關于三分之一原則的疑問

本人在計量工作中遇到客戶詢問三分之一原則問題，我一直認為檢定是要滿足三分之一原則要求，既計量標準準確度等級要小于被檢計量器具準精確度等級的三分之一，校準則只要計量標準比被檢計量器具準確度等級高。不知道我認為的對不對，如有錯誤請指出，輕噴！

1/3是為了忽略不確定度對判定的影響，因為現(xiàn)在計量機構在做合格與否的判定時，沒有考慮不確定度的影響！

很多人就喜歡自己摸著石頭過河。人家能摸到寶，你能摸到什么 ？
你要檢定也好校準也好，都有檢定規(guī)程跟校準規(guī)范的，上面很詳細的列出了標準器的要求。

非常典型的新手常犯錯誤，可以理解。計量標準的選用應當依照規(guī)程規(guī)范的具體要求，不一定都是三分之一。

zhangdaojuan 發(fā)表于 2016-6-23 15:51
校準規(guī)范可能真沒有，JJF1101-2003環(huán)境試驗設備溫度濕度，5.2對標準器要求中我是沒看出來。 ...

這個規(guī)范我也有，只寫了用四線制鉑電阻。由于它是個校準規(guī)范，寫的沒有檢定規(guī)程那么嚴謹，是極少數(shù)的例外。這種情況按要求是按照國家檢定系統(tǒng)表的要求配置相應等級的計量標準。這個問題是各種計量考試的必考題，一定要記好嘍。

吳下阿蒙 發(fā)表于 2016-6-25 21:48
對1/3原則的了解，我也是從不確定度評定中慢慢感覺其重要性的。
在不確定評定中，剛開始我力求把每個分類 ...

　　1/3原則與1/3的平方約等于1/10毫無關系。1/3原則的基本思考是把被測參數(shù)的控制限（合格與否的區(qū)間寬度）T視為1，其中2/3的被測參數(shù)控制限留給生產(chǎn)者，測量者只能使用1/3，這是既能保證產(chǎn)品質量又能把產(chǎn)品生產(chǎn)和檢測總成本控制在合適的范圍內(nèi)的最佳分配比例。測量者占比大于1/3，生產(chǎn)工藝控制難度和成本加大，測量者占比小于1/10，生產(chǎn)過程控制寬松但測量成本過大，過于奢侈，生產(chǎn)總成本反而增加，因此1/3原則一般來說是控制在1/3到1/10之間，到底取幾分之一要根據(jù)測量風險的大小具體確定。如果取1/6或1/10，平方后就是1/36或1/100而不是1/10了。
　　第二個是概念MPE，它是最大、允許、誤差三個英文單詞第一個字母構成，意思是“最大允許誤差”。MPE一定要搞清楚是被測參數(shù)的還是所用測量設備的。被測參數(shù)的MPE上下限之差是控制限T，上下限絕對值相等時，2MPEV＝T。所用儀器的MPEV與測量方法的不確定度量值上大體相等，因此可視為不確定度U等于測量設備的MPEV。因此要特別記住不可以籠統(tǒng)地說MPE。

285166790 發(fā)表于 2016-6-22 16:44
非常典型的新手常犯錯誤，可以理解。計量標準的選用應當依照規(guī)程規(guī)范的具體要求，不一定都是三分之一。 ...

好多規(guī)程規(guī)范也沒有明確說明，該如何選擇？

zhangdaojuan 發(fā)表于 2016-6-23 09:25
好多規(guī)程規(guī)范也沒有明確說明，該如何選擇？

沒有明確說明？您在仔細看看。一般如果規(guī)程沒有指明標準器等級的話，也會計量標準的總不確定度提出要求，或者要求按照國家檢定系統(tǒng)表配置。總之，要求是肯定有的，只是形式不同。

285166790 發(fā)表于 2016-6-23 15:29
沒有明確說明？您在仔細看看。一般如果規(guī)程沒有指明標準器等級的話，也會計量標準的總不確定度提出要求， ...

校準規(guī)范可能真沒有，JJF1101-2003環(huán)境試驗設備溫度濕度，5.2對標準器要求中我是沒看出來。

不是，無論校準還是檢定，最少是要達到1/3的。以校準為例，最后得出的不確定度要小于等于被測物MPE的1/3，才算OK的，你這儀器都大于1/3...不確定度怎么可能會小于1/3，那還校準什么。。。
圖片是 JJF 1462-2014 直流電子負載校準規(guī)范的選的
基本所有校準/檢定規(guī)程都對測試儀器有一定的要求。

吳下阿蒙 發(fā)表于 2016-6-23 16:35
不是，無論校準還是檢定，最少是要達到1/3的。以校準為例，最后得出的不確定度要小于等于被測物MPE的1/3， ...

你看我這么理解對不對：
1，規(guī)程規(guī)范有明確要求滿足1/3（或者1/4，1/5，1/10）原則，按照規(guī)程的要求來選擇；
2，規(guī)程規(guī)范沒有說明要求滿足1/3的，但明確說明用一等級的檢定或校準二等的（例如JJG158-2013補償式微壓計，一等和二等沒有滿足1/3原則），按照   規(guī)程的要求來選擇；
事實上還存在另一種情況
3，規(guī)程中沒有上述1和2的要求的，例如JJF1101-2003環(huán)境試驗設備溫度濕度，沒有說明標準器準確度等級要求，這該如何選擇？其中校準濕度參數(shù)，標準器要滿足1/3是多么困難。

zhangdaojuan 發(fā)表于 2016-6-24 09:33
你看我這么理解對不對：
1，規(guī)程規(guī)范有明確要求滿足1/3（或者1/4，1/5，1/10）原則，按照規(guī)程的要求來選 ...

所以國家檢定系統(tǒng)表里對濕度的標準器要求通常是1/2。

285166790 發(fā)表于 2016-6-24 10:56
所以國家檢定系統(tǒng)表里對濕度的標準器要求通常是1/2。

非常感謝！

zhangdaojuan 發(fā)表于 2016-6-24 09:33
你看我這么理解對不對：
1，規(guī)程規(guī)范有明確要求滿足1/3（或者1/4，1/5，1/10）原則，按照規(guī)程的要求來選 ...

這你還要看客戶認不認可得。你用不到1/3的儀器校準，出來的不確定度肯定大于1/3MPE的。這需要和客戶確認，或者直接表示沒有此精度的測量能力。

現(xiàn)在校準實驗室挺亂的。之前我們外校1臺0.01%級分流器，一校準實驗室就直接用0.005%級分流器校準的。之后送江蘇計量所，那邊就說，他們是0.005%級的分流器，只達到1/2，如果認為可以，他們也照樣可以出具校準證書，只是不確定度比較大。

同問，這個原則出處在哪里呀？

三分之一的平方近似10%，此概率在概率論被認為小概率事件，被認為不影響測量結果，即傳遞鏈不引入顛覆性的錯誤。

botang007 發(fā)表于 2016-6-25 00:42
三分之一的平方近似10%，此概率在概率論被認為小概率事件，被認為不影響測量結果，即傳遞鏈不引入顛覆性的 ...

       您的這個說法，僅對隨機誤差或隨機偏差才是對的。
-
       例如對頻率源的短期頻率穩(wěn)定度的測量，標準頻率的隨機偏差與被測信源頻率的隨機偏差都是隨機變量，他們間的合成取“方和根”，1/3的平方是1/9，（1+1/9）的方根，近似為1+1/18。這樣，當標準的穩(wěn)定度是被測信源的穩(wěn)定度的1/3時，標準的影響僅為1/18，很小，可略。我國時頻界，測量短穩(wěn)，都是取1/3，足夠了。
-
       你的這個說法，對系統(tǒng)誤差不成立。被檢儀器的系統(tǒng)誤差與標準的系統(tǒng)誤差，這兩項誤差合成，必須取“絕對和”。一般儀器的指標MPEV,通常以系統(tǒng)誤差為主；而標準的誤差范圍也是以系統(tǒng)誤差為主。這就只能按不利的情況處理，即按系統(tǒng)誤差處理，取“絕對和”。我國現(xiàn)行國家計量規(guī)范JJF1059，合格性與不合格性判別公式的右側（標準部分），取代數(shù)差或代數(shù)和，是由取“絕對和”而推導出來的，而不是取“方和根”。
       在一般的合格性判別中，取標準的誤差范圍為被檢儀器誤差范圍的1/3，其影響就是1/3，沒有平方關系。這是技術水平低下時代的一種無奈，沒有什么“三分之一”原則。上世紀50年代從原蘇聯(lián)傳過來的“1/3”取法，是必須改進的。據(jù)葉德培專家講課介紹，世界上的先進工業(yè)國，一般都取1/4.
       我國力學計量中的壓力計量，已取1/4；我國的機械檢測界提倡用1/5；我國的時頻計量，由于客觀上技術水平高（國際上也一樣），早已采用1/10.
-
       把“三分之一”當作普遍的、一般的原則，這本身就是不對的。應該叫“微小誤差可略原則”。對隨機量的檢測，是取“方和根”，1/3的平方再除以2，很小，可略。但合格性判別，主要是針對系統(tǒng)誤差為主的情況，要取“絕對和”，因此，1/3不僅不是原則，而是要努力拋棄的。眼下要努力把1/3變成1/4,進一步變成1/5.先進的時頻計量已用1/10.學先進才是正路；強調“三分之一原則”是逆歷史發(fā)展趨勢的歧途！

史錦順 發(fā)表于 2016-6-25 08:15
您的這個說法，僅對隨機誤差或隨機偏差才是對的。
-
       例如對頻率源的短期頻率穩(wěn)定度的測量 ...

【 把“三分之一”當作普遍的、一般的原則，這本身就是不對的。應該叫“微小誤差可略原則”。】...... 甚為贊同！


【 對隨機量的檢測，是取“方和根”，1/3的平方再除以2，很小，可略。但合格性判別，主要是針對系統(tǒng)誤差為主的情況，要取“絕對和”，】？....感覺不甚明了。——

“檢測（測量）系統(tǒng)（方案）”不夠完善導致的“誤差”（這是真正的“測量誤差”）不是任何場景下都需要與“被測對象”的可能散布導致的“誤差”進行“合成”的！

只有在需要給出“被測對象”在一個允若應用范圍內(nèi)的“量值“誤差””指標時才需要進行這種頗費腦細胞（究竟應該方和根”？還是“絕對和”？）的“合成”；

這種“合成”應該是“被測對象”的“提供者”根據(jù)檢測（測量）報告進行，因為只有他才能把握“被測對象”的可能散布；

“合成”的適當方式取決于“相關性”，“測量誤差” 與“被測量”的可能散布引起的“誤差”在一般情況下是不相關的，若要進行這種“合成”，取“方和根”通常無大錯；

單純的檢測（測量）報告是不必（也不可能完成）這種“合成”的，只能給出【測得值±（可能的）測量誤差（范圍）】的“測量結果”；

對“某個測量器具的測量誤差”的檢測報告亦如此，只能給出【（被檢測量誤差的）測得值±（可能的）（檢測）測量誤差（范圍）】，其中“（可能的）（檢測）測量誤差（范圍）”主要取決于檢測所用的“標準器”的“誤差（范圍）”，若還存在另外因素引起的（檢測）測量誤差分量，那么，“標準器”的“誤差與這些分量是有個“合成”問題，但這與被檢定的“這個測量器具的測量誤差”無關；

“合格性判別”也不要（不能）做這種“合成”，只能依據(jù)【測得值±（可能的）測量誤差（范圍）】的“測量結果”加以判定，其中要涉及“測量誤差”與“允許誤差”的關系（這是所謂“三分之一原則”的可能源起？）及判定風險問題。

　　你的認為非常正確。所謂1/3原則是指評判測量方法或測量結果可不可以被采信，被使用的判定原則，意思是使用測量設備實施測量帶來的測量不確定度不得大于被測參數(shù)控制限T的1/3。至于小到什么程度，應該考慮測量的風險性和測量的成本，一般選擇1/3～1/10，風險小向1/3傾斜，風險大向1/10傾斜，只有風險特別巨大的才不計測量成本取比1/10還要小的比值。
　　檢定/校準這種測量過程的風險大于一般產(chǎn)品測量過程的風險，因此要適當向1/10傾斜，于是JJF1094選擇了1/6。因為最大允差絕對值MPEV是控制限T的一半，所以規(guī)范要求檢定/校準方法的不確定度U與被檢對象的最大允差絕對值MPEV比值不得大于1/3（即U/T≤1/6與U/MPEV≤1/3等價）。
　　JJF1094規(guī)定的U/MPEV≤1/3只是一個基本原則，實際應用還是應該根據(jù)實際情況作適當調整。例如壓力表涉及安全，風險性又大于一般計量器具，所以壓力表檢定規(guī)程取的比值更向1/10傾斜，而取了1/8，我們看得到檢定規(guī)程規(guī)定使用的計量標準準確性為被檢表的1/4就是向嚴格要求的方向再傾斜，比JJF1094要求的1/6嚴格。而象量塊這樣穩(wěn)定性極好的實物量具檢定則取了1/4，即標準量塊的不確定度為被檢量塊不確定度的1/2，雖然比1/3要求嚴，但比JJF1094規(guī)定的1/6寬松。

規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2016-6-25 18:31
　　你的認為非常正確。所謂1/3原則是指評判測量方法或測量結果可不可以被采信，被使用的判定原則，意思是 ...

對1/3原則的了解，我也是從不確定度評定中慢慢感覺其重要性的。
在不確定評定中，剛開始我力求把每個分類斗帶入考慮，在考慮上級引入不確定度時，基本都是要要MPE平方和的，確實在數(shù)據(jù)上能達到能達到忽略，但不僅僅原因是1/3的平方大致是1/10，還和測量量的風險和成本有關。我感覺儀器不確定度評定時引入MPE這個量，但儀器真正的使用測試時，其并不會達到這個MPE，做為公司生產(chǎn)商提供的MPE數(shù)據(jù)，必然會留出余量的，以我公司為例，重要參數(shù)內(nèi)部要求MPE是對外宣稱的一半。
如果僅僅考慮1/3的平方，1/10在一個數(shù)據(jù)中的比例真的不小了。

這要消化一段時間了

規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2016-6-25 22:22
　　1/3原則與1/3的平方約等于1/10毫無關系。1/3原則的基本思考是把被測參數(shù)的控制限（合格與否的區(qū)間寬 ...

謝謝您對1/3原則的解釋。
如您所說“所用儀器的MPEV與測量方法的不確定度量值上大體相等，因此可視為不確定度U等于測量設備的MPEV。”而我是從結果去理解原因的，測試系統(tǒng)的不確定度U，大體來源于測量設備的MPEV，測量設備上級校準引入的不確定度U1，重復性等。只有測量設備U1/MPE小于1/3，或者更小時，所用儀器的MPEV與測量方法的不確定度量值才可能大體相等。
1/3原則的基本思考是把被測參數(shù)的控制限（合格與否的區(qū)間寬度）T視為1，其中2/3的被測參數(shù)控制限留給生產(chǎn)者，測量者只能使用1/3，這是既能保證產(chǎn)品質量又能把產(chǎn)品生產(chǎn)和檢測總成本控制在合適的范圍內(nèi)的最佳分配比例。
這句話，我可不可以這么理解。以我公司為例，假設我公司一款產(chǎn)品A，對外公布的MPE為a，如果我們內(nèi)部測試管控的最大誤差為a的1/2，那么按您的意思是，我們這個動作的意義是把1/2的被測參數(shù)控制限留給生產(chǎn)者。而測量者是否能使用另外的1/2，即把量測系統(tǒng)的1/3原則改為1/2呢？

吳下阿蒙 發(fā)表于 2016-6-27 09:42
謝謝您對1/3原則的解釋。
如您所說“所用儀器的MPEV與測量方法的不確定度量值上大體相等，因此可視為不確 ...

　　并非絕對不能把1/2的控制限給測量者。我前面說過測量方案的不確定度U與被測參數(shù)的控制限T的比值越大，測量工程的風險性越大，比值越小測量成本越大，測量工程的設計者和實施者要綜合平衡利弊，合理選擇比值。選擇了比值1/2，測量成本減少，測量工程的風險性卻大大增加，顧客一般無法承受，顧客這一關往往通不過。只有那些計量要求很高（過去說精度很高）的測量過程才不得不這么做，此時每提高一丁點“精度”，必須付出極大的成本代價。“把測量系統(tǒng)的1/3原則改為1/2”是迫不得已，為數(shù)極少的情況，需要慎重，這一點計量學和一些相關標準/規(guī)范也有明確規(guī)定。

規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2016-6-25 22:22
　　1/3原則與1/3的平方約等于1/10毫無關系。1/3原則的基本思考是把被測參數(shù)的控制限（合格與否的區(qū)間寬 ...

史景順，史老說的這個“微小誤差“概念，應該才是所謂1/3~1/10概念的來源吧——：

1. 把“三分之一”當作普遍的、一般的原則，這本身就是不對的。應該叫“微小誤差可略原則”。

復制代碼

以下是斑竹說的控制限：

1. 1/3原則與1/3的平方約等于1/10毫無關系。1/3原則的基本思考是把被測參數(shù)的控制限（合格與否的區(qū)間寬度）T視為1，其中2/3的被測參數(shù)控制限留給生產(chǎn)者，測量者只能使用1/3，這是既能保證產(chǎn)品質量又能把產(chǎn)品生產(chǎn)和檢測總成本控制在合適的范圍內(nèi)的最佳分配比例。測量者占比大于1/3，生產(chǎn)工藝控制難度和成本加大，測量者占比小于1/10，生產(chǎn)過程控制寬松但測量成本過大，過于奢侈，生產(chǎn)總成本反而增加，因此1/3原則一般來說是控制在1/3到1/10之間，到底取幾分之一要根據(jù)測量風險的大小具體確定。如果取1/6或1/10，平方后就是1/36或1/100而不是1/10了。
   
2. 　　第二個是概念MPE，它是最大、允許、誤差三個英文單詞第一個字母構成，意思是“最大允許誤差”。MPE一定要搞清楚是被測參數(shù)的還是所用測量設備的。被測參數(shù)的MPE上下限之差是控制限T，上下限絕對值相等時，2MPEV＝T。所用儀器的MPEV與測量方法的不確定度量值上大體相等，因此可視為不確定度U等于測量設備的MPEV。因此要特別記住不可以籠統(tǒng)地說MPE。

復制代碼

以下是關于“微小誤差“概念的一個小文：


微小誤差及其在校準活動中的理論意義

可以肯定，一個校準方法（此時的校準方法是一個整體，包括了標準、環(huán)境、人員、對象、程序以及特性定義等等各個環(huán)節(jié)）是包含有多種誤差的。往往我們可以通過對每一個環(huán)節(jié)的控制設計，使其中有的誤差對校準結果總誤差的貢獻變得很小。當這種貢獻小到可以忽略的程度時，則這類誤差就基本可以歸到微小誤差的范疇了。
1 微小誤差的判別
假設已知校準結果的誤差總方程為：
         （1）
取出其中的某項誤差 后，則得
           （2）
假如 ，則 即可認為屬于微小誤差，在討論校準結果總誤差時可以忽略不計。
2 微小誤差舍去準則
有效數(shù)字運算準則規(guī)定在執(zhí)行一般精度測量時，一般保留一位有效數(shù)字的測量誤差。在此情況下將某項部分誤差忽略不計后，若滿足
                      （3）
則對測量結果的誤差進行討論時，忽略該項誤差對總的綜合誤差是不會有影響的。
將式（3.8）寫成下列形式
   （4）
解此式得
                         （5）
因此，滿足此條件只需取
                            （6）
對于比較精密的測量，一般保留二位有效數(shù)字的測量誤差，則有
                     （7）
由此同理可得
                        （8）
滿足此條件只需取
                            （9）
因此，被舍去的某項部分誤差必須小于或等于測量結果總的綜合誤差的三分之一到十分之一是微小誤差舍去準則內(nèi)涵的基本概括。
3 微小誤差舍去準則在校準活動中的理論意義
在校準結果的誤差分析與討論中，以及在設計一個校準方法的過程中選擇高一級別的計量標準器具及配套設備時，微小誤差取舍準則都有較為突出的理論意義。我們在進行誤差討論（包括計算和分配）時，對于歸類到微小誤差范疇的某些部分誤差，可以忽略其對最終校準結果誤差的貢獻。在設計一個校準方法時，應遵循由高一級別的計量標準器具及配套設備帶來的部分誤差應為校準對象最大允許誤差的1/10到1/3這一基本原則。實際工作中在面對一個校準任務時，選擇一個合適的測量標準是一個直接影響校準結果和效果的關鍵環(huán)節(jié)，其基本原則是既要充分考慮技術上的可行性，也要盡量平衡經(jīng)濟上的合理性。我們根據(jù)測量原理、測量方法以及被測工件的計量特性允許限，應用微小誤差取舍準則，選定合適的測量標準，首要保證測量的精度及可操作性，同時還要控制測量成本，以保證整個測量過程在經(jīng)濟上的最佳，使校準活動的風險、效果和成本達到一個良性的平衡。

呃~~~~~~公式編輯不上來，上傳已個圖片！~  對著看吧

moreface 發(fā)表于 2016-6-27 12:27
史景順，史老說的這個“微小誤差“概念，應該才是所謂1/3~1/10概念的來源吧——：

以下是斑竹說的控制限 ...

　　感謝你提供的資料，感謝你對不同觀點的匯總以方便大家討論分析。
　　其實在不確定度評定理論誕生之前，《計量學》僅有“誤差理論”一花獨秀，“1/3原則”就是誤差理論中的“微小誤差可略原則”簡稱，用測量設備的最大允差絕對值與被測參數(shù)的控制限之比的比值來控制合理選擇測量設備。不確定度評定理論誕生后，人們才意識到測量方法和測量結果的品質有兩個評價參數(shù)，一個是“準確性”的參數(shù)“測量誤差”，另一個是值不值得采信（“可信性”）的參數(shù)“不確定度”。我們在合理選擇測量方法或測量設備時，即GB/T19022所說“測量過程設計”時，重點需保證測量工程的安全性，即重點是確保測量方案的可信性或可靠性。可信性評判參數(shù)應是“不確定度”，準確性評判參數(shù)“測量誤差”則是測量過程實施中需考慮的。因此，“1/3原則”或“微小誤差可略原則”應改為“微小不確定度可略原則”。
　　吳小豐先生的論文用近似計算的有效數(shù)字取舍理論推導了校準過程的比值1/3，論文最后也提到了要“使校準活動的風險、效果和成本達到一個良性的平衡”。最后這句話是計量界應遵循的基本規(guī)則，為達到風險、效果和成本的良好平衡，取U/T≤1/3～1/10是合適的。風險小應盡可能減少測量成本向1/3傾斜，風險大應優(yōu)先考慮測量工程的安全性適當向1/10傾斜，風險特別巨大應不計測量成本，確保測量工程安全而取比1/10還要小的比值。校準的風險大于一般產(chǎn)品測量的風險，取1/6是合適的，鑒于T＝2MPEV，U/T≤1/6可改寫為U/MPEV≤1/3，這就是JJF1094公式的來源。
　　就論文的觀點來看，也不贊成“1/3原則與1/3的平方約等于1/10有關系”。把論文中的E_m換成U，σ_y換成MPEV，則絕大多數(shù)檢定規(guī)程和校準規(guī)范使用了論文的公式(6)，即U/MPEV≤1/3，少部分使用了U/MPEV≤1/4（U/T≤1/8），極少數(shù)使用了U/MPEV≤1/5（U/T≤1/10），論文中的公式(9)使用1/10（U/T≤1/20）的情況，投入如此高的測量成本確保測量工程的安全性，則極其罕見。