校準(zhǔn)有四種誤差范圍，U95何為？

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                         校準(zhǔn)有四種誤差范圍，U₉₅何為？
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                                                                                       史錦順
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       在校準(zhǔn)中，有兩項不同的計量誤差：判別合格性的計量誤差范圍與測定系統(tǒng)誤差時的誤差范圍。關(guān)于被校儀器的誤差，也有兩種：不修正的儀器誤差范圍和修正后的儀器誤差范圍。
       換成不確定度體系的語言，該有：判別合格性的計量不確定度與測定系統(tǒng)誤差時的測量不確定度。關(guān)于儀器的不確定度，也有兩種：不修正的儀器不確定度和修正后的儀器不確定度。
       當(dāng)前，不確定度體系的U₉₅，在校準(zhǔn)中只有一個，沒法用。用則必錯。
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1 計量的誤差
       第一種計量誤差，是判別被校儀器合格性的誤差，這里記為R_計。
       計量的誤差公式推導(dǎo)如下。
       必須認(rèn)清：求什么，用什么，靠什么，得什么。要明確：分析計量的誤差，是分析計量活動的影響，自變量必須是計量的因素，而測得值函數(shù)在計量中是常量。
       測量是用測量儀器測量被測量，以求得被測量的值；而校準(zhǔn)是用被校儀器來測量已知量值的標(biāo)準(zhǔn)，以求得測量儀器的誤差，看是否合格。校準(zhǔn)是測量的逆操作。測量儀器的誤差，是校準(zhǔn)的認(rèn)識對象。校準(zhǔn)的第一個目的是求得儀器的誤差，而得到的是儀器示值與標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)稱值之差；對計量本身的誤差分析，就是求這二者的差別。
       設(shè)測得值為M，計量標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值為B，標(biāo)準(zhǔn)的真值為Z；儀器的誤差元（以真值為參考）為r_儀，校準(zhǔn)得到的儀器測得值與標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值之差值為r_示，標(biāo)準(zhǔn)的誤差元為r_標(biāo)。
       1）要得到的測量儀器的誤差元為：
               r_儀 = M – Z                                                                          （1）
       2）檢定得到儀器的視在誤差元為：
               r_視 = M – B                                                                          （2）
       3）標(biāo)準(zhǔn)的誤差元為
               r_標(biāo) = B–Z            
       4）（2）與（1）之差是計量誤差元：
               r_計 = r_視 – r_儀 =（M-B）-（M-Z）
                     =（Z–B）
                     = r_標(biāo)                                                                              （3）
    誤差范圍是誤差元的絕對值的最大可能值。由（3）式，誤差范圍關(guān)系為：
               |r_計|_max = |r_標(biāo)|_max
即有
               R_計 = R_標(biāo)                                                                            （4）
    （4）式是計量誤差的基本關(guān)系式，計量誤差由標(biāo)準(zhǔn)的誤差決定。計量誤差與被校儀器的誤差因素?zé)o關(guān)。
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2 合格性判別
       被校儀器的誤差范圍指標(biāo)，記為MPEV。儀器的實際誤差范圍是R，若
                R ≤ MPEV                                                                            （5）
則被檢測量儀器合格。
       R是被檢儀器的真誤差范圍，參考值是被測量的真值。而實測的儀器的誤差范圍，是以標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值為參考值的。計量中實測得到的是被檢儀器的誤差的測得值是r，規(guī)范《JJF1094》中記為|Δ|，準(zhǔn)確地說應(yīng)為|Δ|_max，誤差量的測量結(jié)果是：
                 r = |Δ|_max±R_計
                   = |Δ|_max±R_標(biāo)                                                                   （6）
       判別合格性，必須用誤差的測量結(jié)果與儀器指標(biāo)比。
       （A）由于計量誤差的存在，r的最大可能值是|Δ|_max+R_標(biāo)。若此值合格，因儀器誤差絕對值的其他可能值都比此值小，則所有誤差可能值都合格。因此，合格條件為：
                 |Δ|_max+R_標(biāo) ≤ MPEV
即
                 |Δ|_max ≤ MPEV - R_標(biāo)                                                            （7）
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       （B）由于計量誤差的存在，r的最小可能值是|Δ|_max-R_標(biāo)。若此值因過大而不合格，因儀器誤差絕對值的其他可能值都比此值大，則所有誤差可能值都不合格。因此，不合格條件為：
                 |Δ|_max―R_標(biāo) ≥ MPEV  
即
                 |Δ|_max ≥ MPEV  + R_標(biāo)                                                         （8）
       注：檢定中的合格性判別，同于校準(zhǔn)中的合格性判別。
       計量（包括檢定與校準(zhǔn)）中的計量誤差是計量標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍R_標(biāo)，合格性判別中的待定區(qū)的半寬是R_標(biāo)。計量誤差與被校（被檢）對象的性能無關(guān)。
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3 測定系統(tǒng)誤差的誤差
       計量中的第二種計量誤差，是測定系統(tǒng)誤差時的誤差。
       測定系統(tǒng)誤差，是校準(zhǔn)的必然操作。其實，對精密儀器的檢定也要測定系統(tǒng)誤差，以便精確地測定儀器的實際誤差范圍。有時修正，它也是給出的修正值的誤差范圍。
       系統(tǒng)誤差元的定義值是：示值期望值與被測量真值之差
                 β = EM - Z                                                                          （9）
       系統(tǒng)誤差的測得值為
                 β_測= M_平- B + 分辨力誤差
                      = M_平- EM +EM +Z - Z - B + 分辨力誤差
                      = (EM – Z) + (M_平- EM) +(Z – B) + 分辨力誤差               （10）
       系統(tǒng)誤差的測定誤差元            
                 r_β = β_測 – β = 3σ_平 ± R_標(biāo) +分辨力誤差范圍
       測定系統(tǒng)誤差時的誤差范圍（僅R_標(biāo)一項系統(tǒng)誤差取“方和根”）
                 R_β =√[ (3σ_平)² + R_標(biāo)² +分辨力誤差²]                               （11）
       系統(tǒng)誤差的測量結(jié)果是
                 β = β_測±R_β                                                                      （12）
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       換成不確定度的語言，確定系統(tǒng)誤差的不確定度為
                 U_β =√[ (3σ_平)²  + R_標(biāo)² +分辨力誤差²] = Rβ                      （13）
       現(xiàn)行不確定度論的校準(zhǔn)不確定度U₉₅，其包含的內(nèi)容與R_β包含的內(nèi)容相同，就是R_β，這里記為U_β，是確定系統(tǒng)誤差時的誤差范圍。
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4 儀器的不修正的誤差范圍與修正后的誤差范圍
       系統(tǒng)誤差，包括恒值部分與慢變化部分，可分解為恒值系統(tǒng)誤差與長期穩(wěn)定度。有計量標(biāo)準(zhǔn)，可測量當(dāng)時的系統(tǒng)誤差總量。方便的表達(dá)方式是測定時的系統(tǒng)誤差（視在系統(tǒng)誤差）看成是系統(tǒng)誤差的恒值部分；而此時刻到下一次校準(zhǔn)時刻（半年或一年）系統(tǒng)誤差的變化，視為長期穩(wěn)定度。
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       不修正，測量儀器的誤差范圍是系統(tǒng)誤差、隨機誤差、長穩(wěn)、分辨力誤差的合成結(jié)果。
                 M = Z + β_恒 +β_長穩(wěn) ± 3σ + 分辨力誤差  
       不修正的儀器誤差范圍（兩項較大系統(tǒng)誤差取絕對和）是
                 RM  = √[(|β_恒|+|β_長穩(wěn)|)² + (3σ)² +分辨力誤差²]                 （14）
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       修正值
                 C = - β_恒視
                    = - β_恒± R_β
       由于測量點與校準(zhǔn)點不同，修正值的誤差要加一項：代換誤差。

       修正后的測得值（β_替代是測量點與校準(zhǔn)點不同的代換誤差）是
                 M_修= M + C
                      = (Z + β_恒 + β_長穩(wěn) + β_替代± 3σ + 分辨力誤差)+ C
                      = (Z + β_恒 + β_長穩(wěn)± 3σ ± 分辨力誤差)– β_恒± R_β + β_替代
                      = Z + β長穩(wěn) + β替代 ± Rβ ± 3σ  + 分辨力誤差               （15）
       修正值M_修的誤差元為
                 r_修= M_修 - Z
                     = β_長穩(wěn) + β_替代± R_β ±3σ  + 分辨力誤差                         （16）
       大系統(tǒng)誤差β_長穩(wěn)、β_替代、R_β應(yīng)絕對合成，其他是隨機誤差，合成取“方和根”。
       修正值的誤差范圍是
                 R_修 =√[ (|β_長穩(wěn)|+|R_β|+|β_替代|) ² ±(3σ)² ±分辨力誤差² ]     （17）
       修正后的測量結(jié)果：
                 Z = M_修 ± R_修                                                                    （18）
       注意：修正后的測得值變了，誤差范圍也變了。整個測量結(jié)果變了！
       對單值量具，如量塊、砝碼，β_替代、(3σ)、分辨力誤差三項不存在，β_長穩(wěn)可略、僅有R_β一項，修正是可以的；但對測量儀器，（17）式的五項誤差都存在。這就是99%以上的測量儀器不修正的基本原因。馬鳳鳴、史錦順等主張測量儀器（不含單值量具）不搞修正，技術(shù)上的原因就在于此。                                                                 
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【對不確定度體系的質(zhì)疑】      
       當(dāng)前，校準(zhǔn)與檢定的不同點是校準(zhǔn)不判別合格性而必須給出“校準(zhǔn)不確定度”。“校準(zhǔn)不確定度”是什么，該怎樣應(yīng)用，這是計量界急需弄明白的問題。

       1）“校準(zhǔn)不確定度”不是計量誤差范圍
       計量的核心任務(wù)是判別被計量儀器的合格性。校準(zhǔn)是計量的一種形式。作為主管合格性的中國合格評定國家認(rèn)可委員會,卻規(guī)定校準(zhǔn)通常不判別合格性。而當(dāng)用戶要求判別合格性時，要用到“待定區(qū)”。《cnas-GL27》 聲明檢測或校準(zhǔn)結(jié)果及與規(guī)范符合性的指南》的五個區(qū)劃分，其中待定區(qū)的半寬用U₉₅，是錯誤的。計量誤差等于計量標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍，而不應(yīng)是校準(zhǔn)不確定度U₉₅。U₉₅比計量誤差多出被檢儀器重復(fù)性、分辨力、環(huán)境影響量各項。這樣就多計了、重計了。

       2）“校準(zhǔn)不確定度”不是儀器的不確定度
       不進(jìn)行修正，被計量儀器誤差范圍是系統(tǒng)誤差、隨機誤差、分辨力誤差的合成結(jié)果，而U95中缺系統(tǒng)誤差項。

       3）“校準(zhǔn)不確定度”不是修正后的儀器的不確定度
       當(dāng)前，通常把“校準(zhǔn)不確定度”，當(dāng)成修正后的“儀器不確定度”。缺長期穩(wěn)定度項（包括漂移與環(huán)境影響等變化項）；缺隨機誤差項3σ；對非單值的測量儀器，缺“替代誤差”項。

       4）“校準(zhǔn)不確定度”是測定被檢儀器的“校準(zhǔn)時的系統(tǒng)誤差”的誤差范圍。

       5）“修正”的弊端
       在不確定度體系中，校準(zhǔn)通常不判別合格性，而按“校準(zhǔn)的示值誤差”進(jìn)行修正，卻成了必然的操作。單值量具，特別是通常很穩(wěn)定的量塊、砝碼，修正是可以的，但對絕大多數(shù)測量儀器來說，普遍地修正，是不妥當(dāng)?shù)摹＠碛扇缦拢?br />        a）校準(zhǔn)時的“校準(zhǔn)不確定度”僅僅是測定“校準(zhǔn)當(dāng)時的系統(tǒng)誤差”的誤差范圍。等于修正系統(tǒng)誤差恒值部分的修正值的誤差范圍。被校儀器的此后應(yīng)用，系統(tǒng)誤差之恒值誤差部分修正了，但還有長期穩(wěn)定度，包括兩次校準(zhǔn)間（半年或一年）的漂移與溫度等環(huán)境因素的影響量。不計長期穩(wěn)定度項，是不行的，這是對儀器性能的虛夸。
       b) 校準(zhǔn)只能在少數(shù)校準(zhǔn)點上進(jìn)行，對大多數(shù)的測量點，都有“替代誤差”。“替代誤差”通常不能忽略。
       c）計量的資格是按計量標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)與測量儀器的性能指標(biāo)之比值來確定的。修正把被檢儀器性能提高數(shù)倍，如果確認(rèn)修正后的性能，那就將否定所用計量標(biāo)準(zhǔn)的資格條件。資格不夠的校準(zhǔn)，沒效。
       計量的權(quán)威建立在標(biāo)準(zhǔn)的“夠格條件”上。修正后的儀器的指標(biāo)高了，但標(biāo)準(zhǔn)卻不夠格了。
       d）“合格性”管理是計量管理、儀器管理的基本內(nèi)容。而儀器的性能規(guī)格，是“合格性”的基礎(chǔ)。沒有“規(guī)格”，就無所謂“合格”。
       e）否定“規(guī)格”，否定“合格性判別”，盲目推行“修正”，錯誤地給出并錯誤地應(yīng)用自己不清楚是什么的“校準(zhǔn)不確定度”，誤導(dǎo)實際工作，造成對測量計量原理與秩序的干擾與破壞。
       測量儀器的性能規(guī)格，就是測量儀器的誤差范圍，是測量儀器的測得值函數(shù)的簡化表達(dá)。“規(guī)格”貫通于研制生產(chǎn)、計量檢驗、應(yīng)用測量三大領(lǐng)域，是測量計量工作的著眼點，是各種工作的共同的“綱”。指標(biāo)，是研制生產(chǎn)的宗旨，是水平的標(biāo)志，保證合格性，是生產(chǎn)廠的責(zé)任，是工廠的信譽。保證儀器的合格性，滿足計量公證的條件，是計量權(quán)威的基礎(chǔ)。有了工廠的信譽，有了計量的權(quán)威，測量者才好根據(jù)儀器的指標(biāo)選用儀器，并放心地按儀器指標(biāo)應(yīng)用儀器，表達(dá)測量結(jié)果，去完成各種各樣的測量任務(wù)。
       離開“指標(biāo)”，就亂套了。不確定度體系，在不明白“校準(zhǔn)不確定度是什么”的情況下，盲目地推行校準(zhǔn)給出“校準(zhǔn)測量不確定度U95”，這是糊里糊涂地推行，這是糊里糊涂地應(yīng)用。
       相信不確定度的人們，醒醒吧！不確定度體系錯了！
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對于全文，我無法全部看完，有的地方也看不懂。
樓主實際上已經(jīng)對誤差，不確定度等計量術(shù)語進(jìn)行了重新定義，因此樓主在此的所有推導(dǎo)、演繹都是基于本身定義，一般人無法理解。
如果樓主確實要推翻現(xiàn)有誤差及不確定度理論，應(yīng)先從定義開始。

世界上是先有"校準(zhǔn)”，然后才出現(xiàn)的“檢定”，"檢定"其實就是把“校準(zhǔn)”和“確認(rèn)”工作二合一而已，本質(zhì)上沒有區(qū)別。

sirchen 發(fā)表于 2017-8-18 16:14
對于全文，我無法全部看完，有的地方也看不懂。
樓主實際上已經(jīng)對誤差，不確定度等計量術(shù)語進(jìn)行了重新定義 ...

我上大學(xué)《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》課程那會兒，中國還沒 JJF 1059

285166790 發(fā)表于 2017-8-18 16:19
世界上是先有"校準(zhǔn)”，然后才出現(xiàn)的“檢定”，"檢定"其實就是把“校準(zhǔn)”和“確認(rèn)”工作二合一而已，本質(zhì)上 ...

因為多了確認(rèn)，所以有了本質(zhì)區(qū)別。
這個可以看看湖南省測速儀的案例。

sirchen 發(fā)表于 2017-8-18 16:26
因為多了確認(rèn)，所以有了本質(zhì)區(qū)別。
這個可以看看湖南省測速儀的案例。

這個"案例"在哪兒能看到？

njlyx 發(fā)表于 2017-8-18 16:36
這個"案例"在哪兒能看到？

8日，澎湃新聞（www.thepaper.cn）以《湖南益陽交警用“山寨”測速儀執(zhí)法，稱有檢定證書責(zé)任不在己》為題報道，湖南益陽市民徐真建因開車超速被罰款扣分，不服告到法院。隨著證據(jù)提交和后續(xù)調(diào)查，他發(fā)現(xiàn)，這臺用于交警執(zhí)法取證、自2013年以來一直使用的雷達(dá)測速儀是“山寨”的——“生產(chǎn)廠家”所在地執(zhí)法部門發(fā)函確認(rèn)，當(dāng)?shù)貜S家根本沒有生產(chǎn)、銷售過該雷達(dá)測速儀，也未與益陽交警部門有過業(yè)務(wù)往來。

njlyx 發(fā)表于 2017-8-18 16:36
這個"案例"在哪兒能看到？

指新聞報導(dǎo)湖南益陽交警用山寨測速儀執(zhí)法 事件

sirchen 發(fā)表于 2017-8-18 16:26
因為多了確認(rèn)，所以有了本質(zhì)區(qū)別。
這個可以看看湖南省測速儀的案例。

這個案例的主要問題是，采購的計量儀器沒有經(jīng)過形式批準(zhǔn)，沒有計量器具生產(chǎn)許可證，跟檢定校準(zhǔn)工作無關(guān)。

劉耀煌 發(fā)表于 2017-8-18 16:49
指新聞報導(dǎo)湖南益陽交警用山寨測速儀執(zhí)法 事件

謝謝！……去查看了這個"新聞"，似乎無關(guān)"校準(zhǔn)"與"檢定"的區(qū)別，只是個不符合計量器具生產(chǎn)、管理"規(guī)定"的問題。

　　是的，總之一句話“測量不確定度不是誤差也不是誤差范圍”，因此史老師講“校準(zhǔn)有四種誤差范圍”沒有錯，我完全贊同。因為測量不確定度不是誤差，所以“校準(zhǔn)不確定度”不是計量誤差范圍、不是測定被檢儀器的“校準(zhǔn)時的系統(tǒng)誤差”的誤差范圍。
　　另外，不確定度是屬于測量結(jié)果的，是屬于使用計量標(biāo)準(zhǔn)對被檢儀器校準(zhǔn)所得校準(zhǔn)結(jié)果的，因此，“校準(zhǔn)不確定度”不是儀器的不確定度，也不是修正后的儀器的不確定度。不確定度不能用來評判被檢儀器的合格性，而是用來評判使用的測得值能不能用來評判被檢儀器合格性的，所以被檢儀器合格與否的判定在用不確定度判定了所用檢定數(shù)據(jù)可以使用后，也就與儀器合格與否的評判無關(guān)了，在不確定度體系中５個“修正”的弊端也就不存在。