請大家討論：這臺儀器合格嗎？

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                               請大家討論：這臺儀器合格嗎？
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                                                                                                                      史錦順
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（一）檢定的條件：         
       1 被檢電壓表（數顯）規格MPEV=6.75伏；檢定點300伏，分辨力5伏。數值顯示穩定。
       2 標準電壓源（數顯）規格MPEV=0.1伏，輸出值（程控）間隔0.5伏。
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（二）檢定方法       
      采用“微調標準法”。
      用被檢電壓表測量標準電壓源電壓。設置標準的輸出使被檢表的示值為300伏。微調標準源的電壓（步進值0.5伏），在被檢電壓顯示值保持300伏的條件下，找到被檢表示值300伏與所設各標準電壓值的最大差值。因被檢表的分辨力是5伏，而標準源的步進值是0.5伏，能使被檢表有300伏顯示的標準源的電壓值約有10個，取其中的與300伏的差值的絕對值最大者。
       對儀器甲檢定的結果：差值絕對值的最大值是5伏。
       要求判斷甲儀器是否合格。
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（三）史錦順按誤差理論處理       
       檢定的合格性判別公式為
                   |Δ|max ≤ MPEV ― R(標)                                                         （1）
       R(標)為0.1伏，MPEV為6.75伏。R(標)小于MPEV的1/60，（1）式中的R(標) 可以省略。合格性判別式簡化為：
                   |Δ|max ≤ MPEV                                                                     （2）
       檢定中，測定被檢儀器甲的示值誤差|Δ|max是5伏。
                   5伏＜6.75伏
即
                   |Δ|max ≤ MPEV  
因此，被檢儀器甲在該檢測點合格。
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（四）規矩灣錦苑按不確定度理論處理           
       檢定的測量不確定度U95為4.8伏。（包括被檢儀器甲的分辨力誤差及標準的誤差等，按GUM法求得。）
       “MPEV＝6.75V，不確定度就必須滿足U≤2.25V，檢定方案或檢定結果才能置信，才能直接使用判別式|Δ|max≤MPEV 評判被檢儀器的合格性。已知U＝4.8V，MPEV/3＝6.75V/3＝2.25V，U＞2.25V，必須用判別式|Δ|max≤MPEV―U。MPEV－U＝6.75V－4.8V＝1.95V，這個1.95V就是壓縮后的最大允差絕對值MPEV′。
　　……現在檢定方案的不確定度U＝4.8V＞2.25V，不能直接用MPEV＝6.75V評判被檢儀器的合格性，而必須使用MPEV′＝1.95V評判被檢表的合格性，5V＞1.95V，被檢表判為不合格。這就是不確定度理論下檢定結果的判定方法。這個評判方法是科學的，也是符合客觀實際的”。           
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（五）兩種理論造成不同的處理結果         
       與被檢電壓表甲同樣規格的被檢電壓表，在同一測量點，檢定得到的|Δ|max的可能值有多種。綠色表示合格值，橙色表示不能判別合格的待定區的值，紅色表示不合格值。數值是|Δ|max，單位為伏。   
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       第一種判別：按誤差理論的判別
              0/0.5/1.0/1.5/2.0/2.5/3.0/3.5/4.0/4.5/5.0/5.5/6.0/6.5/7.0        ……
       按誤差理論的判別，差值的最大值|Δ|max滿足（2）式的被檢儀器（差值絕對值的最大值為綠色值）都判為合格；就是說|Δ|max不大于6.75伏的被檢儀器都合格；而|Δ|max大于6.75伏的被檢儀器（紅值區）不合格。     
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       第二種判別：按不確定度理論的判別
              0/0.5 /1.0/1.5/2.0/2.5/3.0/3.5/4.0/4.5/5.0/5.5/6.0/6.5/7.0/7.5/8.0/8.5/9.0/9.5/10.0/10.5/11.0/11.5/12.0/……         
       按不確定的理論的判別，差值的最大值|Δ|max小于MPEV―U95=1.95伏，被檢儀器（綠值區）才能判為合格；而|Δ|max大于MPEV+U95=11.55伏（紅值區）才能判為不合格。由于把計量的誤差范圍R(標) 不當地換為U95，大幅度擴大了待定區（橙值區），使一些本來合格的儀器不能判為合格，而本來可以判為不合格的儀器也不能判為不合格。這就嚴重地降低了計量的功能。   
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（六）討論題                    
      1 在300伏檢定點，被檢電壓表甲是合格，還是不合格，還是待定？
      2 誤差理論的合格性判別正確，還是不確定度理論的合格性判別正確？
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檢定的測量不確定度U95為4.8伏。（包括被檢儀器甲的分辨力誤差及標準的誤差等，按GUM法求得。）
具體是如何求得的？太大了的話就說明檢定方法或者標準器選擇不對吧？

這同原問題性質完全不同了，U95不再是4.8V

見81#
http://www.bkd208.com/thread-177701-4-1.html

mym20 發表于 2015-6-15 10:56
檢定的測量不確定度U95為4.8伏。（包括被檢儀器甲的分辨力誤差及標準的誤差等，按GUM法求得。）
具體是如何 ...

        已說明被檢儀器的分辨力是5伏，而計量中的U95評定中要包括分辨力引入的誤差，評定U95為4.8伏，不算大（這是一位網友給出的值，在這點上挑毛病，那就干擾了正題的討論）。這是被檢儀器的特性，選檢定方案沒用。
       要面對現實的矛盾，著眼點集中于比較誤差理論與不確定度理論哪個合理。
       不要一見“5伏”就覺得很大。其實，量程為1000伏的電壓表很常見。5伏與1000伏比，僅為0.5%。

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史錦順 發表于 2015-6-15 12:07
已說明被檢儀器的分辨力是5伏，而計量中的U95評定中要包括分辨力引入的誤差，評定U95為4.8伏，不 ...

現在有些儀器按不確定度評定根本無法保證測得值的U小于等于MPEV的1/3，最典型的例子就是允差絕對值與儀器本身分辨力相當的儀器。我碰到過允差絕對值是一個分辨力的情況，按不確定度評定方法，無法得到令人滿意的U值。這與所選標準器無關，僅被檢儀器分辨力引入分量一項就使得評定出來的U偏“大”，這個無法解決。
另外，您的案例中的檢定方法，U95為4.8伏（包括被檢儀器甲的分辨力誤差及標準的誤差等，按GUM法求得），我認為需要在考慮一下評定的合不合理。通常固定標準值，由被檢儀器來讀示值需要考慮被檢儀器的分辨力對測量結果引入的不確定度分量，而您現在是在固定被檢儀器示值，由標準器來讀的示值，這時應考慮標準器的分辨力對測量結果引入分量，被檢器具的分辨力一項如何評定？

主貼測量不確定度大致為

uc=√[(0.1/√3)^2+(0.5/√3)^2]

U95=1.65×uc≈0.49V


補充內容 (2015-6-15 17:25):
295V、305V同300V跳變點但顯示300V時標準電壓源顯示值測量不確定度

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        15日早晨發現，原來討論了許久的那一樓(100#和101#是我的帖子)，竟找不到了。本想繼續發出的討論稿，只好另起爐灶。
       由于我寫回帖慢，發出4#帖才得知十幾分鐘前已有csln先生的帖在樓上。方知關于不確定度的大小，該有另外的評定方法。
       我讀過多遍GUM，讀過VIM的第1版、第2版和第3版的三個版本，讀過歐洲合格性評定組織的評定,CNAS的《校準領域測量不確定度評估指南》，倪育才的不確定度評定的書，范巧成的不確定度評定的書，以及各種規范規程中的評定樣板，雜志上的、網上的評定的例子，所有這些材料中，評定U95都是直接引用被檢儀器的分辨力指標，還沒見過一個“將被檢儀器的分辨力誤差轉換為標準的分辨力指標”的例子。況且規程也都是要求標準的誤差范圍要遠小于被檢儀器的誤差范圍，而沒有一個還另外要求標準的量值的設置密度的。——也許，力學量的小砝碼是個例外，但我卻未見到小砝碼引入的不確定度U95的不同評定方法。
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       在討論中，csln有句話，大意是說“微調標準”正是為了減小被檢儀器的分辨力誤差的影響。
       我認為，用“微調標準法”可以基本消除不確定度論擔心的被檢儀器的分辨力給檢定帶來的不確定性，只要“微調很細”。我還認為，不確定度論擔心的“重復性”對檢定造成的不確定性，可以用對|Δ|取最大值來消除。
       這樣，第一條，被檢儀器的分辨力轉移到標準的細度上；第二條被檢儀器的重復性誤差已經包含在示值誤差|Δ|的最大值中，因此U95的評定中就不該再包含這兩項主要內容。而數顯儀器沒有人的視差，其他些許因素本來就是可略的，于是U95中只剩下一項，那就是標準的誤差范圍加上其設置細度。于是，計量誤差就只是計量單位一家的事了，而與被檢儀器的性能無關了。這是多么爽快的事！長度室先生與許多計量人員被困擾的U95≤MPEV/3經常達不到的問題，也就根本不存在了。啊哈，要求的就是標準的水平，這自然應該由計量部門的領導來解決。
       用一句話來概括，就是不確定度論向誤差理論的回歸！
       用一句話評價不確定度論，就是：天下本無事，庸人自擾之。除了添亂，沒有用場。
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       剛要發此稿，再查一下新帖情況，果然見到有csln的大作。原來在這種情況下，要這樣評定U95。我不是高攀，這種作法，和我想的（我并未認真計算）基本一致，我真心贊賞！我的評價是：創立不確定度論（主要指GUM與VIM）的外國人沒寫出過這些；宣揚不確定度論（主要指JJF1001、JJF1059、JJF1094）的中國權威們，也未涉及這些；而這是關于計量檢定的真學問。什么是創新？這就是創新！恭賀先生！
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       我堅決反對不確定度論的四十條理由（本網本欄目登過）之一，就是計量檢定的不確定度評定，混淆對象（被檢儀器）與手段（計量標準）的關系，把被檢儀器（對象）的問題賴在檢定裝置（手段）上。被檢儀器分辨力與被檢儀器的重復性，就是主要的兩條。
       我提出在視在誤差|Δ|上加符號max,就是檢定中要找示值誤差絕對值的最大值，這才符合“誤差范圍是誤差元的絕對值在一定概率上的最大可能值”的基本定義。如是，在測量儀器重復性不可忽略時，因為找最大值了，|Δ|max已包含儀器不重復性（實際就是隨機變化）的影響，于是用|Δ|max來判別合格性，就不再有“重復性”引入的不確定性。
       現在又明確：被檢儀器的分辨力引入的檢定不確定性，可以轉換到標準的設置上。于是，檢定的誤差，或說檢定的不確定性，與被檢儀器的性能無關。我認為，這樣就完成了從不確定度論到誤差理論的回歸。不確定度論，多重定義，多重作法，沒法統一，也就沒法應用。細細體味現行的檢定規程，因為直接關系到實際的計量操作，其基本思路、基本要求都是原來誤差理論那一套。
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　　誤差用于評判測量方案和測量結果的準確性，不確定度用于測量方案和測量結果的可信性，人們在選擇測量方案時首先應該選擇值得采信的測量方案，然后才考慮測量方案的準確性，不可信的方案無論怎么準確都會帶來誤判風險。選擇測量設備也是如此，測量設備給測量結果引入的不確定度分量超出被測參數控制限的1/3，這種測量設備用于該被測參數的測量就是不值得采信的。對于檢定/校準而言，則是在小于1/3的條件下取1/6，因此可信性的評判標準改寫為計量標準給檢定結果引入的不確定度分量超出被檢參數最大允差絕對值MPEV的1/3。
　　史老師給出的被檢數顯電壓表最大允差絕對值MPEV=6.75V，1/3就是2.25V，檢定方案特別是所用計量標準引入的不確定度就不能大于2.25V，U＞2.25V的檢定方案或計量標準出具的檢定結果將是不值得采信的。
　　史老師給出了違反科學的計量標準和被檢電壓表。被檢表是數顯電壓表，分辨力為5V，0.29×5V＝1.45V，取k＝2時，U＝2.9V，2.9V＞2.25V，此種數顯電壓表將沒有任何方法可以檢定，說明了此種數顯電壓表的設計就是違反科學的，要么MPEV的要求提得太高了，要么分辨力的要求提得太低了。同樣計量標準標準數顯電壓源MPEV=0.1V，程控輸出值間隔0.5V，即數顯裝置的末位數只能顯示以0.5V為單位，或者說該數顯電壓源的分辨力只有0.5V，一個分辨力僅0.5V的數顯裝置居然要求其最大允差絕對值達0.1V，要一只山羊干一頭牛才能干的工作，豈非“強人所難”鬧笑話。
　　何況測量方案的不確定度U=4.8V更是遠大于2.25V，這種檢定方案如何令人相信，這種檢定方案必須改進，而改進的關鍵在于被檢數顯電壓表和所用數顯電壓源的分辨力必須提高，或者它們的最大允差絕對值必須降低（允差絕對值增大），二者必選其一。

長度室 發表于 2015-6-15 14:03
現在有些儀器按不確定度評定根本無法保證測得值的U小于等于MPEV的1/3，最典型的例子就是允差絕對值與儀器 ...

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                                       兩種理論的比較                               
                                                           ——答長度室先生
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                                                                                                                               史錦順                           
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      【長度室先生反映的情況與認識】      
       現在有些儀器按不確定度評定根本無法保證測得值的U小于等于MPEV的1/3，最典型的例子就是允差絕對值與儀器本身分辨力相當的儀器。我碰到過允差絕對值是一個分辨力的情況，按不確定度評定方法，無法得到令人滿意的U值。這與所選標準器無關，僅被檢儀器分辨力引入分量一項就使得評定出來的U偏“大”，這個無法解決。               
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      【史評】        
       長度室先生描述的情況，十分普遍，是一個必須解決的問題。例如通用數字頻率計，在低頻段和較小的采樣時間下，MPEV僅僅取決于分辨力。二者接近，用通常的檢定方法（被檢頻率計測量標準頻率源），如先生所說無法得到令人滿意的U值。于是，按不確定度論，無法解決。這是不確定度論為自己設置的死胡同，是走不通的。其根源是不確定度論的如下兩個錯誤理論.
       第一，不確定度論認為，計量的不可信性（本質是計量的誤差范圍）是U95.而U95既包括標準的誤差范圍R(標)，也包含被檢儀器的分辨力與重復性。通常U95的主要因素是后二者。
       第二，由第一點，不確定度論的合格性判別公式為：
                   |Δ|max ≤ MPEV ― U95                                                   （3）
       視在示值誤差|Δ|中必然包含被檢儀器的分辨力及隨機變化（重復性）的因素，而判別式右端的U95中又列入這兩項，就重復計算了。因此，判別式（3）是不合理的。先生所謂的“無法解決”，是不確定度理論的錯誤造成的。
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       我們對比一下，看看誤差理論是怎樣處理的。
       第一，誤差理論認為，計量的誤差，僅僅與計量標準的誤差范圍有關，而與被檢儀器的性能無關。通常檢定方法（用被檢儀器測量標準）計量的誤差就是標準的誤差范圍R(標)。
       第二，由第一點，誤差理論的合格性判別公式為
                   |Δ|max ≤ MPEV ― R(標)                                                 （1）
       被檢儀器的任何不良，都是構成它的誤差因素。分辨力與隨機變化都必定體現在視在誤差|Δ|中。值得注意的是，檢定中要體現出誤差因素的作用。這就要對|Δ|取最大值。同一測量點，測量多個值（例如10個到20個），則可得到儀器示值隨機變化的最大值。
       檢定要在不同測量點上進行。分辨力誤差，是均勻分布。在各個采樣點上分辨力的誤差的作用與取值是不一樣的。只要采樣點足夠多（例如20個），在取視在差值絕對值的最大值的方式下，可以體現分辨力誤差的最大作用。
       通常情況是被檢儀器分辨力誤差在該儀器的總誤差中占較小的比例。多點采樣的通常檢定方式是夠用的。有時分辨力占主導地位，可用“微調標準法”進行計量，這時可以更精確地找到|Δ|的最大值。而判別公式仍用（1）式。因為比被檢儀器分辨力的誤差還小很多的誤差是可略的。
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       關于采用“微調標準法”以后的不確定度U，cnls先生已有精彩的計算，我贊成他的觀點，就不重復了。
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補充內容 (2015-6-16 15:29):
cnls先生應為csln先生

史錦順 發表于 2015-6-15 19:48
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        15日早晨發現，原來討論了許久的那一樓(100#和101#是我的帖子)，竟找不到了。本想繼續發出的討論 ...

本不想再說什么，但先生提倒了，還是要回復，先生說這種不確定度評定方法是創新，我覺得談不上，好多年不做指針式儀表校準了，但感覺別人也應該是這樣評，規程方法設計本來目的就是這樣，我這樣說先生可能不以為然，至少在十多年前做模擬示波器檢定測量不確定度評定時我就這樣評，在我們這些草根看來這本來就是理所當然

不確定度定義很明確，獲得y的過程中凡是  并且只有對  y有實質影響的量是評定U時的分量，其他的都不是，模型和評定程序都是為了保證不多、不少、合理，被檢表分辨力（指示表  非測量表  校準源除外）、重復性理所當然是影響量，U95≤MPEV/3不是檢定資格條件，是方法合理條件，是符合性判斷不確定度可忽略條件

數字式儀表校準方法一般是校準源輸出標準值讀被檢表，因為數字儀表的特點是分辨力高，分辨力誤差占MPE的小部分，極少數情況有例外，比如傳統計數器低頻頻率測量時，要想滿足U95≤MPEV/3也完全沒有問題，在原主題78#已經給出方法，只是先生可能也不以為然，本主題3#鏈接可以看到，但這沒有太大意義，一臺設備幾十上百點都驗證過了，原理上就可以推論這一兩點也沒有問題

路過。。。。

史錦順 發表于 2015-6-16 08:47
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                                       兩種理論的比較                              
            ...

謝謝史老師的回復。前幾天由于單位活兒比較多，沒有及時給您回復，請見諒！這兩天又重新看了一下這個貼的問題，認為有幾個問題還值得再商榷，希望跟您和csln老師再討論一下。
1.關于被檢儀器分辨力、重復性的問題，csln老師在10#說的很清楚了，我跟他的觀點是一致的。我們講××××測量結果的不確定度，最終評定的不確定度是測量結果的，測量結果怎么會于被檢儀器性能無關呢？關于重復性，也不單是被檢儀器的重復性，我們稱之為測量重復性。
2.我最近在琢磨分辨力誤差引入分量評定的合理性。如果一臺儀器的分辨力是1mm，我們認為它的分辨力誤差為±0.5mm，半寬為0.5mm，因此1059規定分辨力引入分量為分辨力的一半再除以根號3（按均勻分布考慮）。比如我們選定標準值為3.5mm，被檢儀器示值可能為3mm，也可能為4mm，我能很容易想到這里面有分辨力的影響，在一系列3mm、4mm測得值中，取重復性和分辨力二者大的一個。但是如果標準值是整數，比如3mm，在一系列測得值中（2、3、4），還有沒有分辨力誤差這一項呢？也就是說，除去重復性不談，僅儀器分辨力會不會把3mm的值分辨成2mm、4mm？恕我有時腦子愚鈍，這個問題老是轉不過彎來。另外您在1#說的“差值絕對值的最大值是5伏”，是不是應該是2.5伏呢？
3.我想知道所謂“微調標準法”是怎么個檢定法，它怎么就擺脫了被檢儀器的分辨力問題，準確地說，應該是被檢儀器的鑒別力。我看到過一個規范，那種儀器的鑒別力要求不超過1.5d，d為儀器分度值/分辨力。可見，分辨力與鑒別力不是等同的。
4.您所說的“不確定度論的合格性判別公式為： |Δ|max ≤ MPEV ― U95，視在示值誤差|Δ|中必然包含被檢儀器的分辨力及隨機變化（重復性）的因素，而判別式右端的U95中又列入這兩項，就重復計算了。因此，判別式（3）是不合理的。”及“誤差理論的合格性判別公式為|Δ|max ≤ MPEV ― R(標)，被檢儀器的任何不良，都是構成它的誤差因素。分辨力與隨機變化都必定體現在視在誤差|Δ|中。值得注意的是，檢定中要體現出誤差因素的作用。這就要對|Δ|取最大值。同一測量點，測量多個值（例如10個到20個），則可得到儀器示值隨機變化的最大值。”
您這里弄混淆了，不確定度論的合格性判別公式為： |Δ|max ≤ MPEV ― U95，是  |Δ|，而不是 |Δ|max，與|Δ|max ≤ MPEV ― R(標)中的|Δ|max 不同，因此判別式右端的U95中又列入這兩項，沒有重復計算。

史錦順 發表于 2015-6-16 08:47
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                                       兩種理論的比較                              
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謝謝史老師的回復。前幾天由于單位活兒比較多，沒有及時給您回復，請見諒！這兩天又重新看了一下這個貼的問題，認為有幾個問題還值得再商榷，希望跟您和csln老師再討論一下。
1.關于被檢儀器分辨力、重復性的問題，csln老師在10#說的很清楚了，我跟他的觀點是一致的。我們講××××測量結果的不確定度，最終評定的不確定度是測量結果的，測量結果怎么會于被檢儀器性能無關呢？關于重復性，也不單是被檢儀器的重復性，我們稱之為測量重復性。
2.我最近在琢磨分辨力誤差引入分量評定的合理性。如果一臺儀器的分辨力是1mm，我們認為它的分辨力誤差為±0.5mm，半寬為0.5mm，因此1059規定分辨力引入分量為分辨力的一半再除以根號3（按均勻分布考慮）。比如我們選定標準值為3.5mm，被檢儀器示值可能為3mm，也可能為4mm，我能很容易想到這里面有分辨力的影響，在一系列3mm、4mm測得值中，取重復性和分辨力二者大的一個。但是如果標準值是整數，比如3mm，在一系列測得值中（2、3、4），還有沒有分辨力誤差這一項呢？也就是說，除去重復性不談，僅儀器分辨力會不會把3mm的值分辨成2mm、4mm？恕我有時腦子愚鈍，這個問題老是轉不過彎來。另外您在1#說的“差值絕對值的最大值是5伏”，是不是應該是2.5伏呢？
3.我想知道所謂“微調標準法”是怎么個檢定法，它怎么就擺脫了被檢儀器的分辨力問題，準確地說，應該是被檢儀器的鑒別力。我看到過一個規范，那種儀器的鑒別力要求不超過1.5d，d為儀器分度值/分辨力。可見，分辨力與鑒別力不是等同的。
4.您所說的“不確定度論的合格性判別公式為： |Δ|max ≤ MPEV ― U95，視在示值誤差|Δ|中必然包含被檢儀器的分辨力及隨機變化（重復性）的因素，而判別式右端的U95中又列入這兩項，就重復計算了。因此，判別式（3）是不合理的。”及“誤差理論的合格性判別公式為|Δ|max ≤ MPEV ― R(標)，被檢儀器的任何不良，都是構成它的誤差因素。分辨力與隨機變化都必定體現在視在誤差|Δ|中。值得注意的是，檢定中要體現出誤差因素的作用。這就要對|Δ|取最大值。同一測量點，測量多個值（例如10個到20個），則可得到儀器示值隨機變化的最大值。”
您這里弄混淆了，不確定度論的合格性判別公式為： |Δ|max ≤ MPEV ― U95，是  |Δ|，而不是 |Δ|max，與|Δ|max ≤ MPEV ― R(標)中的|Δ|max 不同，因此判別式右端的U95中又列入這兩項，沒有重復計算。

csln 發表于 2015-6-15 15:46
主貼測量不確定度大致為

uc=√[(0.1/√3)^2+(0.5/√3)^2]

這位老師您好！請問主貼為什么不用考慮被檢儀器分辨力的影響呢？這種情況下，對于被檢儀器300V檢定點，怎么給出示值誤差的結果？

抱歉啊，因網絡原因，卡的很。13#發重了。

長度室 發表于 2015-6-24 18:47
這位老師您好！請問主貼為什么不用考慮被檢儀器分辨力的影響呢？這種情況下，對于被檢儀器300V檢定點，怎 ...

具體檢定方法是從被檢表穩定顯示295V增加校準源輸出電壓，增加至某一值時被檢表會在295V、300V間跳變，此時再增加校準源0.5V，被檢表應穩定顯示300V，繼續增加校準源輸出電壓至被檢表在300V、305V跳變，由300V到305V跳變前穩定顯示300V時校準源的那個標準值，300V減去兩個跳變點但被檢表穩定顯示300V時校準源標準值即為該點檢定結果測量誤差，會有一正、一負兩個誤差，取較大值還是兩個均給出看文件要求，實際操作一下就會體會到為什么不確定度與被檢表分辨力無關了，95%以上指針式儀表采用這種檢定/校準方法

JJF 1033關于分辨力對不確定度的貢獻是一糊涂的概念，第一  混淆了指針式儀表和數字式儀表、第二  混淆了用儀表作測量還是儀表處于校準狀態，不同情況分辨力對不確定度影響是不同的

長度室 發表于 2015-6-24 18:46
謝謝史老師的回復。前幾天由于單位活兒比較多，沒有及時給您回復，請見諒！這兩天又重新看了一下這個貼的 ...

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                                   認真思考，必有所得       
                                                    ——答長度室先生（2）        
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                                                                                                                              史錦順         
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       【長度室觀點】      
       1.關于被檢儀器分辨力、重復性的問題，csln老師在10#說的很清楚了，我跟他的觀點是一致的。我們講××××測量結果的不確定度，最終評定的不確定度是測量結果的，測量結果怎么會于被檢儀器性能無關呢？關于重復性，也不單是被檢儀器的重復性，我們稱之為測量重復性。
       【史辯】         
       測量儀器的分辨力、重復性，是儀器的性能。用儀器進行測量，分辨力、重復性都引入測量的誤差。
       （1）在制造測量儀器時，要確定測量儀器的誤差范圍R(儀)。R(儀)必須包括該儀器的分辨力誤差與重復性誤差。被檢儀器的MPEV是R(儀)的最大可能值。
       （2）檢定測量儀器，就是在有計量標準的情況下，實際考核測量儀器的R(儀)。檢定的操作是用被檢儀器來測量計量標準。儀器示值減標準的標稱值，是視在誤差Δ。判斷合格性，就是比較|Δ|與MPEV.
       注意，視在誤差|Δ|中必定已包含分辨力與重復性（隨機誤差）的影響。如果故意取|Δ|的最大值，并記為|Δ|max,則必定已完全包含分辨力與重復性的作用。歷史上的操作，是多點采樣，分辨力誤差均勻分布，而重復性誤差是隨機的，多次測量，又是取大者（任何一點不合格，就是儀器不合格），因而|Δ|是近似|Δ|max的。老史的標記法，是加上符號max，這就給操作提出了明確的要求。
       當前的計量中的不確定度評定，求U95，如果僅限于標準的性能，那是沒說的；而現在包含了被檢儀器分辨力、重復性，這就重計了。因為這些已體現在|Δ|max中。
       （3）如果是確定系統誤差以進行修正（多數人對校準的理解），那就要給出確定系統誤差時的誤差范圍，這里應包括被檢儀器的分辨力與重復性。
       （4）用測量儀器進行測量時，分辨力誤差與儀器重復性誤差都已包含在測量儀器的誤差范圍指標中，不必另計。這是一般量（常量）測量的情況。
       （5）如果被測量是變量（判別標準是示值變化大于儀器誤差范圍）；這時要按統計測量的要求，選測量儀器的指標小于變化量的1/3以下，誤差可略。用單值的西格瑪來表征統計變量的性能。
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       【長度室見解】         
       2.我最近在琢磨分辨力誤差引入分量評定的合理性。……除去重復性不談，僅儀器分辨力會不會把3mm的值分辨成2mm、4mm？恕我有時腦子愚鈍，這個問題老是轉不過彎來。另外您在1#說的“差值絕對值的最大值是5伏”，是不是應該是2.5伏呢？
       【史答】         
       你的想法很好。認真思考，必有所得。
       考慮分辨力問題，要分別處理兩種情況。
       第一種情況，最低位是自然位。測得值沒進行過四舍五入處理。就我所知，一般數字式儀表，如數字式電壓表（以及各種數字電表），數字式頻率計，都是這樣。從電路原理上看，就是一個脈沖代表一個最低位數字。因此分辨力1，引入誤差可能從-0.99到0到+0.99，也就是說誤差范圍（誤差元絕對值的最大可能值）是1。就是說分辨力是1，引入誤差的范圍是1，而不是0.5。數字頻率計，歷史上有專門的名稱，就叫正負1誤差。就是說，分辨力是1，則誤差可能是-1到+1.
       分辨力為1，而誤差是0.5，是GUM于1993年問世時說的。這是一項嚴重的錯誤。由于GUM的權威性，也由于眾多權威與著作家們的迷信，此后便大家都重復這個錯誤的說法。你懷疑這個說法，是對的。祝賀你！再說一遍：分辨力是1，誤差范圍就是1。要相信自己！最高的判別標準是客觀的存在、客觀的規律。不要迷信權威！  分辨力是5伏，分辨力誤差就是5伏。         
       第二種情況，最低位是經過其下一位的四舍五入處理的。電子秤就是這種情況。電子秤的分辨力是1，則分辨力誤差是0.5。如賣菜用的較大的電子秤，分辨力是10克，則它的分辨力誤差范圍是5克。我本來不知道這第二種情況，在本欄目去年的討論中，是一位熱心網友告訴我的。經過查證，屬實。我再次謝謝他。
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       關于第四點，我已多次表達過，就不再說明了。有不同意見，就“求同存異”吧。我堅持自己的觀點。因為這是計量的重大問題，也希望你再想一想。
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我認為兩種方法都不正確，在有檢定規程的情況下，“合格”與否只有檢定規程的判別標準說了算。

       【規矩灣】        
       設計者將一種儀器的分辨力限定在5V，卻把這種儀器的允差規定在6.75V，這種儀器設計者難道不是糊涂蛋嗎？世上有哪種測量設備是如此設計的？這種設計的錯誤和我們討論的被測對象符合性判定方法，以及用于評判被測對象是否合格的測量方法或測量結果是否可信，沒有絲毫關系，這是另一個討論的主題。         
       【史辯】     
         1  只有分辨得出，才能測得出，因此分辨力誤差是測量儀器誤差的最小限度。任何測量儀器，如果其誤差范圍指標小于分辨力誤差，那是不合理的。本案例分辨力是5伏，而儀器的誤差范圍是6.75伏，誤差范圍大于分辨力誤差，是合理的。測量儀器有時主要誤差就是分辨力誤差，而其他誤差都很小，可略，因此儀器此時的誤差范圍就略大于分辨力誤差。“略大于”的量可能可以忽略，于是就說儀器的誤差范圍等于分辨力誤差。大量的計數式頻率計，在低頻段或在采樣時間小時，都是誤差范圍等于分辨力誤差。這是事實，全世界都是如此。明明存在的事實不承認；卻怪罪設計者“糊涂”；毫無道理。
         2  被檢儀器的分辨力誤差、重復性誤差都是被檢儀器的性能。這兩項與系統誤差一起，構成被檢儀器的誤差范圍。檢定正是利用夠格的計量標準來確定被檢儀器的誤差的實際值。計量的誤差僅僅取決于計量標準（包括其附屬設備）的誤差。計量合格性判別的待定區，就是這個計量誤差。
         3  被檢儀器的重復性，檢定中多測幾次便知。它應該包含在實測的視在誤差|Δ| 中。分辨力誤差，一般可體現于|Δ|中（測量10次以上，取最大差值 ）。表征測量儀器性能的是誤差絕對值的最大可能值，因此，計量的任務是確定視在誤差的最大值，應記為|Δ|max。
       計量操作的要點之一是找到|Δ|max。重復性誤差好辦，多測幾次取最大差值即可。嚴格的辦法是取差值的絕對值的平均值加3σ（注意不能除以根號N）.
         4 分辨力誤差，要認真考究。它將體現在|Δ|中。多測些點，應能體現出最大影響。為了確保充分體現分辨力誤差的作用，可采用本主帖的“微調標準”法。
         5 分辨力誤差、重復性誤差，都必須體現檢定時的視在誤差|Δ|max中。或單獨計算，并與|Δ|（平均值）相加構成|Δ|max。
         6 現行的不確定度論的作法，是把重復性與分辨力與計量標準一起構成擴展不確定度U95，而由U95構成待定區，這是錯誤的。這是混淆對象與手段的不當作法，沒有任何“可信性”。
         7 被檢儀器誤差范圍略大于或等于分辨力誤差，是一種客觀存在。對這種情況，能不能檢定，怎樣檢定，是判別誤差理論與不確定度理論孰是孰非的試金石。誤差理論可以處理；而用“微調標準法”，可以嚴格處理，因為誤差理論分開對象與手段。但是，不確定度論把分辨力放在U95中，當做計量本身的問題，是錯誤的。不確定度論混淆對象與手段，出錯是必然的。
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       【規矩灣】        
       設計者將一種儀器的分辨力限定在5V，卻把這種儀器的允差規定在6.75V，這種儀器設計者難道不是糊涂蛋嗎？世上有哪種測量設備是如此設計的？這種設計的錯誤和我們討論的被測對象符合性判定方法，以及用于評判被測對象是否合格的測量方法或測量結果是否可信，沒有絲毫關系，這是另一個討論的主題。         
       【史辯】     
         1  只有分辨得出，才能測得出，因此分辨力誤差是測量儀器誤差的最小限度。任何測量儀器，如果其誤差范圍指標小于分辨力誤差，那是不合理的。本案例分辨力是5伏，而儀器的誤差范圍是6.75伏，誤差范圍大于分辨力誤差，是合理的。測量儀器有時主要誤差就是分辨力誤差，而其他誤差都很小，可略，因此儀器此時的誤差范圍就略大于分辨力誤差。“略大于”的量可能可以忽略，于是就說儀器的誤差范圍等于分辨力誤差。大量的計數式頻率計，在低頻段或在采樣時間小時，都是誤差范圍等于分辨力誤差。這是事實，全世界都是如此。明明存在的事實不承認；卻怪罪設計者“糊涂”；毫無道理。
         2  被檢儀器的分辨力誤差、重復性誤差都是被檢儀器的性能。這兩項與系統誤差一起，構成被檢儀器的誤差范圍。檢定正是利用夠格的計量標準來確定被檢儀器的誤差的實際值。計量的誤差僅僅取決于計量標準（包括其附屬設備）的誤差。計量合格性判別的待定區，就是這個計量誤差。
         3  被檢儀器的重復性，檢定中多測幾次便知。它應該包含在實測的視在誤差|Δ| 中。分辨力誤差，一般可體現于|Δ|中（測量10次以上，取最大差值 ）。表征測量儀器性能的是誤差絕對值的最大可能值，因此，計量的任務是確定視在誤差的最大值，應記為|Δ|max。
       計量操作的要點之一是找到|Δ|max。重復性誤差好辦，多測幾次取最大差值即可。嚴格的辦法是取差值的絕對值的平均值加3σ（注意不能除以根號N）.
         4 分辨力誤差，要認真考究。它將體現在|Δ|中。多測些點，應能體現出最大影響。為了確保充分體現分辨力誤差的作用，可采用本主帖的“微調標準”法。
         5 分辨力誤差、重復性誤差，都必須體現檢定時的視在誤差|Δ|max中。或單獨計算，并與|Δ|（平均值）相加構成|Δ|max。
         6 現行的不確定度論的作法，是把重復性與分辨力與計量標準一起構成擴展不確定度U95，而由U95構成待定區，這是錯誤的。這是混淆對象與手段的不當作法，沒有任何“可信性”。
         7 被檢儀器誤差范圍略大于或等于分辨力誤差，是一種客觀存在。對這種情況，能不能檢定，怎樣檢定，是判別誤差理論與不確定度理論孰是孰非的試金石。誤差理論可以處理；而用“微調標準法”，可以嚴格處理，因為誤差理論分開對象與手段。但是，不確定度論把分辨力放在U95中，當做計量本身的問題，是錯誤的。不確定度論混淆對象與手段，出錯是必然的。
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補充內容 (2015-7-12 20:41):
發稿時機子卡了。發重復了。對不起。

        本人發起的討論，實質是對計量規范《JJF1094-2002 測量儀器特性評定》的質疑。寄語該規范的起草人：
       施昌彥（中國計量科學研究院）
       葉德培（中國航天機電集團二院203所）
       陳明華（廣東省計量科學研究院）
       周倫彬（廣州市計量檢測技術研究院）
       你們有義務出面解釋或答辯。敬請你們參加討論。
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絕無貶低本版塊技術或學術水平的意思

自認是不夠專業的專業技術人員，對誤差理論和不確定度理解連基礎水平也算不上，也到專業版塊去瀏覽過，問題太基礎太基礎，跟一貼就能浮半年

推測誤差理論、不確定度方法研究的專家是不會來這里的

史錦順 發表于 2015-7-12 16:51
【規矩灣】        
       設計者將一種儀器的分辨力限定在5V，卻把這種儀器的允差規定在6.75V， ...

　　１.
　　只有分辨得出才能測得出，因此儀器分辨力必須小于其示值誤差，這是對的。但小多少才合適？現在示值允差6.75V，分辨力卻規定達5V，分辨力小得夠嗎？本人不了解時間頻率計量，相信搞時間頻率計量的人并不多，請史老師能舉出幾何量計量、力學計量、熱工計量等量大面廣的儀器實例說明“都是”分辨力誤差“等于”儀器示值允差（史老師的“誤差范圍”）的情況，說明不是儀器設計者的錯誤。
　　２、３、４、５.
　　一定要分清楚被測量和影響量。本例被測量是“示值誤差”不是“分辨力”，分辨力和示值誤差是完全不同的量。輸出量示值誤差是兩個輸入量的差，即是被檢儀器顯示值減去計量標準值。儀器分辨力和計量標準值一樣都是示值誤差的影響量之一，而不是輸出量。因此分析輸出量的不確定度就必須同時分析這兩個輸入量引入的不確定度分量，不能重復也不能遺漏其中任何一個。
　　６、７.
　　擴展不確定度U不是“待定區”，是被測量真值所在區間的半寬（注：也不是所在區間），是用來定量評判測量方案及其測量結果可信性的參數。當U≤T/3（檢定/校準為U≤MPEV/3）時，測量方案及其給出的測量結果值得采信，可將測得值直接與允差MPEV相比較以判定被測參數是否合格。否則壓縮允差MPEV，壓縮量為U，壓縮后的允差為MPEV－U，要用測得值與壓縮后的允差相比較判定被測參數的符合性，當U≥MPEV時，新的允差絕對值MPEV－U＜0，違反基本科學道理，變成為“反科學”，此時的測量結果將極度不可信，不管測量值聲稱其測得值如何準確，都不能相信，必須要求測量值更換方法重新檢測，這就是測量不確定度在測量領域中一個至關重要的作用。

"只有分辨得出才能測得出，因此儀器分辨力必須小于其示值誤差，這是對的。"    真的嗎？

未必，普通鋼直尺最高分辨力（或者叫分度值）0.5mm，但MPE為±0.1mm，大多模擬(指針）式測量儀器都這樣，分辨力誤差一定要小于測量誤差本就是一個混淆模擬式測量儀器和數字式測量儀器的糊涂概念

　　請分清“分度值”和“分辨力”這兩個基本名詞術語。
　　數字式儀器有“儀器的分辨力”和“顯示裝置的分辨力”兩個術語，模擬式儀器有“分度值”和“分辨力”兩個術語。數字式儀器的“顯示裝置的分辨力”與模擬式儀器的“分辨力”是同一個含義，數字式儀器的“儀器分辨力”和模擬式儀器的“分度值”含義相同。
　　“分度值”性質的術語指的是儀器的一種“零部件”，一旦完成制造也就固定不變，例如鋼直尺的分度值0.5mm，數字式儀器末位數跳一個字代表的被測量值等。“分辨力”性質的術語是測量設備的一個特性，單指讀數時的分辨能力。例如分度值0.5mm的鋼直尺分辨力是0.05mm（肉眼可分辨一個格值的1/10），分度值0.01mm的千分尺分辨力是0.001mm，數字式儀器顯示裝置的分辨力是儀器分辨力（類似于分度值）的1/2，游標卡尺的分辨力是游標分度值的一半，……。所以分度值0.5mm的鋼直尺分辨力0.05mm比其MPEV＝0.1mm小，至少是其一半。絕大多數測量設備的分辨力均比規定的允差絕對值小到1/3以下，例如分度值0.01mm的千分尺分辨力0.001mm比其最小規格的MPEV＝0.004mm小到1/4。特別粗糙的測量設備允許小到1/2以下，但允差絕對值MPEV＝6.75V，分辨力達5V確實是非常不科學的一種設計。