測(cè)量?jī)x器的不確定度評(píng)定的正確理解

各位老師，你們好，在學(xué)習(xí)計(jì)量時(shí)，遇到一個(gè)頭疼的問題，那就是測(cè)量?jī)x器的不確定度評(píng)定，沒搞懂這個(gè)概念的真正含義。
1、是指用高一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)去校準(zhǔn)該測(cè)量?jī)x器時(shí)產(chǎn)生的不確定度呢？還是
2、用該測(cè)量?jī)x器去測(cè)量下一等級(jí)的計(jì)量器具產(chǎn)生的不確定度呢？
例如一般壓力表的不確定度評(píng)定，是拿精密壓力表去校準(zhǔn)該壓力表產(chǎn)生的不確定度呢，還是用一般壓力表去校準(zhǔn)下一等級(jí)壓力表產(chǎn)生的不確定度？

不確定度分 測(cè)量結(jié)果的不確定度 與 儀器的不確定度 （這個(gè)與儀器的等級(jí)或MPE類似）.

不存在你所謂的問題 。計(jì)量的目的是 你決定的。
你如果用 精密壓力表去校準(zhǔn)普通壓力表，那么得到的結(jié)果A，不確定度 為 UA ,那么測(cè)得普通壓力表A的示值誤差的不確定度為UA
現(xiàn)在你用 普通壓力表去測(cè)管道中的壓力，那么得到的結(jié)果B，不確定度為UB ，那么測(cè)得管道壓力B不確定度為UB

實(shí)際上是你整個(gè)測(cè)量過程的不確定度
建議在站內(nèi)找兩份建標(biāo)報(bào)告看看不確定度評(píng)定部分

大致是 1、     也許還應(yīng)考慮適當(dāng)添加"長(zhǎng)期穩(wěn)定性"影響分量？

【 用 精密壓力表去校準(zhǔn)普通壓力表A，得到普通壓力表A的"示值誤差"的不確定度為UA】……這個(gè)UA大概就是這普通壓力表A的"(測(cè)量?jī)x器的)測(cè)量不確定度"。

237358527 發(fā)表于 2019-11-22 07:55
不確定度分 測(cè)量結(jié)果的不確定度 與 儀器的不確定度 （這個(gè)與儀器的等級(jí)或MPE類似）.

不存在你所謂的問題  ...

那么儀器的不確定度是不是就是用高等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)去校準(zhǔn)該儀器產(chǎn)生的呢？

陳梅 發(fā)表于 2019-11-22 15:42
那么儀器的不確定度是不是就是用高等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)去校準(zhǔn)該儀器產(chǎn)生的呢？ ...

對(duì)啊， 當(dāng) 該設(shè)備有好幾種設(shè)備或好幾種參數(shù)組成的時(shí)候 ， 又或者 無法用等級(jí)或MPE 來表示的時(shí)候， 一般采用 儀器的不確定度 表示 比較合理 。

你可以看一下 JJG 164-2000                液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置
                      JJG 643-2003                標(biāo)準(zhǔn)表法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置
這些規(guī)程都是要求 給出 裝置的不確定度  ，而不是等級(jí)或MPE，

                           關(guān)于不確定度的兩種說法都行不通

                                                                                       史錦順

       樓主提出的問題“測(cè)量?jī)x器的不確定度評(píng)定的正確理解”，是個(gè)沒法解答的問題。為什么這樣說呢？因?yàn)椴淮_定度體系本身是個(gè)邏輯混亂、物理意義不清的胡編亂造的大雜燴。用一位網(wǎng)友的話說，就是一堆洋垃圾。“不確定度”本身是個(gè)錯(cuò)誤概念，怎能有“正確理解”？

       你能在不確定度評(píng)定中產(chǎn)生疑問，說明你的思維中有個(gè)坎，不三不四的東西進(jìn)不去。這是鑒別真?zhèn)蔚幕A(chǔ)，要珍惜這個(gè)素質(zhì)。別人說什么都要想一想有沒有道理。自己想明白了，正確的就接受，就堅(jiān)持；錯(cuò)誤的，就要有勇氣反對(duì)。想不通，可以放一放，先看一些資料，再深入理解、仔細(xì)研究。相反，或迷信，或盲從，就不能提高自己。
       我說這個(gè)問題無解，從正反兩個(gè)方面說明如下。

A 誤差理論下的正確作法
       A1 基本概念
       誤差元r等于測(cè)量值減被測(cè)量的真值。
       誤差范圍R是誤差元的絕對(duì)值的一定概率（99%）意義上的最大可能值。
       儀器的誤差范圍指標(biāo)值R_{儀/指標(biāo)}，以下簡(jiǎn)稱儀器指標(biāo)值，是一種型號(hào)的測(cè)量?jī)x器性能水平的標(biāo)志。儀器指標(biāo)值就是準(zhǔn)確度，有時(shí)稱準(zhǔn)確度等級(jí)，又稱最大允許誤差（MPEV）,國(guó)家計(jì)量院稱極限誤差。
       儀器指標(biāo)值貫穿于研制、計(jì)量、應(yīng)用測(cè)量三大領(lǐng)域。制造廠給出儀器指標(biāo)值，計(jì)量是檢驗(yàn)公證指標(biāo)值，而測(cè)量者是應(yīng)用此指標(biāo)值，作為測(cè)量結(jié)果中的誤差范圍。

       A2 制造廠給出儀器指標(biāo)值
       測(cè)量?jī)x器研制的基礎(chǔ)是特定物理機(jī)制的物理公式。由物理公式寫出計(jì)值公式，計(jì)值公式與物理公式的差，就是測(cè)量的誤差元。誤差元的最大可能值就是誤差范圍。誤差元還必須計(jì)及長(zhǎng)穩(wěn)、環(huán)境等因素（如溫度）的影響。還要計(jì)及示值的隨機(jī)波動(dòng)，最常見的是電子噪音的作用。測(cè)量?jī)x器研制場(chǎng)合，一定要有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的值，代表真值，是相對(duì)真值，以此來驗(yàn)證誤差分析的正確性?？梢杂糜?jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定儀器的基本誤差，卻不能確定整個(gè)誤差范圍，因?yàn)楸仨氂?jì)及長(zhǎng)穩(wěn)與環(huán)境因素的作用。
       請(qǐng)注意：用上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來定度標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)量?jī)x器，是極少數(shù)的特例。其特殊要求是，被賦值的量具，已知其極穩(wěn)定，又沒有電子噪音。我知道的僅有按“等”應(yīng)用的量塊，這是極少的特例。一般儀器，都不行。

       A3 計(jì)量是檢驗(yàn)、公證儀器的性能指標(biāo)。       計(jì)量?jī)H是抽樣檢查，通常無法測(cè)量長(zhǎng)穩(wěn)（要測(cè)量15天），不進(jìn)行檢驗(yàn)溫度等效應(yīng)的“拉偏實(shí)驗(yàn)”，計(jì)量沒有給測(cè)量?jī)x器賦值的任務(wù)，通常也不可能。計(jì)量者要明確自己的責(zé)任。是驗(yàn)證儀器指標(biāo)，不是給出儀器指標(biāo)。

       A4  測(cè)量場(chǎng)合是應(yīng)用儀器的指標(biāo)值
       測(cè)量?jī)x器的指標(biāo)，由生產(chǎn)部門給出，由計(jì)量部門公證。測(cè)量者要相信這些。直接應(yīng)用這些指標(biāo)值就是了，再評(píng)定，就是畫蛇添足。沒有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，亂評(píng)一氣，必出錯(cuò)。


B 不確定度體系的錯(cuò)誤
       B1 基本概念錯(cuò)誤
       不確定度一會(huì)說是“分散性”，一會(huì)又說準(zhǔn)確性（包含區(qū)間的半寬），一會(huì)又說是可信性?！安淮_定度”定義跳槽，違反邏輯學(xué)的同一性法則。任何一個(gè)概念都必須內(nèi)涵明晰、外延確定。物理學(xué)要求概念清楚。不確定度的本質(zhì)就是“不確定”，一個(gè)不確定的概念，沒有意義，無法應(yīng)用。不分對(duì)錯(cuò)的亂用，是糊里糊涂地犯錯(cuò)誤；犯錯(cuò)誤還自以為是，令人無語。對(duì)個(gè)人，不理也罷；但對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家計(jì)量規(guī)范盲目推行不確定度的錯(cuò)誤，則不能漠視。當(dāng)今的計(jì)量界，有些規(guī)程要求評(píng)定不確定度，也確實(shí)有許多人在評(píng)定不確定度。轟轟烈烈，排場(chǎng)很大，但不過是個(gè)令人眼暈?zāi)垦５拇髿馀?，一?jīng)被人點(diǎn)破那層薄皮，必然煙消云散，一場(chǎng)空。

       B2  第一條行不通
       不確定度體系是作為誤差理論的對(duì)立物而產(chǎn)生的。不確定度體系的根本信條是“真值不可知，誤差不可求，可以評(píng)定不確定度”。這是測(cè)量樣繆，是個(gè)偽命題。物理公式中的值，都是真值。說真值不可知，等于否定一切物理公式。顯然是絕對(duì)錯(cuò)誤的。

       樓主講的第一點(diǎn)，是說用上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來確定測(cè)量?jī)x器的不確定度。這是不行的。如njlyx先生所出的，這樣必然缺長(zhǎng)穩(wěn)一項(xiàng)。我這里再補(bǔ)充一下：1 缺長(zhǎng)穩(wěn)；2缺環(huán)境因素（主要是溫度）影響：3 儀器性能指標(biāo)必須用單值的西格瑪，而A類不確定度是西格瑪除以根號(hào)N,嚴(yán)重夸張儀器的精密度。

       B3  計(jì)量不能給出儀器性能指標(biāo)
       不確定度體系規(guī)定，儀器的不確定度由計(jì)量給出。這是錯(cuò)誤的。計(jì)量沒有那個(gè)本事（不測(cè)長(zhǎng)穩(wěn)、不做拉偏實(shí)驗(yàn)）。

       B4  測(cè)量場(chǎng)合的不確定度評(píng)定，多余
       用儀器測(cè)量被測(cè)量，測(cè)量的誤差范圍就是儀器的誤差范圍的指標(biāo)值。直接測(cè)量，不該再評(píng)定，沒有標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定不了。


       B5 第二種做法的弊端
       如果用高檔測(cè)量?jī)x器甲，測(cè)量低檔測(cè)量?jī)x器乙，可以把甲視為標(biāo)準(zhǔn)，乙是被檢對(duì)象。甲乙同時(shí)測(cè)量某一常量，甲乙示值之差的最大可能值的絕對(duì)值是乙的誤差范圍（乙的誤差范圍指標(biāo)比甲大10倍，甲的誤差可略）。

       樓主所指的第二種評(píng)定，按不確定度評(píng)定的常規(guī)，要加進(jìn)被檢對(duì)象的性能，這樣，誠(chéng)如葉德培先生指出的，萬分之一水平的甲，就有可能算成百分之一了。這是嚴(yán)重的錯(cuò)誤。


結(jié)論
       樓主所說的兩條，都是錯(cuò)誤的。這表明一個(gè)明顯的事實(shí)：不確定度體系是錯(cuò)誤的，處處碰壁。

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大師水平就是高，牛

呵呵，某大師又在鼓吹 不確定度錯(cuò)誤論 了 。

可惜，無論是國(guó)際上還是國(guó)內(nèi)，主流就是 不確定度 。

看來 大師要 繼續(xù)努力 實(shí)現(xiàn) 他的夢(mèng)想

用該測(cè)量?jī)x器去測(cè)量下一等級(jí)的計(jì)量器具產(chǎn)生的不確定度

針對(duì)你這個(gè)問題，不確定度是測(cè)量結(jié)果的一部分，一般是測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)（測(cè)量系統(tǒng)）的不確定度。

樓主的兩種說法都有道理，都是對(duì)的

儀器計(jì)量校準(zhǔn)后加修正值使用，短時(shí)間內(nèi)，計(jì)量校準(zhǔn)時(shí)測(cè)量結(jié)果不確定度就是儀器的不確定度，距校準(zhǔn)時(shí)間長(zhǎng)了考慮儀器的漂移或穩(wěn)定度就是了，必要時(shí)考慮環(huán)境條件等應(yīng)變條件引入的不確定度

若不加修正使用，儀器的不確定度就是樓主說的第二種情況

王夔 發(fā)表于 2019-11-25 11:03
用該測(cè)量?jī)x器去測(cè)量下一等級(jí)的計(jì)量器具產(chǎn)生的不確定度

您這個(gè)“產(chǎn)生”與樓主第2中的“產(chǎn)生”是同樣的含義嗎？  

樓主所說的“1”，大概是“獲得”（“評(píng)定”）【儀器的測(cè)量不確定度】的方法(之一)...........對(duì)應(yīng)“儀器的測(cè)量不確定度”定義的注1；

樓主所說的“2”，應(yīng)該是在“使用”【儀器的測(cè)量不確定度】——作為“測(cè)量結(jié)果”的“測(cè)量不確定度”分量之一。...........對(duì)應(yīng)“儀器的測(cè)量不確定度”定義的注2。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子

為簡(jiǎn)化問題，不考慮穩(wěn)定性及其他應(yīng)變條件的分量

一標(biāo)稱1%的電壓表在1V點(diǎn)校準(zhǔn)得到示值誤差為0.4%，校準(zhǔn)時(shí)測(cè)量不確定度為0.1%

用這個(gè)電壓表測(cè)量1V左右電壓，若按校準(zhǔn)結(jié)果修正測(cè)量結(jié)果，電壓表儀器的不確定度是0.1%，這個(gè)不確定度是由校準(zhǔn)得到的，使用電壓表時(shí)，這個(gè)量是已知的，用B類評(píng)定方法評(píng)定

同樣用這個(gè)電壓表測(cè)量1V左右電壓，不按校準(zhǔn)結(jié)果修正測(cè)量結(jié)果，電壓表儀器的不確定度是1%，這個(gè)不確定度也是由校準(zhǔn)得到的（校準(zhǔn)證實(shí)儀器測(cè)量性能符合其技術(shù)指標(biāo)要求，標(biāo)稱條件下可以放心按技術(shù)指標(biāo)使用），電壓表使用時(shí)，這個(gè)量也是已知的，也是用B類評(píng)定方法評(píng)定

　　第一，JJF1001對(duì)不確定度的定義是，測(cè)量不確定度簡(jiǎn)稱不確定度，放在第5大類術(shù)語，屬于與“測(cè)量結(jié)果”及其特性有關(guān)的術(shù)語，條款號(hào)是5.18，因此不確定度不是測(cè)量設(shè)備的計(jì)量特性，測(cè)量設(shè)備沒有不確定度的特性，所謂“測(cè)量設(shè)備的不確定度”僅僅是使用測(cè)量設(shè)備測(cè)量時(shí)，測(cè)量設(shè)備的計(jì)量特性給測(cè)量結(jié)果或產(chǎn)生測(cè)量結(jié)果的測(cè)量過程引入了不確定度一個(gè)分量，這個(gè)分量是測(cè)量結(jié)果或測(cè)量過程的不確定度特性的一部分，人們?yōu)榱朔Q呼的簡(jiǎn)，便簡(jiǎn)稱它為“測(cè)量設(shè)備的不確定度”，例如測(cè)量?jī)x器的不確定度，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度等等。
　　第二，測(cè)量不確定度和測(cè)量誤差都是評(píng)判測(cè)量結(jié)果品質(zhì)高低的一個(gè)參數(shù)。我們常說要“確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠”，測(cè)量誤差就是評(píng)判測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性高低的參數(shù)，而測(cè)量不確定度則是評(píng)判測(cè)量結(jié)果可靠性（又稱可信性）的參數(shù)。兩者之間有一定的關(guān)系和方法上的相似性，但本質(zhì)上卻大相徑庭，千萬不能將兩者混淆不清甚至混為一談劃等號(hào)。
　　第三，凡是測(cè)量就會(huì)有測(cè)量結(jié)果，這個(gè)測(cè)量結(jié)果就必有測(cè)量不確定度。用“計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)”測(cè)量“測(cè)量?jī)x器”稱為“檢定”或“校準(zhǔn)”，用“測(cè)量?jī)x器”測(cè)量“產(chǎn)品”的參數(shù)稱為檢驗(yàn)或檢測(cè)。檢定、校準(zhǔn)、檢測(cè)、檢驗(yàn)、試驗(yàn)等等都屬于“測(cè)量”的一種，共同的特點(diǎn)都產(chǎn)生“測(cè)量結(jié)果”，只不過用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量測(cè)量?jī)x器的測(cè)量結(jié)果常被稱為檢定結(jié)果或校準(zhǔn)結(jié)果，因此檢定和校準(zhǔn)的結(jié)果也像其他測(cè)量活動(dòng)的結(jié)果一樣，都具有測(cè)量不確定度的特性。
　　第四，無論什么測(cè)量過程產(chǎn)生的測(cè)量結(jié)果，其不確定度評(píng)定方法都是相同的，要么用B類評(píng)定方法，要么用A類評(píng)定方法。不同的測(cè)量，有不同的測(cè)量模型，不同測(cè)量模型有不同的輸出量（待測(cè)的量）和輸入量（與輸出量有特定函數(shù)關(guān)系的實(shí)際測(cè)量的量）。不確定度評(píng)定的對(duì)象是輸出量不是輸入量，但采取的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)是對(duì)輸入量各個(gè)擊破，逐一評(píng)估輸入量給輸出量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，加以合成后計(jì)算出輸出量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，再進(jìn)一步評(píng)估出輸出量的擴(kuò)展不確定度。
　　第五，用高一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)去校準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器，被校儀器的示值誤差是輸出量，高一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)給出值是輸入量。用被校準(zhǔn)的測(cè)量?jī)x器測(cè)量下一等級(jí)的計(jì)量器具，下一等級(jí)的計(jì)量器具示值誤差是輸入量，所使用的“被校準(zhǔn)的測(cè)量?jī)x器”的給出值是輸入量。如果用被校準(zhǔn)的測(cè)量設(shè)備去檢驗(yàn)產(chǎn)品，或?qū)に囘^程的某個(gè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，那么產(chǎn)品的這個(gè)參數(shù)值或工藝過程的監(jiān)控值就是輸出量，所用測(cè)量設(shè)備的輸出值就是輸入量。把這個(gè)關(guān)系弄清楚了，搞清楚哪個(gè)是輸出量，輸入量是哪些，不確定度評(píng)定就不會(huì)出顛覆性的錯(cuò)誤。

陳梅 發(fā)表于 2019-11-22 15:42
那么儀器的不確定度是不是就是用高等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)去校準(zhǔn)該儀器產(chǎn)生的呢？ ...

您提出的問題，個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該辯證的看，看你站在哪個(gè)角度去理解。某臺(tái)儀器的不確定度，站在儀器使用者的角度看，那就是該儀器“復(fù)現(xiàn)量值的不確定度”，只能通過對(duì)該儀器的校準(zhǔn)得到。如果站在上級(jí)校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的角度看，該儀器“復(fù)現(xiàn)量值的不確定度”實(shí)際上就是該校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的“校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度”。我們可以從JJF1001－2011《通用計(jì)量術(shù)語及定義》第7.24條“儀器的測(cè)量不確定度”定義去理解：

注：定義的注2意思翻譯有誤，英文原意為“儀器的不確定度通常用于測(cè)量不確定度的B類評(píng)定”(見下圖)。

對(duì)于本級(jí)測(cè)量而言，如果“儀器(機(jī))的不確定度分量”，與人、法、環(huán)三因素引入的不確定度分量合成，便得到本級(jí)“測(cè)量過程的不確定度”(與本級(jí)測(cè)量的被測(cè)對(duì)象無關(guān))，如果再與被測(cè)對(duì)象(料)引入的不確定度分量合成，便得到本級(jí)“測(cè)量結(jié)果的不確定度”(因本級(jí)被測(cè)對(duì)象的不同而異)。

難點(diǎn)是不確定度，必須掌握的也是不確定度，校準(zhǔn)結(jié)果必須給出不確定度，難學(xué)難用難理解。通常就是套公式，不管是怎么來的，這樣做就是了。反正不確定度B類評(píng)定的很多來源也是估計(jì)值，與測(cè)量無關(guān)。象靈敏系數(shù)，相關(guān)系數(shù)，自由度等，真不是一般的難，為了學(xué)習(xí)把曾經(jīng)學(xué)過沒學(xué)會(huì)的高數(shù)拿出來重學(xué)，有時(shí)想，要是當(dāng)年有這個(gè)學(xué)習(xí)勁頭，清華北大咱可以隨便考。