本帖最后由 史錦順 于 2012-4-20 10:42 編輯
功能比較-誤差與不確定度辨析(15)
史錦順
- 人們建立理論，是為了應用。誤差理論和不確定度論，各自的功能如何，這無疑是個引人矚目的話題。所謂理論的功能，就是處理實踐需求的能力。本文把各種實際需求的項目稱為科目。 - 不確定度論的問題很多。筆者揭露不確定度弊病的文章，2004年有“不確定度理論置疑”，2005年有“不確定度理論的要害”，前年有十八評、去年有十八論，近幾個月的辨析系列，也寫到了第十五篇。雖然也穿插了一些有關誤差理論的內容，但那也是以對比的方式來批駁不確定度論。本文是關于兩種理論功能的一番對比。大家看，老史說的是不是事實，有沒有道理。 - （一）誤差理論能處理而不確定度論不能處理的科目
1 能否得出測量儀器、計量標準的方案
測量計量是科學研究、生產、交易的需求。測量計量的工具是測量儀器和計量標準。測量計量理論該有的功能首先是指導人們進行測量儀器和計量標準的設計，而進行設計的第一步，要提出先進而又可行的方案來。物理學、化學、機械學、電子學，是設計方案的基礎，而誤差理論更是直接指導。近代工業大發展，與時俱進地涌現種類繁多的測量儀器與各等級計量標準。能夠形成如此局面，誤差理論，功不可沒。 - 不確定度論，行嗎？能當此重任嗎？說都不敢說，別要說做了。不確定度論在全世界推廣20年了，推出過一臺按不確定度理論設計的儀器嗎？沒有的，它沒那個功能。 - 2 如何設計、制造測量儀器與計量標準 在設計、制造測量儀器與計量標準的過程中，要經歷如下步驟：建立誤差公式、提出機加工等分項誤差要求、測量分項誤差、給出誤差范圍指標、鑒別準確性性能。 這些步驟，都涉及誤差的概念和理論，誤差理論都可以解決。 不確定度論否定真值概念，不用誤差概念，沒法處理這些科目。 3 如何選用測量儀器？ 誤差理論嚴格界定手段和對象，不允許手段與對象相混淆，于是，在測量時，首先要界定是常量測量，還是變量測量。 - 被測量變化遠小于測量儀器誤差，是常量測量，又稱基礎測量。如測量固體物質的質量，是基礎測量，這時選用儀器的根據是應用中對準確度的要求。買賣25千克袋裝大米，用臺秤，誤差范圍50克（約合2角錢，可忽略）。稱1千克豬肉，用電子案秤，誤差范圍5克（約合1.5角錢，可略）。稱10克的金戒子，要用天平。用M3 等砝碼，誤差范圍20毫克（約合5元錢，似乎大些）；用M2等砝碼，誤差范圍6毫克（約合1.5元錢，大概是總價值的一千五百分之一，該可以了）。 - 對變化量的測量，是變量測量，又稱統計測量。被測量的變化大于測量儀器誤差，就是統計測量。此時要求測量儀器誤差范圍遠小于被測量的變化。最好要小于1/10，頻率測量就這樣要求。達不到小于1/10，最差也要小于1/3。這就是孤立法或稱分割法，這樣才能確定偏離特性是屬于被測對象的。如果被測量的變化與測量儀器的誤差差不多，不能確定測得的偏差是由測量儀器引起還是由被測量引起，這是混沌帳，是無效的測量。 - 醫院里用的體溫計，誤差范圍是0.15攝氏度℃。人正常體溫是35.5℃到37.5℃。用此類體溫計測出的體溫，誤差范圍是0.15℃，醫生可據以判別是否發燒。如測出甲先生體溫38℃，則可斷定是發燒了。如果用誤差范圍為2℃的溫度計，測出乙先生體溫是38℃，則無法判斷他是否發燒，因為此人體溫很可能是正常的。 - 也許有人說，這么簡單的事，誰不明白。我要說明：這是在誤差理論指導下，人們習以為常的知識。大家都會，甚至忘了誤差理論的潛移默化的影響。我們看一個脫離誤差理論的反例——不確定度論評定的樣板。 - 例 GUM 的溫度測量例子 GUM有個測量溫度的例子（見葉書47頁，GUM2008版仍是同樣的數）。 測得值如下（單位攝氏度）： - 96.90/98.18/98.25/98.61/99.03/99.49/99.56/ 99.74/99.89/100.07/100.33/100.42/100.68/100.95/ 101.11/101.20/101.57/101.84/102.36/102.72 -
【史評】 不說明溫度計的指標，就弄不清數據的變化是測量儀器的誤差引起的，還是被測溫度本身的變化，一筆混沌帳。 猜想1 溫度計是誤差范圍為0.2℃的水銀溫度計，測量對象是溫箱。測得值的變化是溫箱的溫度變化。溫箱控溫能力很差。 猜想2 被測對象是水的沸點，標準氣壓下，其值為100℃；所用溫度計是剛制成的電子溫度計。測得值的變化由此溫度計引起，其性能極差（極限誤差4.5℃）。 國際規范舉出這樣例子，說明不確定度沒有區分手段與對象的概念，不懂分割法，不會選擇測量儀器。 - | 
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