《測量不確定度定義的探討》

史錦順 發表于 2015-2-15 11:23
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          走走看看先生在61#說：“用計量標準校準測量儀器，滿足U≤MPEV/3，當測量誤差Δ在 U＜|Δ|≤ ...

      “走走看看”以為他給出那個“測量不確定度”“含義”是“正解”！ 只是我等不上“道”，才感覺這個所謂的“正解”其實是沒什么用處的，而現行的“測量不確定度定義”實在“朦朧”【“走走看看”可以據“此”這樣“正解”，“規矩灣..”則可以據“此”那樣“正解”，...，似乎都不違背“定義”，只是一個“無實際用處”、一個“無法實際應用”】 。 “走走看看”、“規矩灣..”二位資深壇友的高論實為史先生抨擊“測量不確定度”現狀樹立了極其顯眼的靶子！佩服史先生的高明，對實際同道的兩者【所謂“并行說”者】一“褒”一貶，為現行的“測量不確定度”鋪就死亡之路！

    史先生的表述比較好懂。能否幫忙說明：“走走看看”的【用計量標準校準測量儀器，滿足U≤MPEV/3，當測量誤差 Δ 在 U＜|Δ|≤MPEV 間時，以測量值和不確定度給出測量結果，此時以測量值和U構成的區間中是否包含被測量的真值？或者說測量不確定度是否是包含被測量的真值集合區間的半寬。】是什么問題嗎？
            1. 其中的U是個什么具體的“測量不確定度”？
            2. 其中的“測量誤差 Δ ”是什么時候的東西？
            3. 其中的“測量值”是什么時候的東西？
            4. 其中的“真值”又是什么時候的東西？

njlyx 發表于 2015-2-15 12:17
“走走看看”以為他給出那個“測量不確定度”“含義”是“正解”！ 只是我等不上“道”，才感覺這 ...

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         njlyx先生問我的問題，有一個“是個什么具體的”，三個“是什么時候”。意思我大致明白，就是說：不同時候有不同的真值、不同的測得值、不同的誤差；具體條件下有具體的不確定度，不能把計量時的不確定度，與測量時的不確定度混在一起去質疑。這樣錯位的歧義，不算歧義。
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       【史答】      
      不確定度出世時的名稱叫“測量不確定度”，我在討論中，有時不加“測量”二字，規矩灣先生就指責我說錯了。確實，不確定度一套的設計，只著眼于“測量”，因為要推翻誤差理論，強調真值不知；一般不提計量；因為計量場合有計量標準，一提計量，就難自圓其說了。不巧，在計量界，不提計量是行不通的。于是雖然GUM幾乎不提計量的事，而VIM只得提計量，只得違反不確定度論的初衷，說在計量的場合知道真值。但VIM卻沒有合格性判別公式。倒是中國的《JJF1094測量儀器特性評定》聯系點實際，列入合格性判別公式，其中包括不確定度U95。如果說此處U95就是標準的誤差范圍R(標)，一切如舊，就把這個不確定度叫做校準時的不確定度，就是測定誤差量時的誤差，也算罷了，只是換換名，而無錯誤。奇怪的是這個判別公式中的不確定度，完全按GUM法處理，對被檢儀器的測得值函數進行拆分（取微分），于是，差值的不確定度就與測得值的不確定度幾乎相等（劉彥標帖有大討論）。計量的不確定度既然包括了被檢儀器的不確定度，也就成了“測量”不確定度。而不是真正的計量不確定度。所以，不確定度用得最多的計量場合，測量不確定度與計量不確定度混淆了，亂套了。走走看看的質疑是有道理的。
       還有一個重要的問題是，研制場合如何評定不確定度。對此，GUM、VIM都沒有涉及。要知道，測量的問題，根本上說是測量儀器的問題。沒法給出儀器的指標，不確定度論就沒有根基。VIM說由計量給出測量儀器的不確定度，這是沒有一點知識的胡說。計量是抽樣公證，除個別單值量具外，計量不可能給出測量儀器的性能指標。
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       一個測量計量學領域的知識要點是：儀器研制、儀器計量、用儀器測量，這三大環節的貫通。誤差范圍（即準確度、準確度等級、最大允許誤差、誤差限）所以長期有效的使用，所以應用成功，正是由于誤差范圍概念的貫通性。誤差范圍在儀器制造場所確立，計量環節被公正，于是在應用測量中可以應用。就是說“誤差范圍”在三大環節是一致的、不變的；變了，就沒用了。
       “真值”更是一貫的。一個真值，如1公斤，各種一公斤都一樣。是黃金的一公斤，還是石頭的一公斤沒有區別；被測量的真值一公斤與計量標準的真值一公斤完全相等。而測量的本質，就是標準的真值代換被測量的真值。
        誤差理論是成功的，正是“真值”“測得值”“誤差范圍”能貫通研制、計量、應用測量三大環節。
       不確定度的概念，美國人當初設計時只考慮測量環節（如B類評定憑說明書指標）。極少顧及測量環節，不能用于研制場所，這是其致命傷。
       人們測量是為求得被測量的真值，真值達不到，得知相對真值，也夠用。只要誤差范圍滿足要求，也就達到測量目的。不確定度論認為“真值不可知”“誤差不能算”?！罢嬷挡豢芍狈穸巳藗儨y量需求的基礎；否定“誤差可求”，卻用人家得到的誤差自己來評定不確定度。真是無知加無恥。
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史錦順 發表于 2015-2-15 17:57
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         njlyx先生問我的問題，有一個“是個什么具體的”，三個“是什么時候”。意思我大致明白，就是 ...

【計量的不確定度既然包括了被檢儀器的不確定度，也就成了“測量”不確定度。而不是真正的計量不確定度。所以，不確定度用得最多的計量場合，測量不確定度與計量不確定度混淆了，亂套了。走走看看的質疑是有道理的?！?/font>

其中的“紅字”部分本人明確贊同（現行的那個“混合體”的“計量（檢定、校準）報告中的‘不確定度’”是個不倫不類的怪胎！它其實也不能算做“被檢定儀器的‘測量不確定度’”）！ 但先生以為“走走看看”對此贊同嗎？我以為他并不贊同！故而不明白他所提“問題”的求解“條件”究竟是什么？


愛因哈特先生最初提出“不確定度”時正是針對“測量系統”的“校準”(calibration)問題（就是先生所說的“計量”問題）。 后面“發展”了才到考慮一般的“測量結果”；再后來....胃口越來越大、涵蓋力求無邊、.....

njlyx 發表于 2015-2-15 20:07
【計量的不確定度既然包括了被檢儀器的不確定度，也就成了“測量”不確定度。而不是真正的計量不確定度。 ...

誠如史先生所論，測試計量的“一切問題”其實都是圍繞“測量誤差范圍R”而生！....只是以往對這個“測量誤差范圍R”的“實際含義”與“正當來歷”缺乏確切的說法（盡管史先生對此不以為然）！.....無論是對于一套測量系統、還是對一個測量結果，理論上都不存在一個公正的第3方可以給出一個完全客觀的“測量誤差范圍R”值！....只能是“責任者（也是收益者）自己‘評估’、‘申報’，然后由‘權威部門’加以‘審核’”而形成（有的也可能并未經過這種‘審核’）！---如此獲得的“測量誤差范圍R”稱為“測量不確定度”是適宜的。

走走看看 發表于 2015-2-16 10:39
至此才算明白njlyxt先生認可的測量不確定度是什么，就是被測量的因素不能算在測量不確定度內，只有體現測量 ...

您對本人“認識”的評判大致不錯！稍微“更正”如下——

1.  “校準”報告中的“測量不確定度”應該是只對“校準結果”負責的“參量”，其主體分量是所用“標準”｛“標準（參考）量”或“標準（參考）測量系統”}的“測量不確定度”，還有可能的就是“校準方案（過程）”的其他方面“不完善”（譬如，環境條件控制不理想、操作的不完美、...---指與“報告描述的情況不完全吻合”！）所引起的“分量”——只是大部分常規校準情形下，這些分量相對小到可以忽略；不應該包含與“被校準測量系統（器具）自身的‘隨機變異’”相關的“成份”。
  
2.  “被校準測量系統（器具）”用于測量時所得測量結果的“測量不確定度”【也就是所謂“測量系統（器具）”的“測量不確定度”】應該由“測量系統（器具）”的“責任者”負責“評估”與“申明（報告）”——他應該會“重視”、但不會僅限于利用本次“校準”的“結果”，不可能由“校準”人員越俎代庖、僅憑一次“校準”結果給出！


說到底，“不確定度”是表達“本人水平”的“參量”，不是評說“別人水平”的“參量”。譬如，張三、李四分別對同一長度L進行“測量”，張三測得長度為L1=0.92m，李四測得長度為L2=0.91m——
   
    張三可以報告：L=0.92m，U=0.005m(99.7%)，李四可以報告：L=0.91m，U=0.005m(99.7%)；
   
    張三也可以報告：李四的測量誤差△L=-0.01m，U=0.05m(99.7%); 李四也可以報告：張三的測量誤差△L=+0.01m，U=0.05m(99.7%)；

    但張三不能說：李四的“測量不確定度”U=0.xxm(99.7%); 李四也不能說：張三的“測量不確定度”U=0.yym(99.7%)。除非他們哥倆好，邀請對方幫自己“評估”。

走走看看 發表于 2015-2-16 12:14
這可能是真正的分歧所在，您認可的測量不確定度是指測量水平的測量不確定度，我理解的測量不確定度是指測量 ...

各表吧。

包含量值自身“隨機變化”影響的“不確定度”，我以為應該稱之為“量值不確定度”，它的“責任”主體應該是“量值對象”的“供應者”，而不是“測量者”。

各行宜各司其職、各負其責，計量測試人員需要評估“量值不確定度”的“對象”應該只有那些測量基（標）準器。

走走看看 發表于 2015-2-16 15:19
1. 其中的U是個什么具體的“測量不確定度”？
是測量儀器測量計量標準的量值的測得值的不確定度，測量值 ...

【1. 其中的U是個什么具體的“測量不確定度”？
是測量儀器測量計量標準的量值的測得值的不確定度，測量值可能是平均值，也可能是單次測量值，看文件如何要求】

要看您這“測得值的不確定度”是如何取值的？——
如果是“單次測量值”，這“不確定度”取什么值？......假定“校準”測量只做一次（只是假定?。芊窠o出“單次測量值”的“測量不確定度”？---不會此時“沒有‘測量不確定度’”吧？
“測得值”是多次測量的平均值時，這“不確定度”又怎么取值？

【2. 其中的“測量誤差 Δ ”是什么時候的東西？
是測量值同計量標準值差值，校準情況下不必計算，這里只是為了說明測量值在什么地方】

【3. 其中的“測量值”是什么時候的東西？
同1】

【4. 其中的“真值”又是什么時候的東西？
計量標準約定真值的定義值】

“計量標準”應該是有個“參考值”（“最佳估值”？）Z0（叫“約定真值”？？）及相應的“量值不確定度”Us....其真值Z=Z0±Us（99.73%）。理論上，“真值”Z在各次“校準”測量時可能是不一樣的---具體情況下或許可以忽略這各次的差別。.....您這“真值”是指Z0？還是Z呢？

走走看看 發表于 2015-2-16 20:42
是想說只測量一次是否還有標準偏差吧，我第一次參加計量考試這一題也答錯了，答案是有，獲得的方法有多種， ...

不至于那么菜鳥，問測一次結果的“標準偏差”。

不在一個頻道，是無需問答了。

各安其好吧，愉快過年、羊年大吉！

　　“頻道”不同沒關系，不一致的觀點得以充分發表其實應該是個好現象，技術研究需要這樣的討論氛圍。大家都是針對《測量不確定度定義的探討》，討論的是不確定度的定義，那么就應該針對同一個定義的科學性和合理性討論，就應該針對GUM、VIM或JJF1001給出的定義逐字逐句地討論，而不能自己假設一個并非標準給出的定義，然后評判它的非科學性和非實用性，再轉嫁到標準給出的不確定度定義身上。但，我不反對在指出標準給出的不確定度定義的不足之處基礎上給出自己的定義建議。

劉彥剛 發表于 2015-2-5 07:14
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 ...

請問劉先生，為什么我看到的 ISO/IEC GUIDE 99：2007（VIM) 同您提供的不同？見JJF 1001-2011  5.28  包含區間、5.29  包含概率

您的是官方正式版嗎？還是JJF 1001-2011翻譯錯了？

　　1. 其中的U是個什么具體的“測量不確定度”？
　　2. 其中的“測量誤差 Δ ”是什么時候的東西？
    3. 其中的“測量值”y是什么時候的東西？
    4. 其中的被測量Y的“真值”Z又是什么時候的東西？
　　四個問題提得非常好。這四個問題對理解不確定度與誤差或誤差范圍的差別很有幫助。
　　1.根據JJF1001給“不確定度”的定義，不確定度是“測量結果的測量不確定度”的簡稱，這是勿容置疑的。因為測量結果是測量過程的產品，因此測量不確定度可以被延伸用于表述“測量過程的不確定度”。所以不確定度是測量結果或測量過程的，不是測量設備（包括測量標準）的，但測量設備的計量特性會給測量過程及其結果引入不確定度分量。
　　2.測量誤差Δ，根據JJF1001的定義是“測量結果與被測量真值之差”，現在改為“測得值減去被測量參考值”。對于計量檢定來說，被測量參考值就是被當作真值使用的計量標準值。因此由測量不確定度和測量誤差的不同定義，可得出非常明確的結論，不確定度與測量誤差是完全不同的兩個概念，它們之間不能畫等號。
　　3.“測得值”根據JJF1001的定義是“代表測量結果的量值”。重復測量中，儀器的每個示值都可以作為一個測得值，其算術平均值或中位值也可以作為一個測得值使用，用哪一個作為“測得值”完全由檢定規程、校準規范、檢測規范、圖紙工藝等技術文件來決定?！皽y得值”是組成“測量結果”的一部分?！皽y量結果”是“與其他有用的信息一起賦予被測量的一組量值”，所謂“其他有用信息”就是指“測量不確定度”等。因此完整的測量結果包括“測得值和不確定度”兩部分，僅僅給出測得值而未給出不確定度的檢測報告無疑是殘缺的測量結果，不完整的測量結果，相當于講話只講半句話，無法讓人聽懂。
　　4.“真值”的定義是“與量的定義一致的量值”。既然“與定義一致”就是理想的或理論上的量值，而不是測量實踐能夠獲得的量值。因此測量實踐能夠得到的量值都是與“真值”相近的量值，實際測量活動得不到“真值”，只能無限趨近于“真值”，實踐中的“真值”都是相對的，或者說都是真值的估計值。“不確定度”是真值所在區間的半寬，這里的“真值”就是與定義一致的量值，而人們實踐中不能得到真值，只能得到真值的估計值，因此真值就在以真值估計值為中心，不確定度U為半寬的區間內，這與以測得值為中心，以測量誤差Δ為半寬的區間并非是同一個區間，不可以混為一談。

　　“不確定度”不是表達“本人水平”的“參量”而是表達測量過程或測量結果的參量，用81樓的例子來說：
　　張三、李四分別對同一長度L進行“測量”，張三測得長度為L1=0.92m，李四測得長度為L2=0.91m，張三報告：L=0.92m，U=0.005m(99.7%)，李四報告：L=0.91m，U=0.005m(99.7%)。
　　因為不確定度只與測量方案的信息有關，與其它任何東西都無關，所以張三和李四報告的不確定度相同，說明他們使用的測量方案完全相同，可信性完全相同。因為誤差分析理論告訴我們即便同一個人用相同的方案測量，測量誤差也會不同，何況他們不是同一個人，所以張三和李四報告的測得值不同完全正常。
　　但，張三報告：李四的測量誤差△L=-0.01m，U=0.05m(99.7%)；李四報告：張三的測量誤差△L=+0.01m，U=0.05m(99.7%)；這是不允許的。在量值溯源系統中他們的測量過程同處于一個高度，他們的測量方案可信性（不確定度）完全相同，誰也不是誰的“上游”，誰也不能以自己的測得值作為另一個人的測得值的“約定真值”評價對方。我們必須用他們共同的“上游”測量過程的測量結果當作真值來評判雙方的測得值誤差多大。如果“上游”L=0.930m，則張三李四的測量誤差分別是-0.01m和-0.02m；如果“上游”L=0.890m，則張三李四的測量誤差分別是+0.03m和+0.02m；如果“上游”L=0.916m，則張三李四的測量誤差分別是+0.004m和-0.006m。在不知道上游測量結果之前兩個人的測得值測量誤差是多大誰也不知道，誰說的都不算數。
    張三李四不能評說對方的測量誤差，但卻可以評估對方的不確定度。張三可以說：李四的“測量不確定度”U=0.xxm(99.7%)；李四也可以說：張三的“測量不確定度”U=0.yym(99.7%)。并不需要他們私下交易哥倆好，只要知道雙方的測量方案詳細信息，包括張三李四和張三李四之外的任何人都可以憑測量方案的信息估計出他們兩個人的測量過程或測量結果的不確定度，而測量方案的信息每個人都可以從作業指導書、圖紙工藝、檢測規范、檢定規程、校準規范等技術文件中查得。

非常感謝，學習了

好好學習 好好計劃