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計量論壇

標題: 比較/分歧/評論-評VIM第3版(17) [打印本頁]

作者: 史錦順 時間: 2012-12-4 14:08
標題: 比較/分歧/評論-評VIM第3版(17)
本帖最后由史錦順于 2012-12-4 14:13 編輯

比較/分歧/評論-評VIM第3版(17)

史錦順

VIM第3版，說明當前國際測量計量界有學派之爭，并聲明不偏袒某一方。這反映出VIM第3版的開明態度。

有不同觀點就要把觀點擺出來，進行比較，顯出分歧點，表明態度。筆者之評論，僅是筆者的觀點。其實，在國際性的學術爭論中，難以有一個代表真理的評判員。真正的判別是科學的實踐，是擺事實、講道理的討論。評者必然有自己的觀點；但不能認為自己就是對的，而認為別人的觀點不值得考慮。你認為他錯，要指出他錯的原因，才能以理服人。

本文將18個月來發表的觀點，再重點概括一下。一是對自己學術思想的總結與檢查；第二是便于與網友交流，讓沒有看過老史文章或只讀過一部分文章的網友，有個大致的了解。贊成與否只能由你自己做主，但老史的態度是認真的。

以下寫法：CA為經典測量計量學之誤差理論；UA為不確定度論；SA為史錦順新概念測量計量學觀點。

（一）準確性法則

【CA】

1 計量的宗旨是“保障量值的準確可靠”（中華人民共和國計量法）。

2 一切測量儀器、計量標準都要給出準確度指標（可以是準確度等級、誤差范圍、最大允許誤差或誤差限）

【UA】

講可信性，分散性，不講準確性。說準確度是定性的，不允許用數字表達準確度。

【史評】

準確度這個術語，無論在歷史上，還是在現實生活中，都是定量的?！岸取北旧砭褪菙盗炕?、定量的意思。不確定度論說準確度是定性的，既不符合文法，也不符合億萬臺測量儀器都標有準確度指標的歷史事實。把定量的準確度硬說成是定性的，這是胡說，是現代版的指鹿為馬。

【SA】

測量以測量儀器的準確保證測得值的準確，準確是測量的靈魂；計量以標準的準確保證測量儀器的準確，準確是計量的命脈。準確度是誤差范圍的褒稱，用準確度來表征計量基準、計量標準、測量儀器、測量結果的性能指標，簡明、科學，符合計量法，符合廣大人民群眾的習慣。

（二）真值觀

【CA】

經典測量學，對象是常量測量。真值概念是經典測量學的基礎，對真值的認識是一切討論的出發點和歸結點。

【UA】

1 真值不存在（VIM第1版，1984）

2 真值不可知（VIM第2、3版）

3 真值是和量的定義一致的值（VIM第3版）。

【史評】

量是時間、空間、物質、物體、現象的可定量確定的屬性。這種屬性的具體體現就是真值。真值是客觀存在，真值是可知的。

真值概念的引入，是針對測得值而言的。真值就是實際值、客觀值。不確定度論給真值下的定義，定義中包含定義，是個循環定義，是個邏輯錯誤。

-（接下頁）

作者: 史錦順 時間: 2012-12-4 14:16
本帖最后由史錦順于 2012-12-4 14:18 編輯

回復 1# 史錦順

【SA】

真值就是實際值、客觀值。對真值的認識，是測量計量的工作目標。真值是基礎測量（常量測量）的概念；在統計測量（快變量測量）中，測量誤差可略，測量得到的是被測量本身的變化，測得的每個值都是真值，只稱量值，不必加“真”字。

為適應理論與實用的要求，真值可以給出如下的定義：

量是時間、空間、物質、物體、現象的可定量確定的屬性。真值是量與計量單位的比較結果。真值等于量與計量單位的比值乘計量單位。

測量儀器給出的值稱測得值。測得值是量對標準量的比較結果。

真值是測得值的標準。誤差是測得值對真值的差距。

（三）誤差論

【CA】

作誤差分析時，誤差指測得值減真值；給測得值標誤差、給測量儀器標誤差，用的是：極限誤差、誤差限、最大允許誤差，準確度或準確度等級。

【UA】

1 誤差是個理想概念。

2 誤差等于測得值減真值，非正即負。

3 由于測量時真值未知，因此無法求誤差。

4 VIM第3版定義誤差等于測得值減參考值。

【史評】

1 誤差概念是現實應用的概念，是測量計量的核心概念。不確定度論對誤差概念的這四條攻擊與篡改，旨在否定誤差概念。

2 不能一提誤差就說非正即負。其實測得值減真值那個意義上的誤差，只在誤差分析中用。表征測量儀器與計量標準的誤差，指的是極限誤差、誤差限、最大允許誤差，都是絕對值。其前加正負號，表示范圍。

3 測量儀器的準確度就是誤差范圍。計量法規定：任何測量儀器，必須計量合格，才能交易。測量儀器的誤差范圍，就是測得值的誤差范圍。任何測量者的任何測量，都是知道測得值的誤差范圍的。

測量者通過選用測量儀器，而使誤差范圍滿足實際需要，這就夠了，不必也不該去追求那個在誤差范圍內的更具體的誤差值?！罢嬷滴粗?，誤差不可求”一說，是測量佯謬，根本就不存在這個問題。

4 把誤差定義從“測得值減真值”，篡改為“測得值減參考值”，這是否定真值概念的產物，是歷史性的倒退。由此便切斷了測得值同真值的聯系，無法說清一系列理論問題和實踐問題。這是不能容忍的根本錯誤，大錯誤。況且，參考值多種多樣，如此定義誤差，必定形成理論與實際工作的混亂。

【SA】

誤差是測得值與真值的差距。誤差是個泛指的概念，它包括誤差元與誤差范圍這兩個概念。誤差元定義為測得值減真值，是個可正可負的量。誤差分析一開始用誤差元，而對測量結果、測量儀器、計量標準等的性能表達，都不能用誤差元，而要用誤差范圍。誤差范圍定義為誤差元的絕對值的一定概率意義下的最大可能值。誤差元構成誤差范圍。隨機誤差元通過貝塞爾公式構成隨機誤差范圍；各項系統誤差構成系統誤差范圍。隨機誤差范圍與系統誤差范圍合成為誤差范圍。

-（接下頁）

作者: 史錦順 時間: 2012-12-4 14:22
本帖最后由史錦順于 2012-12-4 14:23 編輯

接 2# 史錦順 文
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（四）測量方程

【CA】

經典測量學的誤差分析，立足于測量所用原理的物理公式。

【史評】

對物理公式直接進行微分，缺少對變量的分析，邏輯不順。有時出現誤差的正負符號的錯誤。好在誤差都是先取絕對值再合成，因此并不形成分析結果的錯誤。但分析的邏輯問題，應該解決。結果對，思路順，就更好。

【UA】

不確定度論注意到了測量方程的重要性，寫出輸入量輸出量等，但沒有找到測量方程的表達方式。不確定度論給出的例子，不是測量方程，而是間接測量的量值關系式。測量方程必須給出測量儀器內部的結構方程。

【SA】

新概念測量計量學的測量方程要點如下：

1 寫出測量方案所依據的物理公式；

2 寫出計值公式；

3 聯立物理公式與計值公式，得測量方程。

分析測量方程中的常量與變量，對變量作微分處理或差分分析，得到誤差元。由誤差元而構成誤差范圍。

（五）兩種分散性

【CA】

誤差理論講σ有兩種。單值的σ，記為σ(單)；平均值的σ，記為σ(平)。

貝塞爾公式計算出的是σ(單)，可簡記為σ，則有

σ(平) =σ(單) /√N =σ/√N

時頻界1966年引入的阿侖方差，應用場合是變量測量。規定采樣量N=100，但偏差值不除以根號N，用的是單值的西格瑪，是正確的。

【UA】

不確定度論，一律以σ(平)說事。也就是說：σ必須除以根號N，才是不確定度。

（接下頁）

作者: 史錦順 時間: 2012-12-4 14:30
本帖最后由史錦順于 2012-12-4 14:58 編輯

回復 3# 史錦順 文
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【史評】

經典測量是常量測量，測得值的隨機變化是測量儀器的不穩定性引入的。測得值要取平均值。平均值的分散性是σ(平)，也就是說，σ應當除以根號N。

在變量測量的情況下，變量的分散性的表征量是σ，而不是σ(平)。不確定度評定之A類評定，不分情況，無論是常量測量還是變量測量都除以根號N，這是不對的。有人解釋說，你測量一次，除以根號1，還是σ，因此說除以根號N是普適的，也適用于N=1。這個解釋不妥當，極易引起實際工作的誤用。應知，單值的σ，與測量次數無關。為了得到穩定的σ值，N必須足夠大。精密測量N必須足夠大，頻率界通常取N=100。其他測量，N也應當大于10。不除以根號N的σ，是單值的分散性。統計測量的對象是變量，變量的表征量是單值的σ。
-

請注意，GUM在引入測量不確定度概念時，明確地說σ/√N 是不確定度。除以根號N才是不確定度，不除以根號N不是不確定度。因此，不確定度不能用來表征變量的統計結果。

【SA】

新概念測量計量學，引入兩類測量的概念。量分常量與變量，對常量與慢變化的測量稱基礎測量，而對快變化量的測量稱統計測量。

基礎測量，目的是認識量值，是求知量的真值。用測量儀器測量，示值的隨機性變化由測量儀器的隨機誤差引起，求平均值，可減小測量儀器隨機誤差的影

用平均值當測量結果，故用平均值的分散性，即以σ(平)來表征。

統計測量是快變量測量，要求的測量條件是測量誤差遠小于被測量的變化量。這時測得值的分散性，是客觀量值本身的變化特性，只能用單值的σ來表征，不能除以根號N。測量結果即使用平均值，表征分散性也還要用單值的σ。

檢定測量儀器時，測量儀器是對象，對象的特性要如實反映，而不可縮小，因此，要用σ，而不可用σ(平)。對測量儀器的檢定是統計測量，要用單值的西格瑪。

（六）區間的概念

【UA】

確定度是包含區間的半寬。

包含區間不需要以所選的測得值為中心

（接下頁）

作者: 史錦順 時間: 2012-12-4 14:39
本帖最后由史錦順于 2012-12-4 15:00 編輯

接 4# 史錦順 文
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【史評】

VIM第3版說的包含區間不需要以所選的測得值為中心，這個說法不對。

1 包含區間的來源量

不確定度的區間來自擴展不確定度。測得值為M，擴展不確定度為U，則測量結果為：

L=M±U （1）

2 包含區間的表達式

（1）式寫成區間形式為

[-U,U] （2）

由（1）（2）式可知。區間必為對稱區間，而且，區間的中心必是測得值。

區間（2）式以（1）式為基礎。（1）式的物理意義是量值L必須包含在以M為中心的區間代數式（1）中，區間式（2）不過是（1）式的另一種表達形式，因此（2）式也必須以測得值為中心。

【SA】

測量計量學中，存在兩種區間概念。

誤差范圍是誤差元的絕對值的一定概率意義下的最大可能值。由此可給出誤差范圍的基本公式：

R=│r│max=│M-Z│max （3）

其中，M是測得值，Z是真值。r是誤差元，R是誤差范圍。

對計量，解得測得值范圍：

M=Z±R （4）

又可表示為區間：

[Z-R,Z+R] （5）

這是以真值為中心的測得值的可能值的區間。

對測量，解得真值范圍

Z= M±R （6）

又可表示為區間

[M-R,M+R] （7）

這是以測得值為中心的真值的可能值的區間。

由上可知，一個是以真值為中心的測得值區間，計量用此區間概念；另一個是測量用的區間概念，這個區間，是以測得值為中心的包含真值的各種可能值的區間。

測量計量的區間，都必須是有中心的對稱區間。-

（七）置信概率

【CA】

取3σ為隨機誤差范圍，正態分布條件下，置信概率99.73%

【UA】

取2σ為擴展不確定度，正態分布條件下，置信概率95.45%

作者: 史錦順 時間: 2012-12-4 14:48
本帖最后由史錦順于 2012-12-4 14:50 編輯

回復 5# 史錦順
-

【史評】

經典理論用了幾百年的3σ，不確定度論冒然改成2σ，把置信概率從99.73%降為95.45%，不當。

（八）測量計量理論的三大功能

作為測量計量學的理論，必須同時具備三項功能；

1 設計功能：為設計測量儀器、設計計量標準提供指導；

2 計量功能：為計量的操作提供理論指導；

3 測量功能：指導測量操作，表征測量指標。

三項功能的理論基礎是：說明什么是準確、怎樣表達準確、怎樣實現準確。測量計量理論的根本是測得值與真值的關系，即誤差的概念。

測量的根本任務是認識客觀存在的量，即真值。人能得到的是測得值，因此，認識測得值接近真值的程度即誤差，表達誤差、減小誤差就是最根本的課題。計量是對測量準確性的保證。計量理論同測量理論相通，而要求更高。誤差理論是測量計量的基本的、必備的、正確的理論。

六輪系列討論，以大量篇幅論述了SA在真值問題上的基本觀點、在誤差概念上的基本觀點和理論。說明了誤差理論在測量儀器設計中的應用方法，說明如何表征計量，如何表征測量。大量論證說明，CA即誤差理論，具備三大功能；SA即新概念測量計量學繼承發展了誤差理論，三大功能更完善。

我們再看看不確定度論。它否定真值的可知性，否定誤差可求，于是堵塞了人們正確認識量值之路。它不能用以設計；它不能據以進行計量；它無法表達測量的準確性。它沒有該有的那三項功能。

本六輪系列討論，計108篇短文，歸根結底一句話：不確定度論該廢除！

作者: jiangjx 時間: 2012-12-6 19:39
學習了。
   VIM 3是包含不同觀點的折中方案, 2007年10月15日，時任國際法制計量委員會委員，美國國家標準與技術研究院﹙NIST﹚的charles D．Ehrlich博士應邀來中國計量科學研究院作報告，題目是“國際計量學指南聯合委員會工作組的活動情況” ，其中重點介紹了國際計量學基本詞匯、通用術語﹙VIM﹚的制修訂情況。該報告具體內容可見2008年《中國計量》雜志第1期89頁《國際計量學指南聯合委員會對GUM和VIM修訂情況的介紹》一文。報告中指出“在修訂中遇到了很大困難，其核心問題是：關于“測量”、“值”與“真值”、“測得值”與“測量結果”、誤差等術語的概念還有不同認識，且如何認識測量還存在分歧。
   國際上目前有三種觀點 (1)經典的方法；(2)GUM關于不確定度的方法； 3)IEC關于不確定度的方法。還有一種就是折中觀點——約定值混合法(Conventional Value Hybrid Approach to measurement，CVHA)，結合了(1)經典的方法和(2)GUM關于不確定度的方法。目前VIM3和我們都是用的折中的方法。
大學里學的是誤差理論，工作中用了10年的誤差理論，又學用了10年的不確定度理論。

作者: jiangjx 時間: 2012-12-6 19:40
學習了。
   VIM 3是包含不同觀點的折中方案, 2007年10月15日，時任國際法制計量委員會委員，美國國家標準與技術研究院﹙NIST﹚的charles D．Ehrlich博士應邀來中國計量科學研究院作報告，題目是“國際計量學指南聯合委員會工作組的活動情況” ，其中重點介紹了國際計量學基本詞匯、通用術語﹙VIM﹚的制修訂情況。該報告具體內容可見2008年《中國計量》雜志第1期89頁《國際計量學指南聯合委員會對GUM和VIM修訂情況的介紹》一文。報告中指出“在修訂中遇到了很大困難，其核心問題是：關于“測量”、“值”與“真值”、“測得值”與“測量結果”、誤差等術語的概念還有不同認識，且如何認識測量還存在分歧。
   國際上目前有三種觀點 (1)經典的方法；(2)GUM關于不確定度的方法； 3)IEC關于不確定度的方法。還有一種就是折中觀點——約定值混合法(Conventional Value Hybrid Approach to measurement，CVHA)，結合了(1)經典的方法和(2)GUM關于不確定度的方法。目前VIM3和我們都是用的折中的方法。
大學里學的是誤差理論，工作中用了10年的誤差理論，又學用了10年的不確定度理論。

作者: jiangjx 時間: 2012-12-6 19:53
    不好意思，多發了2個回帖。

   JJF1001-2011《通用計量術語及定義》的主要起草人金華彰老師的博客中說：

   “從過去我國制定的JJF1001-1998規范的指導思想來看，基本上和VIM第三版的思路是一致的，結合我國的實際情況，在我國實際上巳采用了第4種方法，我們既強調采用測量不確定與國際上一致，同時為適應檢定﹑校準工作，采用了測量誤差方法作為法制計檢定的評定方法，一方面控制計量標準器與被檢計量器具測量準確度的關系，同時以計量器具最大允許誤差作為規程﹑規范所允許的誤差極限值。如在我國《測量儀器特性評定》JJF1094-2002技術規范中，5.3.1.4條測量儀器示值誤差符合性評定的基本要求中規定，對測量儀器特性進行符合性評定時，若評定示值誤差的不確定度滿足下面要求，則可不考慮示值誤差評定的測量不確定度的影響。評定示值誤差的不確定度與被評定測量儀器的最大允許誤差的絕對值之比，應小于或等于1:3，即被評定測量儀器的示值誤差在其最大允許誤差限內時，可判為合格。在JJF1001-2011新修訂的規范中，同樣保留了這種思路，在第7章測量儀器的特性中，保留了原有的固有誤差﹙7.30條﹚﹑引用誤差﹙7.31條﹚﹑示值誤差﹙7.32條﹚，因為在我國計量檢定規程中，作為計量器具法制管理的重要技術依據，基本上還是采用最大允許誤差作為考核計量器具性能的主要指標，包括新制的、使用中和修理后的各種情況。最近我查閱了十大計量專業共18份檢定規程及少量校準規范，大部份都在2010-2011年制訂，95%都是用誤差進行評定的。確實這種方法既能與計量器具產品標準相協調一致，實際應用上也十分方便實用，這相當于第四種方法中的第二次測量活動。”

歡迎光臨計量論壇 (http://m.dy313.com/)

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