史錦順
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(一)計(jì)量界的傳統(tǒng)作法
根據(jù)儀器檢定工作的需要,單位設(shè)立某一量值項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn),簡稱為“建標(biāo)”。建標(biāo)要達(dá)到一定的準(zhǔn)確度等級的要求。若計(jì)量的誤差范圍與被檢儀器的誤差范圍之比是q, 要求q值要小于1/3(如電子計(jì)量),小于1/4(如壓力計(jì)量),或小于1/10(如時頻計(jì)量)。
計(jì)量的誤差范圍,由計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍與附加誤差構(gòu)成。其中最主要的是所選標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍(又稱允許誤差、誤差限或準(zhǔn)確度等級)。考慮附加誤差,易于想到輔助測量儀器、測量方法、環(huán)境條件、人員操作等因素,要具體分析。
計(jì)量是規(guī)范性的作業(yè),不允許因操作不當(dāng)而引入誤差。正常人因視力限制而產(chǎn)生的誤差,應(yīng)計(jì)入在測量儀器誤差范圍內(nèi),因此,計(jì)量不該有“人員誤差”這一項(xiàng)。
環(huán)境條件例如溫度、濕度、電磁干擾、振動影響,電源電壓波動的影響,都應(yīng)滿足計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的說明書的環(huán)境條件要求,以保證計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。有的標(biāo)準(zhǔn)有特殊要求,例如,銫原子頻標(biāo)要求磁場強(qiáng)度,而原實(shí)物長度基準(zhǔn)(現(xiàn)已降格)要求嚴(yán)格的環(huán)境溫度控制。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境條件要求,在說明書中都有說明。在滿足環(huán)境條件要求的條件下,計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)實(shí)現(xiàn)其指標(biāo)。
計(jì)量為保證準(zhǔn)確度,一般都是直接測量,不存在方法問題。操作者要正確使用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。
由上,單位建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),要滿足標(biāo)準(zhǔn)對環(huán)境的要求,要正確使用標(biāo)準(zhǔn)。在此條件下,計(jì)量誤差,有兩項(xiàng),一是標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍,一是輔助儀器的誤差范圍,要選擇輔助測量儀器,使其誤差可略。計(jì)量誤差范圍的確定,是送上級計(jì)量部門檢定的問題,不是本單位評定的事。要老老實(shí)實(shí)送檢,搞花架子,沒用。
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(二)不確定度理論的“建標(biāo)與建模”
當(dāng)前在中國計(jì)量界乃至世界計(jì)量界的不確定度宣傳與貫徹,并沒有指明該如何建標(biāo),而是集中體現(xiàn)在“建模”及隨后的不確定度分析上。如果后兩項(xiàng)分析得當(dāng),也就實(shí)際解決了建標(biāo)的問題了。可是,不確定度論的“建模”與不確定度計(jì)算,大部分是錯誤的。
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GUM提出建立模型一事,但如何建立,沒細(xì)說。國際法制計(jì)量局的一些檢定規(guī)程,規(guī)定計(jì)量中要評不確定度。誰的不確定度?不全是計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的,也不全是被檢儀器的,似乎是二者結(jié)合中出現(xiàn)的。又規(guī)定不確定度必須小于被檢儀器允許誤差的1/3,才能進(jìn)行計(jì)量。這樣一種做法,體現(xiàn)在中國的不確定度宣貫中,就成為建標(biāo)中的“建模”,即建立模型,進(jìn)行分析,給出不確定度,要求此不確定度小于被檢儀器允許誤差的1/3。
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1 在建標(biāo)問題上的A類評定,是手段與對象顛倒、統(tǒng)計(jì)方法用錯場合,是完全錯誤的。用被檢儀器的性能反過來評定檢定裝置的性能,是源流錯位、傳承關(guān)系倒置,是讓兒子生爸爸的嚴(yán)重錯誤。
2 沒有給出測量方程,大量樣板評定的“建模”,實(shí)際是估計(jì)一些誤差因素,隨意得很。
計(jì)量中必須區(qū)分開兩件事,一是確定測量儀器量值(示值)時的誤差,一是儀器量值(示值)本身的偏離性(包括系統(tǒng)偏離和隨機(jī)偏離)。測量儀器量值(示值)的偏離性(示值與被測量真值之差),才是測量儀器的性能指標(biāo)。而在此后的測量工作中,測量儀器的偏差體現(xiàn)為被測量的誤差,它等于測量儀器的示值偏差,這樣通常又稱測量儀器的偏差范圍為誤差范圍。
由上,測量儀器的性能指標(biāo)有雙重性。在計(jì)量場合,使用標(biāo)準(zhǔn)來檢定測量儀器,是統(tǒng)計(jì)測量;而使用儀器進(jìn)行測量時,測量常量(基礎(chǔ)測量)儀器的偏差范圍(應(yīng)用中改稱誤差范圍)就是測得值的誤差范圍;測量快變量(統(tǒng)計(jì)測量),儀器的偏差范圍(改稱誤差范圍)僅是被測量單一量值的確定誤差,而被測量本身的量值大小及變化范圍要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。
3 在不確定度的評定中,已形成常規(guī)的是:標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍,測量的重復(fù)性,分辨力,有的重復(fù)(如分辨力),有的錯誤(重復(fù)性是測量儀器問題,錯當(dāng)成計(jì)量問題)有的是把自己不能實(shí)測的數(shù)據(jù)(如標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍)再重算一遍,除以一個值,再乘一個值,沒有什么充足的理由,只是走走形式,而又降低了可信率(從99%降至95%)。
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不確定度論的對檢定能力的評定,總的來說是不合理、重復(fù)、走形式,擺花架子,不能解決任何問題。開展計(jì)量工作,要老老實(shí)實(shí)按誤差理論意義下的程序辦事。
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計(jì)量單位建立基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn),工廠、企業(yè)、研究所建立某項(xiàng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),是件嚴(yán)肅的工作,要履行必要的稱序。建立基準(zhǔn)要開國家級的鑒定會。省市級計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立,要有國家級計(jì)量部門的認(rèn)可。單位的“建標(biāo)”,要經(jīng)上級計(jì)量部門的認(rèn)可。具體形式可以是送出去(送檢),或請進(jìn)來(邀請上級計(jì)量部門來鑒定)。計(jì)量業(yè)務(wù)的“尊神”,就是尊重高一等的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。沒有高一等計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的介入,評定是走過場。
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(三)兩個規(guī)范
在要發(fā)此文時,讀到兩份文件,《JJF 1069-2012法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)考核規(guī)范》與《JJF1033-2008 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》。對建標(biāo)有詳盡的規(guī)定。這是當(dāng)前正貫徹執(zhí)行的當(dāng)家文件,搞“建標(biāo)”,不能不讀。較為重要的兩點(diǎn)體會如下。
1 標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)提法
按誤差理論,標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)是誤差范圍,即誤差元(測得值減真值)的絕對值的最大值,它又稱最大允許誤差、極限誤差、誤差限、準(zhǔn)確度、準(zhǔn)確度等級。自從宣貫不確定度以來,要講究不確定度。但不確定度到底是什么?GUM說是不可信性;VIM第三版:序言說不確定度是系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合;正文定義不確定度是表征分散性;又說不確定度是包含真值的區(qū)間的半寬。上述二國際標(biāo)準(zhǔn)文件有不同講法,因而人們難以理解“不確定度到底是什么”這個不能回避的問題。
在我國的兩個建標(biāo)文件中,表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo),都用“不確定度或準(zhǔn)確度等級或最大允許誤差”。用兩個“或”聯(lián)立三個詞:不確定度、準(zhǔn)確度等級、最大允許誤差。熟悉誤差理論的計(jì)量人員最懂得最大允許誤差這個術(shù)語,那就是誤差元絕對值的最大值,就是誤差范圍,就是極限誤差。而準(zhǔn)確度等級,不過是準(zhǔn)確度的分檔與簡化,準(zhǔn)確度是定量的,準(zhǔn)確度等級也是定量的。
準(zhǔn)確度就是誤差范圍,準(zhǔn)確度等級是準(zhǔn)確度,誤差范圍是最大允許誤差,因此說“或準(zhǔn)確度等級或最大允許誤差”等于說“或準(zhǔn)確度或誤差范圍”。這個聯(lián)立,按誤差理論極易理解。而把不確定度跟準(zhǔn)確度等級與最大允許誤差聯(lián)立起來,實(shí)際是等同起來,這可是對不確定度概念的新詮釋,值得特別注意。說穿了,你不確定度論想避開真值、誤差的概念,另起爐灶,是不可能的。因?yàn)闇y量計(jì)量面對的就是測得值對真值(實(shí)際值)的偏離問題,不談這一點(diǎn),你就沒用。
這兩個規(guī)范,明確地把不確定度當(dāng)最大允許誤差處理,這實(shí)際上是把不確定度拉回到誤差的概念上來。一些人迷信不確定度是可信性,該體會一下這里的指標(biāo)提法。
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2 單值的標(biāo)準(zhǔn)偏差
測量儀器的示值的分散性,或稱隨機(jī)誤差,必須用單值的標(biāo)準(zhǔn)偏差,而不能用平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差,這一點(diǎn)筆者已多次指出,并強(qiáng)調(diào)量值的分散性的本質(zhì)的表征量是單值的西格瑪,從而指出不確定度的A類評定(規(guī)定必須除以根號N)是錯誤的,不可用的。
《JJF1033-2008 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》指出:計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性要用單值測量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示。這是和不確定度論相對抗的,而與筆者反復(fù)強(qiáng)調(diào)的主張一致。
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