本帖最后由 yeses 于 2015-8-29 14:43 編輯
不確定度概念定義分析
幾乎所有的科學(xué)概念定義,對(duì)于相應(yīng)的專業(yè)人士來(lái)說(shuō),都是通俗易懂的。唯有測(cè)量領(lǐng)域的不確定度概念,20年都爭(zhēng)執(zhí)不休。
VIM給出的不確定度概念定義的原文是:non-negative parameter characterizing the dispersion of the quantity values being attributed to a measurand, based on the information used. 我國(guó)JJF1059,JJF1001給出的定義是:根據(jù)所用到的信息,表征賦予被測(cè)量值分散性的非負(fù)參數(shù)。二者表達(dá)的意思是一樣的。
單從文字上說(shuō),識(shí)字的人都能理解意思:分散特性的參數(shù)。誰(shuí)的分散特性?量值的分散特性。什么量值的分散特性?被測(cè)量值的分散特性。那么,什么是被測(cè)量(measurand)?什么是量值?讓我們看一下相關(guān)規(guī)范的表述。
被測(cè)量(measurand)---擬測(cè)量的量[JJF1001,4.7,JJF1059, 3.1], quantity intended to be measured[VIM3,2.3]
量值(quantity values)---用數(shù)和參照對(duì)象一起表示的量的大小[JJF1001,3.20],number and reference together expressing magnitude of a quantity[VIM3,1.19]。
再看一下量的真值和測(cè)量結(jié)果的定義:
量的真值true quantity value簡(jiǎn)稱真值( true value)---與量的定義一致的量值[JJF1001,3.21],quantity value consistent with the definition of a quantity[VIM3,2.11]。
測(cè)量結(jié)果measurement result---與其他有用的相關(guān)信息一起賦予被測(cè)量的一組量值[JJF1001,5.1],set of quantity values being attributed to a measurand together with any other available relevant information[VIM3,2.9]。
可見(jiàn),這里的量值(quantity values)絕對(duì)不是指量的真值true quantity value,而是指測(cè)量結(jié)果measurement result。
還值得注意的是,不確定度和測(cè)量結(jié)果的定義中,quantity values都采用的是復(fù)數(shù)形式!是指多個(gè)而不是一個(gè)!
所以,不確定度概念用真正的中國(guó)話表達(dá)實(shí)際就是:根據(jù)所用信息給出的多個(gè)測(cè)量結(jié)果的分散性參數(shù)。
再看我們測(cè)繪學(xué)科的精密度(precision)概念:在一定測(cè)量條件下,對(duì)某一量的多次測(cè)量中,各測(cè)量值間的離散程度[GB14911-2008,4.20]。
很明顯,這個(gè)所謂的不確定度在定義的字面意思居然與精密度相似!是一個(gè)與真值無(wú)關(guān)的東西!那這種意義的不確定度有什么實(shí)際意義?
還有一個(gè)更實(shí)際的問(wèn)題是,任何測(cè)量,不論是否有多余觀測(cè),我們最終都是提交一個(gè)唯一的測(cè)量結(jié)果,并不存在定義中的多個(gè)測(cè)量結(jié)果的情況,一個(gè)唯一的數(shù)值它如何分散?這自然更讓人莫名其妙,這才是最讓人迷惑的地方。
于是,也出現(xiàn)了一些自以為是的解釋:不確定度還是對(duì)當(dāng)前測(cè)量條件下的其他可能出現(xiàn)的測(cè)量結(jié)果的存在區(qū)間的評(píng)判,就是說(shuō),如果重新按當(dāng)前測(cè)量條件測(cè)量,獲得多個(gè)測(cè)量結(jié)果,它們就發(fā)散了,發(fā)散度就是當(dāng)前的這個(gè)不確定度。
且不說(shuō)其他可能的測(cè)量結(jié)果跟當(dāng)前測(cè)量結(jié)果差別多大有沒(méi)有討論意義、用戶對(duì)其他可能測(cè)量結(jié)果是否會(huì)關(guān)心,單就這種預(yù)判論的正確性而言,它實(shí)際是沒(méi)有任何實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的,甚至是違背基本常識(shí)的。因?yàn)檫B家庭婦女都知道,電子秤上的數(shù)字通常是不變的,同樣的測(cè)量條件下只能是同樣的測(cè)量結(jié)果。只要強(qiáng)調(diào)相同測(cè)量條件---同一儀器同一環(huán)境同一分辨位。。。什么測(cè)量條件都絕對(duì)相同的情況下,測(cè)量結(jié)果其實(shí)是不變的,根本就不可能離散!更不會(huì)出現(xiàn)離散度等于(或接近)當(dāng)前的不確定度的情況。
那么,是否改變測(cè)量條件就可以了呢?更不是!因?yàn)闊o(wú)法給出測(cè)量條件的改變限度,更換儀器?改變分辨位?改變量程?改變環(huán)境?更換測(cè)量方法?。。。那樣的測(cè)量結(jié)果又跟當(dāng)前測(cè)量結(jié)果毫不沾邊了,差別甚至可能十萬(wàn)八千里,分散度又完全離譜了,分散度也難以和當(dāng)前的不確定度評(píng)價(jià)值相等。究竟要怎么改變測(cè)量條件才能讓還沒(méi)有發(fā)生測(cè)量結(jié)果的離散度跟當(dāng)前的不確定度一樣,恐怕只有專家自己知道了。反正我是不敢跟學(xué)生講這種“理論”的,我怕學(xué)生對(duì)我提出要做實(shí)驗(yàn)的要求。
總之,不確定度概念的字面實(shí)際是不能自圓其說(shuō)的,不確定度概念的真實(shí)含義根本不是定義字面表達(dá)的意思。理解不確定度的真實(shí)內(nèi)涵決不能僅僅看不確定度概念的字面!
那么,怎么才能正確理解不確定度概念?我們的唯一出路就是分析不確定度的評(píng)定原理,比較其和傳統(tǒng)的精密度評(píng)定過(guò)程的差別,同時(shí)要正確理解樣本統(tǒng)計(jì)結(jié)果的含義,從整個(gè)量值溯源鏈的不確定度傳遞過(guò)程來(lái)理解不確定度概念的真實(shí)內(nèi)涵。 |