，世界上也就無法在實際應用中找真值了，計量和測量都失去了實際應用價值。真值的相對性這才是計量之意義所在，上游測量結果可以被約定為下游測量結果的真值，上游測量結果約定為常量，其誤差約定為零，從而確定下游測量結果的誤差，這是計量應用科學的基礎，也是一切量值溯源系統設計的基礎。

規矩灣錦苑 發表于 2015-1-31 18:42
　　樓主帖子的最后一段話說得對，但也有缺陷。
　　我認為他說得對，是因為不確定度的的確確是被測量真 ...

其實“真值集合區間”我是抄自VIM（第三版）的，要不我也是說“真值存在區間”。

39#給出的是GB/TXXXXX-XXXX《計量學詞匯—基本和通用概念及相關術語》送審稿的相關部分，該標準使用翻譯法等同采用國際標準ISO/IEC GUIDE 99:2007《國際計量學詞匯 基礎和通用概念及有關術語》（即VIM第三版，該國際標準以下簡稱GUIDE 99）。

走走看看 發表于 2015-2-12 08:41
一只性能精良的功率探頭用功率傳遞標準校準，測量1mW標準功率，某頻率點測量結果0.922mW，不確定度2.0%，k= ...

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         【走走看看之議論】
       一只性能精良的功率探頭用功率傳遞標準校準，測量1mW標準功率，某頻率點測量結果0.922mW，不確定度2.0%，k=2，“不確定度包含真值集合區間”不可能吧；用準確度為5×10^-13的銫鐘校準銣鐘，測量結果5×10^-11，不確定度2×10^-11，k=2，“不確定度包含真值集合區間”不可能吧；
       【史評】
       走走看看先生舉出兩個實例，說明VIM3的“不確定度區間包含真值”的說法，是不成立的。說得好！揭露了VIM3的不確定度條款是錯誤的，所謂“包含真值”是騙人的。
       不確定度是什么？GUM說是“可信性”，主定義卻說是“分散性”，VIM3又說是包含真值區間的半寬。
       1 什么可信性？取2σ，可信性就是95.45%；不確定度2×10^-11，k=2，絕不可能是可信性。
       2 什么是分散性？分散是相對平均值的偏離，只相當于測量儀器的隨機誤差或被測量的隨機變化。不包括系統誤差、不講偏離性的指標是片面的，撿了芝麻而丟了西瓜。
       3 按VIM3的說法，以U95為半寬的不確定度區間包含真值。談真值的大小，方向是對的。但不確定度沒有單元，推導不出包含真值的區間的表達式。
       兩個實例，不確定度區間都不包含真值。
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       兩個實例有個共同點，不確定度大于標準的誤差范圍，而小于被檢儀器的實際誤差。按現行的方法評定不確定度，既包括標準的誤差范圍，又包括了被檢儀器的某些誤差因素。這樣，所形成的不確定度，必是不倫不類的東西。
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       總之，不確定度是不倫不類的東西，沒用的東西。
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史錦順 發表于 2015-2-12 11:07
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         【走走看看之議論】
       一只性能精良的功率探頭用功率傳遞標準校準，測量1mW標準功率，某 ...

【一只性能精良的功率探頭用功率傳遞標準校準，測量1mW標準功率，某頻率點測量結果0.922mW，不確定度2.0%，k=2，“不確定度包含真值集合區間”不可能吧；】

要看你這“不確定度2.0%，k=2”究竟為何物？ 若是像119#那樣，取多次測得值散布的標準偏差（估計）值乘以2，那顯然不是那個“包含真值的可能區間”的半寬！...一份“校準”報告若是提供如此“不確定度”，應該是個不倫不類的東西---這是當前“不確定度”的朦朧“定義”惡果！

一只性能精良的功率探頭，用1mW標準功率（源）校準，在某頻率點測量結果的適宜“校準”報告或應為：
                        平均功率示值：0.922mW（也許表達為：功率示值偏差均值：-0.078mW)，不確定度x.x%，k=2 ;
                                      功率示值標準偏差：1.0%。

                        說明：其中的x.x%是那“均值”的“測量不確定度”，它主要來源于標準功率（源）的功率輸出的“不確定”！

至于這只“性能精良的功率探頭”的“測量不確定度”，是不可能由一次如此“校準”就能“合理”得到的。



補充內容 (2015-2-12 14:19):
其中的119#應該是另一主題中的。

njlyx 發表于 2015-2-12 11:53
【一只性能精良的功率探頭用功率傳遞標準校準，測量1mW標準功率，某頻率點測量結果0.922mW，不確定度2.0% ...

如果是用一只性能精良的標準功率探頭（其“測量不確定度”應當已知）來檢測一臺標稱1mW的功率源，那么，在某頻率點測量結果的適宜“檢測”報告或應為：
        功率源輸出功率的平均值：0.922mW，不確定度y.y%，k=2 ;
              功率源輸出功率功率的標準偏差：1.0%。
說明：其中的y.y%是那“均值”的“測量不確定度”，它主要來源于標準功率探頭的“測量不確定度”！

走走看看 發表于 2015-2-12 14:42
您這是想說明什么呢，您這個y.y%只要不超過7.8%，不確定度就不可能包含真值，測量不確定度7.8%的東西不僅 ...

哪兒會來個7.8%？

誰告訴你“標稱1mW的功率源”的輸出功率“真值”一定是1mW？

這個（y.y%，k=2）是說：這個“標稱1mW的功率源”在這幾次檢測中的輸出功率的平均值的“真值”，或者說在這幾次檢測中的輸出功率“真值”的平均值，有95.4%的概率落在0.922*（1-y.y%) mW~0.922*（1+y.y%) mW的范圍內。

走走看看 發表于 2015-2-12 15:57
119#那個不確定度是什么，不想同您討論，如果您知道那個測量結果如何來，就不會得出不確定度是“取多次測 ...

你我對“測量不確定度”的理解大相徑庭。各表吧。

【如果你的1mW功率源真值在0.92mW左右，那不能叫1mW功率源，那也叫玩笑，那你同我說的不是一回事。】--那你這“數據”如何得到的？！... 你家用的“標稱1mW功率源”的輸出功率“真值”確定就是1mW嗎？沒有一丁點兒“波動？ 那水平不是一般的高！ 即便您能 "確定"其輸出功率的平均值就是1mW，那也不是一般人能企及的。.......“功率源”不分級嗎？ 是否“再差的功率源，若標稱1mW，其輸出功率真值也不會小到0.92mW左右”呢？---本人未實用過它，以您說的為準。


“校準”報告給出的“測量不確定度”是針對“校準結果”而言的，不是被校準器具本身的“測量不確定度”！----譬如，“校準”報告：某卡尺在5mm點的“示值誤差”是0.015mm；U=0.001，k=2。----此（U=0.001，k=2）是說“示值誤差=0.015mm”這個“校準結果”的“不確定度”，并不是說該卡尺在5mm點測量時所得“測量結果”的“測量不確定度”！ 后者會遠大于（U=0.001，k=2）！?。?...說明：其中的具體數值不一定恰當。