頻率計量的八項規章共同抵制不確定度論

njlyx 發表于 2015-3-26 11:05
先生對“測量不確定度”應用現狀的厭惡晚生十分理解！

只是，在現代社會（商品化社會，直接一點就是資本 ...

       謝謝njlyx先生對我學術思想與學術活動的理解與支持。得一知音，甚是欣慰。
       網上討論，特點突出，沒有條條框框的限制，沒有利害關系的束縛，可以盡情表達個人的主張或看法。有不同的聲音，也是正常的。我可以質疑國際權威，當然別人也可以質疑我。凡是講出一定道理的，我一定回答，但一兩句氣話，由他去發泄吧，我沒精力理會。說我沒禮貌也可以，因為我是探討學術問題的，不是來慪氣的。誰都有質疑我的權利，同樣，我也有判別該不該回答的自由，有不回答的權利。
       我對學術活動的基本認識是“理論創新來自對現有理論的質疑”。我是誤差理論派，但只接受其核心內容，就是真值可知、誤差可求、準確度定量，以及系統誤差與隨機誤差的劃分等。但并不認為誤差理論是完美的。所以提出十項新理論，以彌補誤差理論的不足。
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       1 鑒于經典誤差理論只能處理從常量測量的問題，而當今有大量準隨機變量存在，必須處理，因而提出“統計測量”的新概念，及關于兩類測量的劃分方法與處理辦法。其中，“統計測量不能除以根號N”，是個對實際工作影響頗大的見解。特別是認為計量是統計測量，這是很值得研究與討論的，因為這涉及當前的實際計量工作的作法。
       2 區分“單元”和“域”。指出誤差元是“單元”，誤差范圍是“域”。誤差元構成誤差范圍。完整的誤差概念必須包括誤差元與誤差范圍兩個部分。不確定度論說誤差非正即負，這是只承認有誤差元而否定誤差范圍的存在與功能，是對誤差理論的誣陷。誤差概念有“單元”有“域”，是完全的整體；不確定度沒有構成單元，沒有確定的含義。不確定度本身就不確定。一個概念沒有明確的內涵與外延，是不符合邏輯規律的，不可能是科學的概念。
       3 區分量值，得到測量方程。
       測量學的基本任務是研究測得值的規律。測量學研究怎樣取得測得值（測量方法）；分析并表征測得值與實際值的接近程度（誤差分析）；探討如何使測得值最大限度地接近實際值（精度設計）。測量方程是誤差分析的基礎。我的區分測得值的具體方法是在參量的符號上加一個腳標。辦法簡單，但作用卻大：區別了主客觀，揭示了經典測量學是研究認識與客觀的關系這一本質。別看一個小小的標志，竟可以澄清往日許多混淆。簡單而實效。在區分測得值的基礎上，建立測量方程，于是理順了誤差分析的程序。有了測得值函數，使誤差分析有了明晰的物理意義，使測量學立足于嚴格的邏輯基礎之上。從前，誤差分析的慣例是拿過一個物理公式，直接取微分。這樣做，是在求幾個物理量的變化量之間的關系，而沒有求測得值與實際值的關系，是不切題的，常常弄錯正反比關系。
       4 區分誤差范圍與誤差范圍實驗值，得到誤差方程。
       誤差方程的提出，解決了人們對誤差理論的一個疑慮。這個疑慮就是在真值未知的條件下，誤差怎么求的問題。要點是：
       第一，人類社會是個有分工的整體。任何測量儀器，在設計制造時已經有了其誤差范圍指標；測量儀器又必須進行計量，認定其合格才能應用。因此，人們在使用測量儀器進行測量時，在得到測得值的同時，就已經知道了測得值的誤差范圍。根本就沒必要去進行測得值減真值的操作。所謂“真值未知，誤差不能求”的指摘，是個測量佯謬，是個偽命題。
       第二，在定標與計量測量儀器時，用的是計量標準，這里用標準的標稱值代換了標準的真值。此代換所差生的誤差，是逐級存在的。以往用微小誤差可略來解釋，是正確的，但缺少嚴格的論證；現在有了誤差方程，實現了誤差范圍實驗值（利用標準得出）到誤差范圍值（或稱真誤差范圍，以真值定義）的計算。在真值未知的條件下可以用誤差范圍實驗值求得真誤差范圍。如此，徹底破解了測量佯謬。
       5 論述標準方差、阿侖方程的推導思路，詳細說明阿侖方差的來龍去脈，指出：阿侖方差強調采樣時間，這一點是重要的，但阿侖方差有錯。錯在自己否定自己的前提。阿侖方差提出的背景是存在發散困難；而在發散的條件下是得不出貝塞爾公式的。阿侖方差錯引錯用貝塞爾公式，以至使其物理意義費解。阿侖方差是當今時頻界盛行的理論，但它畢竟有錯。接受阿侖方差的基本思路，但不是再從貝塞爾公式出發，而是按物理意義辦事，于是提出簡單而又物理意義明確的自差統計概念。
       6 明確測量計量的實際操作程序，簡化計量測量結果的表達，促進測量計量的規范與統一。
       前六項是測量計量的基礎理論方面的新思路；后四項，是具體的專業理論，包括如何在特定的專業研究中，貫徹基礎理論的基本方法，也包括對專業測量計量原理的探究。
       7 在時頻計量研究中，應用建立測量方程的方法，建立新的計時方程。
       認識到計時的本質是計相，重新表達計時的物理公式，進而按區分測得值方法表達計值公式，方便地給出計時學界追求多年的計時方程。建立關于時頻關系的三定理，使得時頻界最常用的公式，例如比相測頻公式、時差公式以及頻率漂移率計算公式，極簡明而又順理成章地得出。
       8 在測距領域，提出相位測距的折合理論。
       提出折合測尺的概念，揭示關于折合測尺的幾個理論關系；找到定位數m和它的計算方法；得到整周數的計算公式；從而形成了一套精確測量距離的理論。測距誤差可小到亞毫米量級，這無疑有重要實用價值。給出相位測距的統一解。其特點是巧解模糊，一個公式算出距離量，而現有理論則需用許多判別公式。
       9 在測速領域中，應用測量方程的方法，給出多普勒測速誤差的新公式。
       10 探討微波阻抗計量的基本概念，基于連續條件的分析，建立了波導特性阻抗的新概念。
       （以上材料引自《史氏測量計量學說》之序言）
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       先生建議我做些改進不確定度論的工作；我上邊寫得長些，就是說明我不能接受先生建議的理由。我的志向是發展誤差理論。而不可能為誤差理論的對立面說話。
       通過近十多年對不確定度的主要文件GUM、VIM以及大量不確定度評定樣板的仔細研究，我認為不確定度的理論與評定方法，是出發點錯、方法錯、邏輯錯、物理概念錯、數學計算錯，得出的結果錯。總之是根本錯、全盤錯。對這種錯誤的東西，只能揭露、抨擊。我認為，不確定度論的最終下場是被誤差理論的廣泛的群眾基礎和強大的習慣力量所淹沒。揭露、抨擊不確定度論的學術活動，將加速這一過程。
       對我提出的新理論，望先生指出缺點或錯誤，我會認真考慮。學術討論需要有理由的反對意見。百煉成鋼嗎。
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285166790 發表于 2015-3-26 15:57
我覺得這個比喻很恰當。

謝謝認同。

史錦順 發表于 2015-3-26 15:59
謝謝njlyx先生對我學術思想與學術活動的理解與支持。得一知音，甚是欣慰。
       網上討論，特 ...

本人的認識：沒有什么獨立于“誤差理論”之外的所謂“測量不確定度‘理論’”。只有一個稱之為“xx不確定度”【包括“測量不確定度”、“量值不確定度”、….，在具體含義明確、單一時，簡稱“不確定度”】的“指標”，其“評估”與“應用”是現代“誤差理論”的一部分。其中，
    “測量不確定度”就是責任者【測量結果的報告者、測量器具的提供者、..】承諾的測量誤差的可能（約定包含概率）范圍（半寬）。其“評估”與傳統意義上的“測量誤差估計”是做同樣的事；
    “量值不確定度”就是責任者【量值對象的提供者、..】承諾的量值誤差的可能（約定包含概率）范圍（半寬）。其“評估”是傳統意義上的“測量誤差估計”加上“量值對象的量值自身在責任者負責的范圍內的可能變化范圍的‘估計’。這其實也并非什么“新鮮”實物，以往許多“基準”、“標準”的“精度”或“準確度”評定就是做這種工作。

基于以上認識的“不確定度”，應該與您要秉承的“誤差理論”沒有重大沖突。只是細節上略有左右——

【我是誤差理論派，但只接受其核心內容，就是真值可知、誤差可求、準確度定量，以及系統誤差與隨機誤差的劃分等。】
應： 真值可知——真值客觀存在，可以追求。但多數近似“gc主義”理想，當前未知（不確定）；
誤差可求——誤差的可能范圍可以“評估”，誤差值可以由“上級”（通常是意味著用更“好”、也是更“貴”的方法）適當驗證（會留有一定的“不確定度”）；
     “準確度定量”與否，只是一個人為“規定”；
     “系統誤差與隨機誤差的劃分”是前人智慧的體現，它是簡化處理“誤差相關性”的實用方法，只是在與“不確定度”概念并用時宜適當變更“類型名稱”；】

【  1 鑒于經典誤差理論只能處理從常量測量的問題，而當今有大量準隨機變量存在，必須處理，因而提出“統計測量”的新概念，及關于兩類測量的劃分方法與處理辦法。其中，“統計測量不能除以根號N”，是個對實際工作影響頗大的見解。特別是認為計量是統計測量，這是很值得研究與討論的，因為這涉及當前的實際計量工作的作法。】
應： “測量”與“統計”宜適當區分為兩項工作。一般“隨機量”的基本“參量”就應該包括“均值”與“標準偏差”（也就是說起碼有兩個“被測量”），考慮“隨機量”的“散布寬度”時，“標準偏差”顯然不能除以根號N 。 只要分清了被測量的性質（“不變的常量”？“普通隨機變量”——大致可以由“均值”與“標準偏差”表征？ “特殊的隨機變量”——如“時頻測量”中的某些對象？），相應的問題是可以說清楚的。 若新推“統計測量”的概念，恐怕帶來一定的復雜性？

【 2 區分“單元”和“域”。指出誤差元是“單元”，誤差范圍是“域”。誤差元構成誤差范圍。完整的誤差概念必須包括誤差元與誤差范圍兩個部分。不確定度論說誤差非正即負，這是只承認有誤差元而否定誤差范圍的存在與功能，是對誤差理論的誣陷。誤差概念有“單元”有“域”，是完全的整體；不確定度沒有構成單元，沒有確定的含義。不確定度本身就不確定。一個概念沒有明確的內涵與外延，是不符合邏輯規律的，不可能是科學的概念。】
應：在明確了“誤差范圍”作為“域”后，“誤差”便是當然的“單元”。“誤差元”在特定的表述中有一定的積極意義，但不宜凡是替代“誤差”表述。

【 3 區分量值，得到測量方程。
       測量學的基本任務是研究測得值的規律。測量學研究怎樣取得測得值（測量方法）；分析并表征測得值與實際值的接近程度（誤差分析）；探討如何使測得值最大限度地接近實際值（精度設計）。測量方程是誤差分析的基礎。我的區分測得值的具體方法是在參量的符號上加一個腳標。辦法簡單，但作用卻大：區別了主客觀，揭示了經典測量學是研究認識與客觀的關系這一本質。別看一個小小的標志，竟可以澄清往日許多混淆。簡單而實效。在區分測得值的基礎上，建立測量方程，于是理順了誤差分析的程序。有了測得值函數，使誤差分析有了明晰的物理意義，使測量學立足于嚴格的邏輯基礎之上。從前，誤差分析的慣例是拿過一個物理公式，直接取微分。這樣做，是在求幾個物理量的變化量之間的關系，而沒有求測得值與實際值的關系，是不切題的，常常弄錯正反比關系。】
應：贊賞。

【 4 區分誤差范圍與誤差范圍實驗值，得到誤差方程。
       誤差方程的提出，解決了人們對誤差理論的一個疑慮。這個疑慮就是在真值未知的條件下，誤差怎么求的問題。要點是：
       第一，人類社會是個有分工的整體。任何測量儀器，在設計制造時已經有了其誤差范圍指標；測量儀器又必須進行計量，認定其合格才能應用。因此，人們在使用測量儀器進行測量時，在得到測得值的同時，就已經知道了測得值的誤差范圍。根本就沒必要去進行測得值減真值的操作。所謂“真值未知，誤差不能求”的指摘，是個測量佯謬，是個偽命題。
       第二，在定標與計量測量儀器時，用的是計量標準，這里用標準的標稱值代換了標準的真值。此代換所差生的誤差，是逐級存在的。以往用微小誤差可略來解釋，是正確的，但缺少嚴格的論證；現在有了誤差方程，實現了誤差范圍實驗值（利用標準得出）到誤差范圍值（或稱真誤差范圍，以真值定義）的計算。在真值未知的條件下可以用誤差范圍實驗值求得真誤差范圍。如此，徹底破解了測量佯謬。】
應：贊成對“誤差范圍”的合理應用！
用測量儀器獲得測量結果時，該測量結果的“可能誤差范圍”的主體成份是由“所用測量儀器常規特性”決定的成份（在大部分正常“測量”中，這是絕對主體成份，其他成份與之相比可能小的可以忽略！），它確實應該由該測量儀器的設計制造及檢定（評估）專家事先“給出”，無須測量者（測量儀器的使用者）做“減真值的操作”來“求取”，不存在所謂“真值未知，誤差不能求”的“測量佯謬”！ … 測量者（測量儀器的使用者）需要做（也能做）的事是要適當“評估”測量條件，就其它的影響因素（可能導致測量儀器超出常規性能？或測量儀器的性能與這些因素明顯的關聯？…）做適當的“放量”處理。
但是，測量儀器的設計制造及檢定（評估）專家也在“測試計量專業人員”之列，他們該如何“給出”測量儀器的“可能誤差范圍”呢？——分析、猜測、試驗、統計、…，其中當然少不了由上級“檢定”獲得“誤差范圍實驗值”的關鍵環節，但負責任的“專家”在報告測量儀器的“可能誤差范圍”值時，一定會在“誤差范圍實驗值”的基礎上“適當放量”——這個量顯然不會是憑空放的！是需要適當分析的。….. “給出”測量儀器的“可能誤差范圍”需要有人做艱苦卓絕的工作，也需要合適的方法。……這其實就應該是所謂“儀器的測量不確定度‘評估’”，只是這個“評估”真不該由測量者（測量儀器的使用者）來做！

【    5 論述標準方差、阿侖方程的推導思路，詳細說明阿侖方差的來龍去脈，指出：阿侖方差強調采樣時間，這一點是重要的，但阿侖方差有錯。錯在自己否定自己的前提。阿侖方差提出的背景是存在發散困難；而在發散的條件下是得不出貝塞爾公式的。阿侖方差錯引錯用貝塞爾公式，以至使其物理意義費解。阿侖方差是當今時頻界盛行的理論，但它畢竟有錯。接受阿侖方差的基本思路，但不是再從貝塞爾公式出發，而是按物理意義辦事，于是提出簡單而又物理意義明確的自差統計概念。】
應：不熟悉，學習。

【    6 明確測量計量的實際操作程序，簡化計量測量結果的表達，促進測量計量的規范與統一。】
應：贊成。測試計量技術應該講求實用。 現行“不確定度”表述中，所謂包含因子的表達方式是違背實用常規的學究式表示，而自由度則更是糊弄老百姓、忽悠官僚的玩意（只是從“實用”的角度認識）。但約定的“包含概率”是個實用必須的東西！不宜一刀切的只認99.7%！——許多實際應用是要講求“經濟效益”的，不能都向航天之類的“高科技”應用看齊。

【   7 在時頻計量研究中，應用建立測量方程的方法，建立新的計時方程。
       認識到計時的本質是計相，重新表達計時的物理公式，進而按區分測得值方法表達計值公式，方便地給出計時學界追求多年的計時方程。建立關于時頻關系的三定理，使得時頻界最常用的公式，例如比相測頻公式、時差公式以及頻率漂移率計算公式，極簡明而又順理成章地得出。
       8 在測距領域，提出相位測距的折合理論。
       提出折合測尺的概念，揭示關于折合測尺的幾個理論關系；找到定位數m和它的計算方法；得到整周數的計算公式；從而形成了一套精確測量距離的理論。測距誤差可小到亞毫米量級，這無疑有重要實用價值。給出相位測距的統一解。其特點是巧解模糊，一個公式算出距離量，而現有理論則需用許多判別公式。
       9 在測速領域中，應用測量方程的方法，給出多普勒測速誤差的新公式。
       10 探討微波阻抗計量的基本概念，基于連續條件的分析，建立了波導特性阻抗的新概念。】
應：有的很不熟悉，有的不太熟悉，學習。

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                                                       致njlyx
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                                                                                                                        史錦順
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       看了你的帖子，得知你對我提出的一些學術觀點，認真閱讀、經思考后分別地做出判斷，贊成意見、不同意見、考察后再說的三種情況，很清晰。體現了認真對待新觀點的學者風范。
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（一）共識            
       你贊成的幾點是：
       1 區分量值的測量方程；
       2 無須測量者（測量儀器的使用者）做“減真值的操作”來“求取”，不存在所謂“真值未知，誤差不能求”的“測量佯謬”！
       3 溯源中誤差范圍的應用。
       4 隨機變量的分布寬度，不能除以根號N。
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       第一點，測量方程，建立容易，用起來方便。相信認可的人會越來越多。
       第二點，其實，只要明白測得值加減誤差范圍的區間包含真值的道理，“測量佯謬”是易于破解的。不過，這個問題繞暈許多名家。那是死盯著“誤差是測得值減真值，非正即負”這一個概念，而忘記了更實用的誤差范圍概念。人們測量的目的是得知真值。用儀器測量，得到的測量結果是測得值，并同時必知測得值的誤差范圍。因為測量儀器，必有誤差范圍指標，而此指標又是經過計量公證過的。實踐中，使用特定的儀器，知道特定的誤差范圍，只要誤差范圍滿足測量任務的需要，就達到了測量的目的。用再高檔的儀器，得到的也是測得值加減誤差范圍，只是誤差范圍小。
       測量結果等于測得值加減誤差范圍，測量結果以高概率（99%）包含真值，此乃測量的基本原理，測量的真諦。在正確使用測量儀器（滿足儀器工作條件、正確操作）的條件下，測量的誤差范圍，不大于測量儀器的誤差范圍指標值。可以用儀器指標值當測量的誤差范圍值。需說明的是，在測量儀器的制造規范中，已經規定儀器的正常工作條件。是顧及環境條件的影響的。儀器的通用條件是溫度-20℃到40℃。通常，不可能超出此范圍。商品銫原子鐘，工作溫度條件是0℃到到40℃，一般實驗室都滿足要求，不必另估計誤差。在4千米以上高山上用電子案秤，要考慮附加誤差（加速度g減小），通常的地面上用，不必考慮地球引力的變化。這已由儀器的使用范圍界定。總之除極特殊的情況外，測量者是不必考慮附加誤差的。因為儀器設計時已包含了通常的環境條件的影響。
       第三點，簡單，限于理論界要考慮，計量人員按規程辦事就行了。
       第四點，很重要。達到共識難，推廣應用更難。這有兩方面的原因。在經典誤差理論中，被測量是常量，測得值的變化由儀器的隨機誤差引起，這是手段問題，手段的誤差可以而且應當減小，取平均值，用平均值的標準偏差來表征隨機誤差是對的，就是要除以根號N。廣大計量人員都熟悉。而當被測量是準隨機變量（大的常量疊加一個小的隨機變量）時，當測量儀器的隨機誤差遠小于隨機變量時，則此時的測得值變化是被測量引起，是對象的問題，對象的問題要如實反映，而不可縮小。就是不能除以根號N。從統計方法的方面說，統計變量的分散寬度，必須用單值的σ，而不能除以根號N。即使測得值是平均值，也不能除以根號N。如果除以根號N，則區間就不包括大部分單值了；而單值是隨機變量，是客觀存在，不包含是不行的。
       統計量的測量，σ不能除以根號N，是現代測量計量理論的一個要點，十分重要，而難被接受，這就必須宣傳。不僅不確定度論的A類評定，規定除以根號N，甚至國家計量院的名家，馬鳳鳴先生，也在《時間頻率計量》的第八章中，一個地方錯誤地用了除以根號N的操作。雖然他說了是“目前流行”的作法，但他畢竟用了， 也出錯了。
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（二）商榷
      【njlyx觀點】        
       “若新推‘統計測量’的概念，恐怕帶來一定的復雜性”。
       【史辯】      
       此事我考慮已久，認為：引入一個新詞，容易引起重視，且易于分辨該怎樣處理。因為把測量區分為兩類測量，易于說明如下問題：
       A 明確人們熟悉的誤差理論，僅適用于被測量是常量（基礎測量）的情況。
       B 判別是否該除以根號N。統計測量的σ不能除以根號N
       C 判別是否該剔除異常數據。統計測量不能剔除異常數據。
       D 計量及各種合格性判別，都滿足手段的變化量遠小于被檢儀器（或其他對象）的變化量指標值，因而是統計測量，要按統計測量的辦法行事。第一檢定不能除以根號N，第二檢定不能剔除異常數據，第三，檢定的測得值不能取平均值，而要取極點。找出最大差值。
      由于包含內容多，取個專門名稱是必要的。
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（三）解釋          
       【njlyx觀點】      
       在明確了“誤差范圍”作為“域”后，“誤差”便是當然的“單元”。“誤差元”在特定的表述中有一定的積極意義，但不宜凡是替代“誤差”表述。
       【史答】      
       我認為，誤差理論的“誤差”一詞，在不同的語言環境下應用，有三層含義。第一，泛指概念，包括誤差元與誤差范圍。第二專指誤差元（測得值減真值），第三專指誤差范圍。如說“測量儀器誤差”，指的是誤差范圍，測得值的誤差也指誤差范圍。只有在誤差分析中，誤差一詞才特指誤差元（測得值減真值）。而“誤差理論”一詞中的誤差是泛指概念，既指誤差元，也指誤差范圍。
       本人提出“誤差元”一詞，完全為了對抗不確定度論對誤差理論的攻擊。把誤差的概念局限于測得值減真值，非正即負，就是抹殺誤差范圍的功能。試想如果人人都明確有誤差范圍這個“域”的概念在，何必再搞個不確定度出來？不確定度，歸根結底不就是當誤差范圍的角色嗎？
       本人提出誤差元，只限定它是測得值減真值的那個特指的誤差，而無意用誤差元取代“誤差”的概念。誤差是個總概念，細分，可分為誤差元與誤差范圍，一般的稱說，誤差就是總概念，既可代表誤差元，也可代表誤差范圍。因此，誤差元一詞的提出，不影響以往“誤差”一詞的地位。
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史錦順 發表于 2015-3-27 12:02
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                                                       致njlyx
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在這里我想重點討論一下σ除以根號N的問題：這個N等于幾并不是一個固定的數值，而是應該由滿足顧客需要的校準規范為依據。顧客的需求是多種多樣，每個校準規范的要求也不一樣，所以這個N并不是說一定要除以10或者說是幾，N也有可能是1,比如說一種儀器，顧客在使用中每次只測量一次就要作為結果，那這個顧客完全可能要求讓N取1。校準工作的一個特點就是有一定的靈活性，滿足顧客的需要是它的根本宗旨。

　　是的，55樓說的完全正確，我也完全贊成這個說法。
　　σ除以根號N的問題：這個N等于幾并不是一個固定的數值，更不是重復性實驗以求得σ的實驗次數，這個N等于幾由滿足顧客需要的校準規范或檢定規程規定的同一個受檢點檢定讀數次數為依據。每個規程/規范的要求都不一樣，多數檢定規程并沒有規定檢定讀數次數，此時的N默認為1，σ除以根號1仍然是σ。
　　關于“誤差”的概念，國家給出的定義與史老師“誤差元”的定義一個字不多一個字不少，并非有“總”概念的任何含義，賦予“誤差”以“總概念”的含義是史老師個人對其給出的“新定義”，這個新定義我認為可以作為一家之見比較好，因為“誤差”的定義國內外的定義相同，已被廣泛認可，還是不變為好。我認為史老師的“誤差元”還是叫誤差，“誤差范圍”還是叫誤差范圍，或者根據不同場合分別叫最大實際誤差、最大允許誤差、誤差限等等。

謝謝分享，新人多多學習餓

新人好好學習

好好學習 D大調