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《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》JJF1001-2011規(guī)范修訂中最突出的變化
-學(xué)習(xí)JJF1001-2011規(guī)范的體會(huì)和認(rèn)識(shí)之一
金華彰
說(shuō)明,此文我在2012年12月15日對(duì)約定值混合法部分文字作了修改。
國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》JJF1001-2011已于 2011年11月30日由國(guó)家質(zhì)檢總局發(fā)布,于2012年3月1日起實(shí)施,以代替JJF1001-1998規(guī)范。這是我國(guó)計(jì)量工作中一件大事,因?yàn)榻y(tǒng)一我國(guó)計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及定義是計(jì)量工作一項(xiàng)基礎(chǔ)性建設(shè),它涉及到計(jì)量工作的方方面面,影響著計(jì)量行業(yè)的共同語(yǔ)言,普及計(jì)量知識(shí),開(kāi)展計(jì)量技術(shù)交流,促進(jìn)計(jì)量事業(yè)的發(fā)展。尤其是在促進(jìn)我國(guó)計(jì)量技術(shù)法規(guī)的制定工作中,更具有重要意義。
這次修訂的主要原因,是為了與2007年發(fā)布的《國(guó)際計(jì)量學(xué)詞匯-基礎(chǔ)通用的概念和相關(guān)術(shù)語(yǔ)》﹙VIM第3版﹚相一致。這次修訂內(nèi)容有很大變化,應(yīng)用領(lǐng)域范圍擴(kuò)大了,涉及物理量﹑化學(xué)量﹑生物量等領(lǐng)域,術(shù)語(yǔ)內(nèi)容更為全面而細(xì)化,術(shù)語(yǔ)的概念含意更為嚴(yán)格和廣義,涉及到不同的認(rèn)識(shí)和觀點(diǎn)。JJF1001-1998規(guī)范共158個(gè)詞條,而JJF1001-2011增加到215個(gè)詞條,使術(shù)語(yǔ)更加聯(lián)系實(shí)際方便應(yīng)用。其最突出的變化,VIM第3版實(shí)際上采用了誤差和不確定度同時(shí)并存的方法,這也成為我國(guó)JJF1001-2011規(guī)范修訂中最突出的變化。
一﹑VIM第3版是包容不同觀點(diǎn)的折中方案
ISO/IEC GUIDE 99:2007《國(guó)際計(jì)量學(xué)詞匯-基礎(chǔ)通用的概念和相關(guān)術(shù)語(yǔ)》﹙VIM第3版﹚,據(jù)了解在修訂中遇到了很大困難,主要是對(duì)真值的概念和作用;測(cè)量的目的;如何定義測(cè)量結(jié)果;如何描述測(cè)量的質(zhì)量,存在著不同認(rèn)識(shí),所以VIM第3版是包容不同觀點(diǎn)的折中方案?,F(xiàn)實(shí)中對(duì)測(cè)量有3種描述方法,并在不同領(lǐng)域中正在廣乏使用,同時(shí)又提出了第4種折中方案,即:1.經(jīng)典方法﹙即誤差方法﹚;2.GUM關(guān)于測(cè)量不確定度方法;3.IEC測(cè)量結(jié)果的兼容性方法;4.約定值混合法(將誤差與不確定度同時(shí)使用的方法)。VIM第3版實(shí)際上采用了誤差與不確定度同時(shí)并存的第四種方法。上述四種測(cè)量方法,其差別如下:
內(nèi)容 | 1.經(jīng)典方法﹙誤差方法﹚ | 2.GUM方法 | 3.IEC方法 | 真值 | 認(rèn)為存在唯一的真值,實(shí)際上它是不可知的。 |
真值存在,真值不是唯一的,是不可知的,不鼓勵(lì)使用。
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懷凝真值的存在,認(rèn)為既然真值不可知,又何必提真值。
| 測(cè)量的目的 |
獲得與真值盡可能接近的值。
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獲得測(cè)得值及其不確定度或其它有關(guān)信息表示。
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依靠測(cè)量結(jié)果計(jì)量兼容性的概念去評(píng)定測(cè)量結(jié)果的有效性,。
| 測(cè)量結(jié)果 |
即指測(cè)量獲得的值,它偏離真值,存在誤差,有系統(tǒng)和隨機(jī)誤差,可采取修正或多次測(cè)量等措施。
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它是被測(cè)量的估計(jì)值,通常測(cè)量結(jié)果為測(cè)得值和有關(guān)信息(不確定度)。
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即測(cè)得值,測(cè)量所得到的量值。
| 如何描述測(cè)量的質(zhì)量 |
用誤差大小來(lái)表示。
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用概率方法,將各不確定度分量合成,通過(guò)測(cè)量中獲得的信息,描述測(cè)量結(jié)果。
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用校準(zhǔn)曲線上的示值范圍和校準(zhǔn)值上的測(cè)得值范圍表述,不用概率統(tǒng)計(jì)方法,而用校準(zhǔn)獲得。
| 優(yōu)缺點(diǎn) |
真值不可知,誤差不能準(zhǔn)確知道,未有誤差合成方法,很難評(píng)定測(cè)量結(jié)果與真值一致的程度。
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優(yōu)點(diǎn),解決了真值和誤差問(wèn)題,采用概率方法,解決了不確定度的合成,方法更為精練。
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不采用概率方法,不用合成,用校準(zhǔn)曲線,實(shí)用方便。
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第4種方法,即4﹑約定值混合法。 .約定值混合法就是鑒于“誤差”一詞的使用仍然如此廣泛,因此保留了該術(shù)語(yǔ),用“誤差”同時(shí)引入“不確定度”,即“誤差”和“不確定度”同時(shí)使用,以判定被測(cè)量值是否附合要求或法律規(guī)定的方法,稱(chēng)“約定值混合法”。 該方法分為二步: 1).第一步,用更高等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn),該測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)得到的測(cè)得值的平均值稱(chēng)為約定值,該給出的約定值是具有不確定度的; 2).第二步,用上述測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)第二次去校準(zhǔn)低等級(jí)的
計(jì)量器具時(shí),可用約定值來(lái)評(píng)定誤差,這種誤差可用數(shù)字表示,即相對(duì)約定值的差。可從低等級(jí)的計(jì)量器具上得到的測(cè)得值與測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)約定值之差,它是被校準(zhǔn)計(jì)量器具的系統(tǒng)誤差中的己知部分。測(cè)得值的誤差由系統(tǒng)誤差中的未知部分、系統(tǒng)誤差中的己知部分及隨機(jī)誤差三部分組成。約定值混合法的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)約定值不確定度很小時(shí)可以直觀的使用,即被評(píng)定的低等級(jí)的計(jì)量器具的示值誤差在其最大允許誤差限內(nèi)時(shí),即可判定為合格,不需要進(jìn)行不確定度分析。 實(shí)例:用標(biāo)準(zhǔn)法碼校準(zhǔn)一個(gè)秤,砝碼為經(jīng)過(guò)高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)過(guò)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn),秤為低等級(jí)的計(jì)量器具。秤的示值可和標(biāo)準(zhǔn)法碼的約定值比較,即示值-約定值(即標(biāo)準(zhǔn)值)=示值誤差,可知誤差和法律法規(guī)最大允許誤差比較,就可決定秤是否附合要求。 約定值混合法當(dāng)約定值的不確定度很小時(shí)可以使用。這種方法使用直觀實(shí)用,對(duì)準(zhǔn)確度高的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)用不確定度評(píng)定,既科學(xué)合理又全面,而對(duì)準(zhǔn)確度低的計(jì)量器具開(kāi)展檢定或校準(zhǔn)用誤差方法既方便又實(shí)用,尤其對(duì)制造計(jì)量器具生產(chǎn)廠對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行出廠檢驗(yàn),和開(kāi)展計(jì)量器具首次檢定或隨后檢定或校準(zhǔn)都十分方便。這是一種現(xiàn)實(shí)可行的實(shí)用方法,避兔使用真值或約定真值,而用約定值,而得到了大家的認(rèn)可和接受,在術(shù)語(yǔ)上進(jìn)行了協(xié)調(diào)。我理解,誤差和不確定度并存,是VIM第3版最突出的變化。 二﹑從JJF1001-2011規(guī)范中,可看出上述理念在術(shù)語(yǔ)定義中的變化 如JJF1001-2011規(guī)范中3.21條 量的真值﹙VIM2.11﹚簡(jiǎn)稱(chēng)真值,其定義是“與量的定義一致的量值?!?/font>
而JJF1001-1998
3.19條
[量的]真值,定義“與給定的特定量的定義一致的值?!?/font>定義基本一致。但“注”的變化很大,VIM第三版中注﹙即新規(guī)范3.21條注〕就表述了三種對(duì)真值的不同觀點(diǎn),“注:1.
在描述關(guān)于測(cè)量的“誤差方法”中,認(rèn)為真值是唯一的,實(shí)際上是不可知的。在“不確定度方法”中認(rèn)為,由于定義本身細(xì)節(jié)不完善,不存在單一真值,只存在與定義一致的一組真值;然而,從原理上和實(shí)際上,這一組值是不可知的。另一些方法﹙指IEC方法﹚免除了所有關(guān)于真值的概念,而依靠測(cè)量結(jié)果計(jì)量兼容性的概念去評(píng)定測(cè)量結(jié)果的有效性。2.
在基本常量的這一特殊情況下,量被認(rèn)為具有一個(gè)單一真值。3.
當(dāng)被測(cè)量的定義的不確定度與測(cè)量不確定度其它分量相比可忽略時(shí),認(rèn)為被測(cè)量具有一個(gè)“基本唯一”的真值。這就是GUM和相關(guān)文件采用的方法,其中“真”字被認(rèn)為多余的?!边@反映了對(duì)真值雖然有了統(tǒng)一定義,但在認(rèn)識(shí)和理解上是不同的,
“量的真值”定義是個(gè)各方認(rèn)可的析中方案。
如JJF1001-2011規(guī)范中3.22條 約定量值﹙VIM2.12﹚又稱(chēng)量的約定值,簡(jiǎn)稱(chēng)約定值。其定義是“對(duì)于給定的目的,由協(xié)議賦予某量的量值。”
而JJF1001-1998
中3.20條﹙即VIM第二版﹚
[量的]約定真值,定義為“對(duì)于給定目的具有適當(dāng)不確定度的、賦予特定量的值,有時(shí)該值是約定采用的。”為了適用于不同觀點(diǎn),新規(guī)范術(shù)語(yǔ)名稱(chēng)中盡量不出現(xiàn)“真值”,所以用約定量值表述,定義中也不出現(xiàn)了不確定度要求。新規(guī)范3.22條注﹙VIM第三版注﹚“注:1.
有時(shí)將術(shù)語(yǔ)“約定真值”用于此概念,但不提倡這種用法。2.
有時(shí)約定量值是真值的一個(gè)估計(jì)值。3.
約定量值通常被認(rèn)為具有適當(dāng)?。赡転榱悖┑臏y(cè)量不確定度?!边@又是不同觀點(diǎn)的理解認(rèn)識(shí)。而新規(guī)范中所指“由協(xié)議賦予”也很難使人理解,實(shí)際約定量值是否具有廣義性。
如JJF1001-2011規(guī)范中5.3條測(cè)量誤差﹙VIM2.16﹚,定義為“測(cè)得的量值減去參考量值。”在JJF1001-1998規(guī)范中5.16條
[測(cè)量]誤差﹙即VIM第二版﹚中,定義是“測(cè)量結(jié)果減去被測(cè)量的真值?!?/font>這和VIM第三版定義有了較大區(qū)別,測(cè)量結(jié)果改為測(cè)得的量值,真值改為參考量值。因?yàn)樾乱?guī)范“測(cè)量結(jié)果”定義己作了修改,它包涵了有關(guān)信息,用測(cè)得的量值更為準(zhǔn)確廣意。而為什么將真值改為參考量值,在新規(guī)范系統(tǒng)測(cè)量誤差
5.4條和隨機(jī)測(cè)量誤差
5.6條定義注中已作了說(shuō)明,即系統(tǒng)測(cè)量誤差定義中,“注:1.
系統(tǒng)測(cè)量誤差的參考量值是真值,或是測(cè)量不確定度可忽略不計(jì)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)得值,或是約定量值?!痹陔S機(jī)測(cè)量誤差定義中,“注:1.
隨機(jī)測(cè)量誤差的參考量值是對(duì)同一被測(cè)量由無(wú)窮多次重復(fù)測(cè)量得到的平均值?!?/font>
用
“參考量值”這又是一種折中方案,既不用“真值”的用語(yǔ),其含意又具有不同的觀點(diǎn)。在JJF1001-2011規(guī)范中5.4條,系統(tǒng)測(cè)量誤差定義中與在JJF1001-1998規(guī)范5.20相比,也去掉了“真值”二字,同樣不用“真值”的用語(yǔ)。我理解嚴(yán)格的說(shuō)應(yīng)是“由測(cè)量所得到賦予被測(cè)量的值減去真值”更為準(zhǔn)確,因?yàn)檎`差概念是建立在真值基礎(chǔ)上的。
關(guān)于對(duì)“測(cè)量結(jié)果”和“測(cè)得值”兩個(gè)術(shù)語(yǔ)的關(guān)系,也可以看出由於不同認(rèn)識(shí)對(duì)術(shù)語(yǔ)的影響。在JJF1001-2011規(guī)范中5.1條 測(cè)量結(jié)果﹙VIM2.9﹚,定義為“與其它有用的相關(guān)信息一起賦予被測(cè)量的一組量值?!?/font>
而在JJF1001-1998規(guī)范中5.1條
﹙即VIM第二版﹚中,測(cè)量結(jié)果的定義是“由測(cè)量所得到的賦予被測(cè)量的值?!?/font>
定義有所變化。VIM第三版即JJF1001-2011規(guī)范中5.1條的注指出-,注:1、測(cè)量結(jié)果通常包含這組量值的相關(guān)信息。2、測(cè)量結(jié)果通常表示為單個(gè)測(cè)得的量值和一個(gè)測(cè)量不確定度。對(duì)某些用途,如果認(rèn)為測(cè)量不確定度可忽略不計(jì),則測(cè)量結(jié)果可表示為單個(gè)測(cè)得的量值,在許多領(lǐng)域中這是表示測(cè)量結(jié)果的常用方式。3、在傳統(tǒng)文獻(xiàn)和1993版VIM中,測(cè)量結(jié)果定義為賦予被測(cè)量的值,并按情況解釋為平均示值、未修正的結(jié)果或已修正的結(jié)果。這又是幾種不同的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)。測(cè)量結(jié)果術(shù)語(yǔ)VIM第三版與原JJF1001-1998即VIM第二版定義有很大變化。新版的定義其實(shí)代表GUM方法觀點(diǎn),測(cè)量結(jié)果就是測(cè)得的量值和測(cè)量不確定度有關(guān)信息。為了適用其它觀點(diǎn),VIM第三版即JJF1001-2011規(guī)范中,新增了5.2條“測(cè)得的量值”詞條,簡(jiǎn)稱(chēng)測(cè)得值,其定義是“代表測(cè)量結(jié)果的量值?!?/font>
雖然過(guò)去經(jīng)常使用測(cè)得值,但在JJF1001-1998中沒(méi)有列入測(cè)得值定義,為什么新規(guī)范中﹙即VIM第三版﹚增加了這一術(shù)語(yǔ),說(shuō)明對(duì)測(cè)量誤差和IEC方法得到了進(jìn)一步重視,當(dāng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定度可忽略不計(jì)時(shí),實(shí)際上測(cè)得值不需要其它有用相關(guān)信息即可作為測(cè)量結(jié)果,這是不同觀點(diǎn)協(xié)調(diào)的結(jié)果。但這二條仔細(xì)分析可應(yīng)用于不同方法,但既有區(qū)別又有重復(fù)相關(guān)之處。
在JJF1001-2011新規(guī)范中,5.8條為 測(cè)量準(zhǔn)確度﹙VIM2.13﹚,5.9條為 測(cè)量正確度﹙VIM2.14﹚,5.10為 測(cè)量精蜜度﹙VIM2.15﹚。多年不多見(jiàn)的“測(cè)量正確度”和“測(cè)量精蜜度”又回來(lái)了。過(guò)去認(rèn)為今后將大力采用測(cè)量不確定度,測(cè)量誤差的概念將逐步弱化,但這一次可以看出,測(cè)量誤差最基本的三個(gè)概念述語(yǔ)又列入了術(shù)語(yǔ)詞條,這反應(yīng)了國(guó)際上對(duì)測(cè)量誤差概念的進(jìn)一步肯定和重視。測(cè)量重復(fù)性﹑測(cè)量復(fù)現(xiàn)性在新規(guī)范術(shù)語(yǔ)定義中,是指在重復(fù)性﹑復(fù)現(xiàn)性測(cè)量條件下的測(cè)量精蜜度。這反應(yīng)了在VIM第三版即新規(guī)范中,是對(duì)不同觀點(diǎn)不同認(rèn)識(shí)情況下的一種妥協(xié),采用測(cè)量不確定度和測(cè)量誤差同時(shí)并存的現(xiàn)實(shí),這也是認(rèn)識(shí)上的一種進(jìn)步和發(fā)展,理論要聯(lián)系實(shí)際,與實(shí)際的應(yīng)用相結(jié)合。 從過(guò)去我國(guó)制定的JJF1001-1998規(guī)范的指導(dǎo)思想來(lái)看,基本上和VIM第三版的思路是一致的,結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況,在我國(guó)實(shí)際上巳采用了第4種方法,我們既強(qiáng)調(diào)采用測(cè)量不確定與國(guó)際上一致,同時(shí)為適應(yīng)檢定﹑校準(zhǔn)工作,采用了測(cè)量誤差方法作為法制計(jì)檢定的評(píng)定方法,一方面控制計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器與被檢計(jì)量器具測(cè)量準(zhǔn)確度的關(guān)系,同時(shí)以計(jì)量器具最大允許誤差作為規(guī)程﹑規(guī)范所允許的誤差極限值。如在我國(guó)《測(cè)量?jī)x器特性評(píng)定》JJF1094-2002技術(shù)規(guī)范中,5.3.1.4條測(cè)量?jī)x器示值誤差符合性評(píng)定的基本要求中規(guī)定,對(duì)測(cè)量?jī)x器特性進(jìn)行符合性評(píng)定時(shí),若評(píng)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(píng)定的測(cè)量不確定度的影響。評(píng)定示值誤差的不確定度與被評(píng)定測(cè)量?jī)x器的最大允許誤差的絕對(duì)值之比,應(yīng)小于或等于1:3,即被評(píng)定測(cè)量?jī)x器的示值誤差在其最大允許誤差限內(nèi)時(shí),可判為合格。在JJF1001-2011新修訂的規(guī)范中,同樣保留了這種思路,在第7章測(cè)量?jī)x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?yàn)樵谖覈?guó)計(jì)量檢定規(guī)程中,作為計(jì)量器具法制管理的重要技術(shù)依據(jù),基本上還是采用最大允許誤差作為考核計(jì)量器具性能的主要指標(biāo),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(jì)量專(zhuān)業(yè)共18份檢定規(guī)程及少量校準(zhǔn)規(guī)范,大部份都在2010-2011年制訂,95%都是用誤差進(jìn)行評(píng)定的。確實(shí)這種方法既能與計(jì)量器具產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)一致,實(shí)際應(yīng)用上也十分方便實(shí)用,這相當(dāng)于第四種方法中的第二次測(cè)量活動(dòng)。 以上只是個(gè)人學(xué)習(xí)中的一點(diǎn)體會(huì)和認(rèn)識(shí),雖然新版計(jì)量術(shù)語(yǔ)和我國(guó)現(xiàn)行所實(shí)施的是相一致的,但很多術(shù)語(yǔ)定義都有了變化,又增加了不少新術(shù)語(yǔ),很多內(nèi)容值得研究學(xué)習(xí)和探討,有待進(jìn)一步加深理解和更好的應(yīng)用它。
2012年8月18日金華彰寫(xiě)於北京
2012年12月15日又作了文字修改 |