擴(kuò)展不確定度評(píng)定中包含因子的確定探討

因?yàn)楹饬?quot;包含因子"的含義，才會(huì)如此………

規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2017-1-10 16:27
　　例如取包含因子k=10或100，僅僅是個(gè)“例如”，我的意思是包含因子k沒有必要取值太大，太大了工程安全性 ...

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                                  取3σ是正道；取2σ是誤導(dǎo)
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                                                                                                    史錦順
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【規(guī)矩灣錦苑論述】
       對(duì)于測(cè)量工程而言，從工程的安全系數(shù)的角度考慮，安全系數(shù)取k=3就已經(jīng)夠大，因此在施工標(biāo)準(zhǔn)（檢測(cè)規(guī)范）和顧客沒有規(guī)定k為多大時(shí)，國(guó)際上通行的做法是取k=2足夠了。說白了，不確定度評(píng)定最終目的就是確保測(cè)量工程的安全可靠，確保測(cè)得值的可信。
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【史評(píng)】
       統(tǒng)計(jì)學(xué)中講究置信系數(shù)。正態(tài)分布的置信區(qū)間為[-kσ, +kσ]。有代表性的置信系數(shù)如表一。
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                                                     表一
            置信系數(shù)k              區(qū)間半寬a               區(qū)間內(nèi)概率α                區(qū)間外概率1-α
                   1                          σ                         68.26%                       31.74%
                   2                        2σ                         95.44%                         4.56%
                   3                        3σ                         99.73%                         0.27%
                   4                        4σ                         99.9936%                      0.0064%
                   5                        5σ                         99.999994%                   0.000006%
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       經(jīng)典誤差理論，牽涉到統(tǒng)計(jì)問題時(shí)，就用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的概念。落在區(qū)間外的概率，稱失信率或失誤率。從表一中可知，取2σ，失信率是4.56%；取3σ，失信率是0.27%. 二者之比例關(guān)系是17倍，或者反過來說，是6%.
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       用可靠性設(shè)計(jì)的語(yǔ)言說，置信率就是可靠率。用工程質(zhì)量評(píng)價(jià)的語(yǔ)言說，置信率α就是成功率，1-α就是事故率，就是失敗率。取2σ，失敗率是4.56%，是不允許的。
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       現(xiàn)在測(cè)量計(jì)量界所講的“包含概率”，與統(tǒng)計(jì)學(xué)的置信率并沒有區(qū)別，“包含概率”就是置信率。GUM、VIM強(qiáng)調(diào)包含概率與置信概率不是一回事。這是騙人的花招，就是搪塞人們對(duì)不確定度理論的懷疑與指摘。這正如，擴(kuò)展不確定度本來就是誤差絕對(duì)值的范圍（簡(jiǎn)稱誤差范圍），卻硬說不一樣，就是要避開用公式的推導(dǎo)、用嚴(yán)格的數(shù)理分析來否定不確定度的理論與說教。
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       置信率取3σ，還是取2σ，對(duì)工程質(zhì)量的影響是巨大的。3σ的成功率是99%（可能有一些t分布），而2σ的成功率是95%，二者的失誤率是5倍關(guān)系（前述17倍是對(duì)純正態(tài)分布而言的）。
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       據(jù)報(bào)道，我國(guó)某型號(hào)火箭發(fā)射的成功率已達(dá)97%. 火箭的研制，用到的測(cè)量?jī)x器是很多的。儀器置信率該是多少？我認(rèn)為該取4σ。不是很重要的地方可取3σ，有些關(guān)鍵的地方該取5σ。2σ的儀器能用嗎？不能用！風(fēng)險(xiǎn)太大了。
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       美國(guó)的著名的公司福祿克公司宣布說：“盡管規(guī)定取2σ，為對(duì)用戶負(fù)責(zé)，我們?nèi)匀缂韧?9%（近于3σ）”。我認(rèn)為這是必要的、聰明的、負(fù)責(zé)的作法。是正道。
       你說“國(guó)際上通行的做法是取k=2足夠了”，你知道多少國(guó)際情況？不知道，不該亂說。什么叫“足夠了”？不懂不要胡說。
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       不確定度論推行前，測(cè)量?jī)x器取3σ，這是必要的，是正道。推行不確定度論后，GUM、VIM都規(guī)定取2σ，是錯(cuò)誤的，是誤導(dǎo)。
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      “磨刀不誤砍柴工”、“工欲善其事，必先利其器”，這些古訓(xùn)，值得我們深思。科學(xué)進(jìn)步了，技術(shù)提高了，生產(chǎn)發(fā)展了，本來應(yīng)將3σ盡可能提高些；GUM、VIM卻將3σ降至2σ，這是逆歷史潮流的倒退行為！
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       GUM為什么把k取為2，揭穿老底，不過是為了自圓其說。B類評(píng)定，錯(cuò)誤的視儀器誤差范圍為隨機(jī)誤差（其實(shí)系統(tǒng)誤差為主），又錯(cuò)誤地當(dāng)成均勻分布，于是將MPEV除以√3為標(biāo)準(zhǔn)不確定。√3約為1.7 大致與2接近。標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成為“合成不確定度uc”;uc乘以2得擴(kuò)展不確定度U。取k為2，U與MPEV相差不多，勉強(qiáng)可以糊弄；如果k取3，那把合成不確定度乘以3得出擴(kuò)展不確定度，對(duì)儀器的MPEV，先除以√3，再乘以3，就是無故把MPEV擴(kuò)大到3/√3倍，即無故擴(kuò)大到1.7倍，這是自我否定的。為避開這個(gè)邏輯陷阱，就取k為2了。而由此而造成什么后果，就不顧及了。真是胡來。
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我的個(gè)天哪！

評(píng)不確定度、用不確定度的人都知道，k=2的意義是相當(dāng)于P=95%

看來胡解了"包含因子"k的含義的不只是規(guī)矩灣一人，規(guī)矩灣不寂寞！

史錦順 發(fā)表于 2017-1-11 11:46
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                                   取3σ是正道；取2σ是誤導(dǎo)
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。B類評(píng)定，錯(cuò)誤的視儀器誤差范圍為隨機(jī)誤差（其實(shí)系統(tǒng)誤差為主），又錯(cuò)誤地當(dāng)成均勻分布，于是將MPEV除以√3為標(biāo)準(zhǔn)不確定。√3約為1.7 大致與2接近。標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成為“合成不確定度uc”;uc乘以2得擴(kuò)展不確定度U。取k為2，U與MPEV相差不多，勉強(qiáng)可以糊弄；如果k取3，那把合成不確定度乘以3得出擴(kuò)展不確定度，對(duì)儀器的MPEV，先除以√3，再乘以3，就是無故把MPEV擴(kuò)大到3/√3倍，即無故擴(kuò)大到1.7倍，這是自我否定的。為避開這個(gè)邏輯陷阱，就取k為2了。而由此而造成什么后果，就不顧及了。真是胡來。

從樓主的文章中能明顯的看到，MPEV很多情況下不是均勻分布的，之所以做為均勻而除以√3，是因?yàn)樵诟鞒Ｒ姺植贾芯鶆蚍植肌?是最小的(100%的置信區(qū)間），那么除過之后引入的不確定分量是最大的（您可以看看，假定MPEV為別的分布，這個(gè)MPEV引入的分量就比除√3要小），這應(yīng)該算是保守估計(jì)。
而后面擴(kuò)展不確定度取k=2還是3，假設(shè)是正態(tài)分布，那么取2還是3完全可以按自己需要調(diào)整，因?yàn)樵诓淮_定度表述時(shí)，即會(huì)給出擴(kuò)展不確定度U，也會(huì)給出k值，當(dāng)給出了k=2的值時(shí)，是很容易算出k=3時(shí)的不確定度的，這沒啥糾結(jié)的。不確定度說一般取k=2，但從沒要求必須取2啊，說白了，不確定度U=XXX (k=2）更像個(gè)分布圖的表達(dá)式。

而您提到的MPEV先除√3，又乘2出現(xiàn)問題，樓主文章中也有說明，這就是對(duì)分布估計(jì)造成的放大，MPEV先被做為均勻分布除√3（這√3可是均勻分布100%的置信區(qū)間），而后面乘2是將標(biāo)準(zhǔn)不確定度做為正態(tài)分布處理的，而得出正態(tài)分布的原因是大數(shù)定理，但分量很少的時(shí)候這個(gè)正態(tài)分布明顯是不成立的(這主要就是v的計(jì)算，但現(xiàn)在好像有意要弱化v的存在，可能是為了簡(jiǎn)化計(jì)算，當(dāng)然v的處理我還不是很了解=。=！），同樣為了保守估計(jì)以正態(tài)分布處理（假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為其他分布的，比如v=10的t分布，或者均勻分布等，可以算下95%置信區(qū)間時(shí)，正態(tài)分布的k=2是不是最大的）。把k=2或3，和均勻分布的k=√3完全是沒有可比性的（至少要比較同為95%或99.7%等時(shí)候的k值吧），如果像您說的那種問題，那錯(cuò)的也太離譜了，為避開這個(gè)邏輯陷阱，就取k為2了。而由此而造成什么后果，就不顧及了。怎么可能會(huì)如此兒戲。。。

"此兒戲"或是史先生"推測(cè)"吧？  是基于【"最大(允許)誤差" 才是"正統(tǒng)指標(biāo)" ，管它什么"誤差分布"！ 】觀念，以為"大家"必定將U當(dāng)做"最大(允許)誤差"用，所形成的"推測(cè)"？

史錦順 發(fā)表于 2017-1-11 11:46
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                                   取3σ是正道；取2σ是誤導(dǎo)
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　　置信概率、置信系數(shù)、置信區(qū)間的確是統(tǒng)計(jì)學(xué)中的重要術(shù)語(yǔ)，但測(cè)量不確定度評(píng)定中使用的術(shù)語(yǔ)是包含概率、包含因子、包含區(qū)間，史老師應(yīng)注意“置信”與“包含”有著很大區(qū)別。因此，我的觀點(diǎn)歷來是贊同史老師在誤差分析理論中的觀點(diǎn)和看法，不贊同史老師用誤差理論使用的那套理論完全照搬，一字不改地應(yīng)用到不確定度評(píng)定理論中。用誤差理論的道理批判不確定度評(píng)定理論，把U當(dāng)做"最大(允許)誤差"用，把2σ、3σ中的置信系數(shù)2和3當(dāng)作不確定度的包含因子理解，都屬于概念的混淆，必然導(dǎo)致對(duì)不確定度理論不恰當(dāng)?shù)呐小?/td>

如果不考慮經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)然是數(shù)值越大越保險(xiǎn)，可是要一般的儀器要那么保險(xiǎn)干嘛呢？款且建標(biāo)后還有驗(yàn)證工作，如果出現(xiàn)那4.56%是可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)的。

吳下阿蒙 發(fā)表于 2017-1-11 13:19
。B類評(píng)定，錯(cuò)誤的視儀器誤差范圍為隨機(jī)誤差（其實(shí)系統(tǒng)誤差為主），又錯(cuò)誤地當(dāng)成均勻分布，于是將MPEV除 ...

總體同意本樓的表述。

個(gè)別說法值得商榷---

1)  【 假定MPEV為別的分布，…】 ？
      或宜為:   假定MPEV對(duì)應(yīng)的"誤差"為別的分布，…。
        因?yàn)镸PEV是針對(duì)某"誤差"量的一個(gè)"確定指標(biāo)"值，不宜說它為什么分布。

2)  【 假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為其他分布的，… 】？
    或宜為:  假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度所屬"量"為其他分布的，…。
    因?yàn)?quot;不確定度"是其所屬"量"的一個(gè)"確定指標(biāo)"值，也不宜說它為什么分布。

可以說"xx不確定量為(服從)yyy分布"，不宜說【xx不確定度為(服從)yyy分布】。

　　1)【 假定MPEV為別的分布，…】 的確說法不妥。MPEV的中文含義是“最大允許偏差絕對(duì)值”，它只是“一個(gè)值”，是規(guī)定的一個(gè)極限值，何來分布呢？因此正確說法應(yīng)該是【 假定被測(cè)量的測(cè)得值誤差在MPEV內(nèi)為別的分布，…】 ，是眾多“測(cè)得值”的誤差在MPEV限定的半寬區(qū)間內(nèi)，以某種分布形式分散存在著。
　　2)【 假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為其他分布的，… 】的說法也欠妥。標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度都只是一個(gè)區(qū)間的半寬度，盡管這個(gè)半寬度是估計(jì)的，一個(gè)寬度的一半也只是一個(gè)值，一個(gè)值也不存在什么分布。是產(chǎn)生這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的某個(gè)要素的計(jì)量特性（即誤差）以某種形式分布著，我們只能假設(shè)這些誤差以某種分布形式存在著，因此產(chǎn)生了或稱給測(cè)得值引入了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。我們一定要注意，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量只是一個(gè)“半寬度”值，一個(gè)單獨(dú)存在的值無法稱為以什么形式“分布”。
　　因此我很贊成“可以說【xx不確定量為(服從)yyy分布】，不宜說【xx不確定度為(服從)yyy分布】”這個(gè)論斷。盡管被測(cè)量是一個(gè)，測(cè)量方法也不變，但不同時(shí)間、不同人，不同地點(diǎn)，不同次數(shù)的測(cè)得值卻不同，測(cè)量誤差也不同，測(cè)量誤差是個(gè)“不確定量”，將“服從yyy分布”。MPEV是確定的“一個(gè)”值，標(biāo)準(zhǔn)不確定度是估計(jì)出來的“一個(gè)”值，“一個(gè)”值的存在沒有“分布”之說，也就不存在“服從yyy分布”。

njlyx 發(fā)表于 2017-1-12 12:17
總體同意本樓的表述。

個(gè)別說法值得商榷---

這么說確實(shí)是的。不確定度更像正態(tài)分布里面的σ一樣，是個(gè)分布的特征量。按邏輯過程應(yīng)該是先有事件/量（比如重復(fù)測(cè)試n次），然后此事件/量成XX分布（重復(fù)測(cè)試n次的測(cè)量結(jié)果的分布近似成正態(tài)分布），最后此分布的特征量及表達(dá)式（確定均值標(biāo)準(zhǔn)差，得出特征量）。直接說不確定度/MPEV成XX分布確實(shí)不妥

非常感謝給了這么好的評(píng)價(jià)！看來您懂了我的意思。

學(xué)習(xí)了，謝謝分享！