不確定度應用中的弊病(2)：夸張指標，降低產品性能

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                                  不確定度應用中的弊病(2)：
                               夸張指標，降低產品性能
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                                                                                              史錦順
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1  除以根號N的錯誤
      不確定度評定有兩類：A類評定和B類評定。         
       A類評定就是σ除以根號N，稱為A類標準不確定度。專用符號是u_A.
       B類評定就是MPEV/√3，稱為B類標準不確定度。專用符號是u_B.
       有不同類別名稱“A類標準不確定”（Type A standard uncertainty）、“B類標準不確定度”（Type B standard uncertainty），卻又說不確定度是不分類的。這種說法的本質就是掩蓋“分類穿幫”的事實。邏輯學有條規(guī)律，分類后，子類不能兼容。對基礎測量（常量測量）來說，B類中包含有A類，兼容了，穿幫了。標準不確定度的兩類評定錯了。
       σ_平是基礎測量的概念。數學表征方法是σ除以√N。在已知系統(tǒng)誤差的條件下，多次測量取平均值，減小隨機誤差，提高測量精密度。此時用σ_平表征平均值的分散性，是正確的。
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       量值分為常量與隨機變量。隨機變量的分散性的表征量是單值的σ。
       隨著測量次數的增加，σ越來越穩(wěn)定，且趨近一個常數，這個常數是隨機變量分散性σ的數學期望。
       隨著測量次數的增加，σ_平越來越小，其大小與測量次數密切相關，其期望值為零。σ_平不能用來表征隨機變量的特性。
       隨機變量的分散性的表征量是單值的σ。就是說，對統(tǒng)計變量，σ不能除以根號N。不確定度體系的A類標準不確定度，“一律除以根號N”是錯誤的。以下講兩個有關的實例。
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2  “除以根號N”是航天事業(yè)潛在的隱患，我國必須否定GUM
       基于多普勒雷達的速度測量，是一項基本航天測量技術。測速的主要誤差元是發(fā)射機信源的短期頻率穩(wěn)定度。
       不確定度體系錯誤地規(guī)定“量值分散性”σ一律除以根號N（A類不確定度），使分散性指標夸張根號N倍。頻率短期穩(wěn)定度，國際上（包括我國）規(guī)定測量次數N為100。如果用不確定度，則夸張10倍。這樣，就有出事故的危險。上世紀90年代，我退休前曾擔任宇航的幾個工號任務的計量師，征得軍代表（國防科委測通所丁國禎教授）的支持，抵制了不確定度體系，不除以根號N。很遺憾，僅僅是個人行為。國防科委仍然推行不確定度。
       如果不廢除不確定度體系，以后的人們一旦按不確定度體系辦事（推行不確定度就是讓人執(zhí)行），隱患很大。除以根號N，就是虛夸指標十倍，等效于降低產品實際性能10倍。推行不確定度干什么？不擔心出事故嗎？
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3  除以根號N，成為國際產品交易的障礙，我國必須拋棄GUM
       國防計量網上，網友吳下阿蠻講過近年發(fā)生的一件事。美國的一家公司從中國公司（吳下阿蒙所在的公司，似乎在安徽）訂購一批直流穩(wěn)壓電源。一項指標是隨機變化量即A類標準不確定度。中方公司依據國際規(guī)范GUM，將測量計算出的σ除以根號N；購方拒收，說除以根號25（測量25次）不合理。中方說要共同遵守國際規(guī)范GUM，但美方不認可。中方改變作法，不除以根號25，于是驗收交貨。
       這個例子說明，美國的技術人員，并不承認GUM。在這個具體項目的具體問題上，美國技術人員與史錦順在網上多次講過的觀點是一致的：GUM規(guī)定的“除以根號N”是錯誤的。
       GUM本是國際規(guī)范，但由于其內容錯誤，已經成為國際交往的障礙。連美國技術人員都不認可的幾個美國人炮制的GUM，中國人為什么要遵從？GUM就是洋垃圾，必須拋棄！
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您就應該直接給國務院寫信

有道理，不過中國都是拿來主義不求甚解。都是山寨加中國特色規(guī)定，沒有什么技術上的先進性

我這邊評估不確定度確實是不除以根號n的，但原因我已經闡述的很清楚了。進行不確定度評定時測量次數雖然是30次，但我們的測試報告是使用單次測量數據做為測量結果的，即m=1，評估時只需要除以這個m即可。這是不確定度評估指南中寫的清清楚楚的。

吳下阿蒙 發(fā)表于 2018-12-26 12:18
我這邊評估不確定度確實是不除以根號n的，但原因我已經闡述的很清楚了。進行不確定度評定時測量次數雖然是3 ...

【 進行不確定度評定時測量次數雖然是30次，但我們的測試報告是使用單次測量數據做為測量結果的，即m=1，評估時只需要除以這個m即可?！?lt;<<

這種"說法"似乎很常見？ 但"實際"情況可能與一般人從字面的"理解"大不一樣！……一般人的字面解讀: 你們的測試報告中，"測試結果"【"測得值"，"測量不確定度"】中的那個"測得值"是取那30次測量中的某一次"數據"？！………"實際"情況，"當事"人都很清楚: 這"測得值"取的是30次測量數據的(加權)平均值！

避免"誤會"的"說法"可能是:  你們關心的"被測量"是xxx范圍內yy在任意一點(次、臺、時刻、…)的值，不是任意m點(次、臺、時刻、…)的"平均值"。后者的"測量不確定度"才會要除以"根號m"(其實這只是這任意m點"相互獨立"情況下的結果)?！蔷唧w的"被測量"不一樣！不是"取什么做測量結果的問題"。

"測量不確定度"應用中"暴露"出來"缺陷"可能主要源于兩方面:  某些"權威"的"說法"不夠嚴謹;  某些理想化的"簡化處理(及其結論)"有時被不適當的"推廣"了。

njlyx 發(fā)表于 2018-12-26 13:19
【 進行不確定度評定時測量次數雖然是30次，但我們的測試報告是使用單次測量數據做為測量結果的，即m=1， ...

不確定度全稱測量結果的不確定度，其和測量結果一一對應的。測量結果是幾次的均值就除以根號幾，n次就除以根號n，m次就除以根號m，1次就除以1。我是這么理解的，應該沒啥問題吧？我這邊報告中測量結果使用的就是單次的，不是平均值， 測30次只是為了評估不確定度，實際是出具了30份測試報告，每個測試報告中都有一個測量結果。

237358527 發(fā)表于 2018-12-26 14:11
你這是打 著名老先生 的臉 啊 。

雖然老先生說的有失偏頗，但就我感覺，在一般常規(guī)測量中確實不應該除以根號n，附件是橫杠“若在規(guī)范化的常規(guī)測量中采用式6-3來計算不確定度，這在原則上是允許的，但必須確保今后在同類測量中給的測量結果必須是n次測量的平均值”這一條件，在常規(guī)測量中很難到達，正常使用時很少有像評定不確定度那樣測那么多次的。所以，我認為規(guī)程沒有錯，但是有人濫用了。。
PS:附件出自倪育才先生編著的《實用測量不確定度評定（第3版）》

這種"說法"似乎很常見？ 但"實際"情況可能與一般人從字面的"理解"大不一樣！……一般人的字面解讀: 你們的測試報告中，"測試結果"【"測得值"，"測量不確定度"】中的那個"測得值"是取那30次測量中的某一次"數據"？！………"實際"情況，"當事"人都很清楚: 這"測得值"取的是30次測量數據的(加權)平均值！

報告者有把這30次測量數據加權平均了嗎？如果沒有，就不能說這"測得值"取的是30次測量數據的(加權)平均值

報告者有權利在測得的若干數據中挑一個做為測量結果報出，“當事人”再心里想這相當于什么，但不能就說“是”什么，況且另一方“當事人”還可以自己去測

吳下阿蒙 發(fā)表于 2018-12-26 14:03
不確定度全稱測量結果的不確定度，其和測量結果一一對應的。測量結果是幾次的均值就除以根號幾，n次就除 ...

【不確定度全稱測量結果的不確定度】<<<

可能還不夠全？

   全稱:   xxx的測量結果的不確定度

   xxx是"被測量"，它是"不確定度"的"載體"，在許多情況下，"不確定度"的數值與它的特性密切相關！當然，"測量不確定度"也與"測量"過程密切相關。

    只有對于"被測量"是"近似單一量值"的理想情況，才可能"撇清""測量不確定度"與"被測量"之間的關系(--只與所用"測量系統(tǒng)"性能有關)。

csln 發(fā)表于 2018-12-26 14:27
這種"說法"似乎很常見？ 但"實際"情況可能與一般人從字面的"理解"大不一樣！……一般人的字面解讀: 你們的 ...

這事不必"辯"論的，當事人說明了然。

csln 發(fā)表于 2018-12-26 14:27
這種"說法"似乎很常見？ 但"實際"情況可能與一般人從字面的"理解"大不一樣！……一般人的字面解讀: 你們的 ...

我說的"當事人"就是指"報告者"。

njlyx 發(fā)表于 2018-12-26 14:32
我說的"當事人"就是指"報告者"。

那您是什么意思呢，好象您在質疑他沒有除根號N，莫非報告者“當事人”沒有這個權利嗎？

njlyx 發(fā)表于 2018-12-26 14:31
這事不必"辯"論的，當事人說明了然。

大家認為當事人說很清楚了，可是您提出了異議

csln 發(fā)表于 2018-12-26 14:38
大家認為當事人說很清楚了，可是您提出了異議

當事人現在似乎在線！

剛看到他修改后回帖。他完全有這個自由！我又武斷了！抱歉！

出了30份報告！……同一"對象"測了30次？還是30個"同類"對象各測1次？

csln 發(fā)表于 2018-12-26 14:36
那您是什么意思呢，好象您在質疑他沒有除根號N，莫非報告者“當事人”沒有這個權利嗎？ ...

不是"質疑"他沒有"除以根號m"，是"質疑"他表達"理由"的說法可能會引起"誤會"。

對于那些近似"單一量值"被測量的情況，取"單次測量值"、"取多次測量平均值"作為"測量結果"是不會有誤會的。對于"多值"被測量的情況，有點復雜…

njlyx 發(fā)表于 2018-12-26 14:55
出了30份報告！……同一"對象"測了30次？還是30個"同類"對象各測1次？

理論上是單臺測量30次的，但實際情況并沒有這樣做，當然這和本帖討論并無關系。
因為我們評估這個不確定度目的就和規(guī)程中的不同。這個不確定度是附帶在產品測試報告的，而測試報告中的各測試點的測試值就是單次，沒理由除以根號n。好處很明顯，這個評估出來的不確定度對這30份報告都是適用的，或者可以說，就算再測試100次，出具的測試報告，這個不確定度理論上也不會差多少，而這是我們的目的。

237358527 發(fā)表于 2018-12-26 15:58
如果是同一類或類似的產品，用 1臺或幾臺 測N次的方法求得測量重復性的分量，或用M組每組N臺的方法求得測 ...

是的，每臺產品只測量1次，肯定比每臺產品測量N次的得到平均值，可信度要低，即單次測量的不確定度（不除根號N）自然是比N次均值的不確定度（除了根號N）要大的，這完全符合測量不確定度是反映測量結果的可信賴程度這一定義。
誰都想不確定小一些，可信度高一些，但大規(guī)模生產測試中，測量次數畢竟是需要考慮測試時間成本等因素的。而這些測試方案以及后續(xù)的不確定度評估方案，自然是我們和外企討論確認的。所以，史老選用我這個例子我當然是不同意的，自然也不可能說出公司名稱的。

吳下阿蒙 發(fā)表于 2018-12-26 15:28
理論上是單臺測量30次的，但實際情況并沒有這樣做，當然這和本帖討論并無關系。
因為我們評估這個不確定 ...

不知您做這30次"重復"測試時，使"測得值"產生不"重復"的主要原因是什么？

如果主要是由于"測試儀器"的"不重復性"引起的，被測對象(被測量值)本身的"波動"可以忽略不計[大致是所謂"常量"測量的情形]，那您這由"30次重復測量評估獲得的"單次測量結果的測量不確定度""與后續(xù)各"單次測得值"配伍的含義是清晰的--兩者配合起來，概率框定了當次"被測量"的"取值范圍"。

如果主要是被測對象(被測量值)本身的"波動"引起的，而所用"測試儀器"的"不重復性"可以忽略不計，那上述"配伍"的含義就有點"說不清"了！---若說是當次"被測量"的"取值范圍"，則"范圍"的寬度可能被"明顯放大"了(也并不是根號m的關系); 若說是任一次"被測量"的"取值范圍"，則"范圍"的中心跑偏了。