校準結果的測量誤差及不確定度圖解

njlyx 發表于 2015-8-28 08:13
那你這個“測量不確定度”被不適當的傳遞了，容易引起誤會。

     【

      你說的對。但我沒說用該砝碼去校準電平的校準結果的不確定度。
      我對你的回復只是針對“ 未修正的參考量值 那條線過份偏離“參考量值”線了 ”，當時主要為了圖形更直觀，當然我也認為是可能的，如一M1級砝碼（誤差接近該級的MPE）用E2級砝碼標準裝置去校準，誤差大，不確定度小。

thearchyhigh 發表于 2015-8-28 14:08
你說的對。但我沒說用該砝碼去校準電平的校準結果的不確定度。
      我對你的回復只是針對“ 未修 ...

當時不了解你是針對“校準”結果的表述，回復岔了，請忽略。

規矩灣錦苑 發表于 2015-8-28 13:40
　　我認為這不是該有的正確參與討論的態度。每個人發表的觀點都與討論的主題有關，而與“人”無關。如果 ...

本人已多次表明與你無可交流。

規矩灣錦苑 發表于 2015-8-27 00:15
　　樓主很有創意，受樓主創意的啟發，我稍微做了一點更改提供給大家參考，并歡迎大家評頭論足。根據修改的 ...

這個圖和先生的解釋多有不妥和錯誤。
1，沒有真值最佳估計值，這個術語，真值是不可能得到的，也就沒有“真值最佳估計值”，只有“參考值”；
2，實際測量活動中，測得的（平均）值與被測量參考值之差的術語是“偏移”。不是定義為“測得值的測量誤差”；“偏移”是測得值的系統誤差分量；
3，單次測量結果與多次測量平均值（測得值）之差為該測得值的隨機誤差；多次測量結果的隨機誤差大多呈t分布，分散性區間通常用單次測量的標準偏差表示，即單次測量的標準不確定度，它是測量結果不確定度的一個分量；
4，“圖中有兩個倒鐘形，寬倒鐘形是各測得值的分散性區間，區間對稱中心是各測得值的平均值，區間寬度為測得值隨機誤差全寬2Δ”；這個解釋有問題，只有測得值的分散性區間倒鐘形的區間對稱中心是各測得值的平均值，而參考值是不存在“平均值”的；
5，圖中參考值的窄倒鐘形是被測量參考值的包含區間（估計的真值所在區間），區間的對稱中心是參考值的最佳估計值，區間半寬為參考值的擴展不確定度U；
6，先生的解釋：7由5和6知，被測量真值的包含區間與測得值的分散區間是完全不同的兩個區間（分屬于兩個倒鐘形），以測得值為中心不確定度U為半寬的區間根本就不存在，這種所謂的區間什么也不是；這個說法不對。以測得值為中心的不確定度U為半寬的區間是必然存在的，這個區間就是單次測量的標準不確定度的擴展范圍。單次測量的標準不確定度常常也稱為“測量重復性”。
7，先生的8的解釋完全是混亂的：測量誤差不是等于測得值減去真值，而是：測得值減去參考值。測得值為中心最大誤差為半寬組成區間與被測量真值為中心以最大誤差是獨立的兩個區間， 不能作：如果以測得值為中心最大誤差為半寬組成區間，將最大程度地包含被測量真值，是被測量真值所在的最大區間。同樣以被測量真值為中心以最大誤差為半寬組成區間，將最大程度地包含所有的測得值，是全部測得值所在的區間。這個解釋。

黃敢生 發表于 2015-8-28 15:06
這個圖和先生的解釋多有不妥和錯誤。
1，沒有真值最佳估計值，這個術語，真值是不可能得到的，也就沒有“ ...

　　首先非常感謝您的回復！文中字字句句都體現出您是認真閱讀和分析了我的帖子，并給予了我誠心誠意地回答。我的答復如下：
　　1.估計值、似然估計值、無偏估計值、最佳估計值等等在計量界被廣泛使用。被測量的真值通過測量不可得到是我們的共識，測量者一切測量結果都是對被測量值的估計，所有測量結果中那個正確性和可靠性最高的就是“真值最佳估計值”。“參考值”可以是真值的最佳估計值，也可以是人們共同約定的值，在JJF1001的8.19條明確指出了“參考值可以是被測量的真值”，“也可以是約定量值”，它是“用作與同類量的值進行比較的基礎的量值”。在我的圖中真值的最佳估計值就是您所說的“參考值”，但不是JJF1001的“參考值”定義中說的“真值”。
　　2.實際測量活動中，測得的平均值與被測量參考值之差的術語是“偏移”,“偏移”是測得值的系統誤差分量，此話我完全贊成。系統誤差也是誤差，因此偏移其實就是誤差的一種或誤差的一個分量。我在圖中表示的系統誤差正是“偏移”，而圖中標注的“誤差”是系統誤差與隨機誤差之和，是測得值到被測量真值的最佳估計值的距離。
　　3.“單次測量結果與多次測量平均值（測得值）之差為該測得值的隨機誤差；多次測量結果的隨機誤差大多呈t分布，分散性區間通常用單次測量的標準偏差表示”，我很贊成。但說單次測量的標準偏差就是單次測量的標準不確定度有失偏頗。標準偏差不是不確定度，兩者不是同一個概念，可以說單次測量結果的不確定度大小與單次測量的標準偏差相等。“大小相等”與“概念相同”是兩回事，鹿和羊可能大小相等，但鹿不是羊。
　　4.我贊成“參考值不存在平均值”，“圖中有兩個倒鐘形，寬倒鐘形是各測得值的分散性區間，區間對稱中心是各測得值的平均值，區間寬度為測得值隨機誤差全寬2Δ”的解釋，與你所說“只有測得值的分散性區間倒鐘形的區間對稱中心是各測得值的平均值”沒有任何矛盾。
　　5.圖中以被測量參考值為對稱中心的窄倒鐘形包含區間是估計的真值所在區間，但對稱中心不是參考值的最佳估計值，參考值是上游測量過程的測得值，是唯一的，參考值沒有最佳估計值。“該區間半寬為參考值的擴展不確定度U”，此話不對，U是測得值的不確定度，不是參考值的不確定度。
　　6.我說的第7條“由5和6知，……”，是客觀的，正確的。以測得值為中心，不確定度U為半寬的區間并不存在。“范圍”具有位置和寬度兩個特性，不確定度只是個半寬度，沒有“位置”，因此“標準不確定度的擴展范圍”也不存在。另外“標準不確定度”也不能稱為“測量重復性”，重復性與不確定度不在同一個概念體系大家庭中。“重復性”屬于“誤差”概念下的子概念，與“誤差”同屬于一個概念體系大家庭。構成測量過程的所有要素的誤差都會給測量結果引入不確定度分量，輸入量的“測量重復性”同樣會給測量結果引入不確定度分量。
　　7.您說“測量誤差不是等于測得值減去真值，而是：測得值減去參考值”我并不表示反對，因為這符合JJF1001-2011的定義。但真值是不可知的，只能用真值的最佳估計值或參考值代替真值，您可以用參考值代替圖中的真值最佳估計值，評判該圖還有什么問題，我一定細心聆聽。“測得值為中心最大誤差為半寬組成區間與被測量真值為中心以最大誤差是獨立的兩個區間”，您沒說錯，的的確確如你所說。但，“以測得值為中心最大誤差為半寬組成區間，將最大程度地包含被測量真值”，“以被測量真值為中心以最大誤差為半寬組成區間，將最大程度地包含所有的測得值”，這種解釋也沒錯。我非常歡迎您舉出測得值跑出前者的區間，或真值有可能跑出后者區間的實例。我得出這個論斷的根據是：誤差＝測得值－真值。這個公式是誤差理論的基礎，只因實踐中“真值”不可得，2011版JJF1001才將“真值”更換為“參考值”，但這種更換并未顛覆誤差理論的這個基礎。

njlyx 發表于 2015-8-28 14:26
本人已多次表明與你無可交流。

　　當然，你有你的回復與不回復自由和權力，但你無法阻擋和剝奪別人發言的權力。我的發言也不會因為某個人的態度而受影響，對于計量技術的討論，我仍將一如既往積極參與。

規矩灣錦苑 發表于 2015-8-28 17:30
　　首先非常感謝您的回復！文中字字句句都體現出您是認真閱讀和分析了我的帖子，并給予了我誠心誠意地回 ...

我確實沒有好好讀通過“誤差理論”方面的一些經典著作（特別是費業泰先生的著述我就沒有看過）我只曉得從上世紀90年代以來ISO、BIPM、OIML、IEC、IUPAP，IUPAC、IFCC和ILAC等八個國際組織聯合發布了十多個系列國際文件對于“誤差”、“統計學”、“不確定度”的理論，概念、術語，方法等進行了全面的修改，過去很多泰斗的著述里的說教都有些不妥和錯誤了。不曉得 費業泰 泰斗的著述是哪一年寫的？

     真值是與 量的定義一致的量值。定義的第一個注，就是說的：1  在描述關于測量的“誤差方法”中，認為真值是惟一的，實際上是不可知的。在“不確定度方法”中認為，由定義本身細節不完善，不存在單一真值，只存在與定義一致的一組真值，然而，從原理上和實際上，這一組值是不可知的。 也就是說不管是在“誤差方法”或在“不確定度方法”中，都認為“真值”是不可知的。因此，在實際測量的術語中再也沒有使用“真值”這個術語，包括以前常用的“約定真值”的術語也不再使用，修改為了“約定量值”。可以說相對于“真值”的“誤差”是不可知的，也就是不可得到的，新的術語只有“測量誤差”簡稱誤差：測得的量值減去參考量值。從術語的注② 假設被測量使用唯一的真值或范圍可忽略的一組真值表征時，這種情況測量誤差是未知的。可以看出同“真值”比較的“誤差”是不不可知的，“未知的”。

       “誤差”在以往著述中的“多義性”正說明過去誤差理論的混亂，。

       你的： “測量不確定度”應該是“測量誤差”這個“不確定量”的一個特征值。本人確實不能茍同

黃敢生 發表于 2015-8-28 19:38
我確實沒有好好讀通過“誤差理論”方面的一些經典著作（特別是費業泰先生的著述我就沒有看過）我只曉得從 ...

　　我從未說過您沒有好好讀通過“誤差理論”方面的一些經典著作，你的一些觀點我也很贊成，特別是您能夠與時俱進，對術語嚴格以標準/規范規定的最新定義為準的做法我也非常贊賞。
　　JJF1001-2011的3.21條定義真值是“與量的定義一致的量值”，注1也說到真值是唯一的，但實際上是不可知的，真值不可知不是因為不確定度理論誕生才提出，而是誤差理論早有定論，是計量基本名詞術語標準說的，不確定度理論只是應用了這個論斷。不確定度認為，既然真值是不可知的，但通過測量過程的各種有用信息可以估計出真值所在區間的寬度（半寬），于是就把這個半寬度起名叫“測量不確定度”，用符號U表示。把U與測量結果“相聯系”，作為一個“非負參數”，用來定量評判測量結果的“可疑度”（又可稱為可信性或可靠性），顯然不確定度與定量表征測量結果準確性的參數“誤差”有著明顯的界限。
　　“測量不確定度”的定義沒有用“真值”這個術語，但并不是廢棄了“真值”，不承認“真值”。GUM標準明確告訴我們，GUM認為“真值”的“真”字是多余的，因此講到被測量的“量值”時就是指被測量的真值。“不確定度”定義的“表征賦予被測量量值分散性的非負參數”就是“表征賦予被測量真值分散性的非負參數”。指定的量真值是唯一的，理應沒有分散性，之所以說“真值分散性”，是因為真值存在區間寬度是“根據所用到的信息”估計后賦予被測量真值的，而這個估計出來的區間具有“分散性”特性，是個分散性的區間，被測量真值就在這個區間內。
　　測得的量值簡稱“測得值”，是“測量結果”的一部分，測量結果的另一部分是“測量不確定度”，兩個信息組合在一起才能稱為“測量結果”。但測得值與測量誤差兩部分組合不能稱為測量結果，如果真的知道誤差，其反號就是修正值，測量者自然會將測得值與修正值相加得到新的測得值，檢測報告就會報告新的測得值。
　　誤差的現行定義是“測得值減去參考值”。“參考值”在JJF1001的8.19的定義是“用作與同類量的值進行比較的基礎的量值”，并以注的形式指出“參考值”要么是“真值”，要么是“約定量值”。約定量值加上省略的“真”字，就是過去的“約定真值”。所以與舊定義“測得值減去真值”本質上并無區別，只是增加了“約定真值”的成分，變得更全面了。理論科學可以使用“參考值”中的“真值”成分，但應用科學使用“真值”成分時，因實踐中唯一真值不可知，誤差也就不可知了，所以應使用“參考值”中的“約定量值”成分。不同的場合，不同的上游測量過程給出的約定量值是不同的，因此約定量值視為“一組量值”，在這一組約定量值中，一個約定量值就對應一個已知的誤差，參考值使用約定量值成分時，誤差就是可知的。這就是JJF1001的5.3誤差定義注1講的誤差概念使用的兩種情況。
　　因此，“誤差”在以往著述中的“多義性”并非你所說的“說明過去誤差理論的混亂”，而只是說明那時的誤差定義只考慮了計量學的理論科學，只考慮了理論上的科學性和嚴密性，沒有考慮計量學的應用科學，應用科學必須強調術語的實用性。誤差新定義則補充了應用科學的需要，使誤差的定義更加完善了。
　　“測量不確定度”應該是“測量誤差”這個“不確定量”的一個特征值，這不是我的觀點，我也不贊成這種觀點，在這個問題上我們觀點相同。

黃敢生 發表于 2015-8-28 19:38
我確實沒有好好讀通過“誤差理論”方面的一些經典著作（特別是費業泰先生的著述我就沒有看過）我只曉得從 ...

“誤差”在以往著述中的“多義性”正說明過去誤差理論的混亂。同意！看來在這個問題上取得共識的人越來越多了。

　　誤差理論誕生應該數百年了，是計量科學的基本理論之一，應該說已經趨于成熟，對解決測量“準確性”問題可謂游刃有余，并無“混亂”跡象。只不過是計量學發展到現階段，人們發現并更加重視測量的另一個特性“可信性”。誤差理論的核心術語“誤差”的定義是“測得值－參考值”，過去是“測得值－真值”，是測得值偏離被測量真值或約定真值、參考值的距離。“誤差”定義的本質非常明確的是量化反映了測得值的“準確性”，但卻無法解釋或解決測得值的“可信性”問題。在這種情況下，用來解決測量結果可信性問題的術語“不確定度”及不確定度評定理論的誕生也就順理成章。不確定度的誕生并不說明誤差理論的混亂，不確定度評定理論并不否定或取代誤差理論，而是與誤差理論結為姊妹篇，共同作為計量學的基礎理論，支撐著計量科學。

規矩灣錦苑修改后的圖很有意義，個人同意其基本觀點，解釋了本人一直以來對不確定的迷惑。聲明，本人菜鳥一只。

justas 發表于 2015-9-2 12:02
規矩灣錦苑修改后的圖很有意義，個人同意其基本觀點，解釋了本人一直以來對不確定的迷惑。聲明，本人菜鳥一 ...

被測量值本身是可能有所“散布”的——這或是“規矩灣”先生圖中之“測量不確定度”所描述的？ 但它似乎是被測量自身的“長相”問題，與測它的“手段”通常沒有明顯關聯【雖然“理論”上總是會有所影響的——譬如，所謂“傳感器”對“被測物”的“干擾”，但常規的計量測試中，這種“影響”通常是可以忽略不計的。】。如你能請動“規矩灣”先生幫你實際評估一個“測量不確定度”，你也許會有新認識？

規矩灣錦苑 發表于 2015-8-30 01:42
　　誤差理論誕生應該數百年了，是計量科學的基本理論之一，應該說已經趨于成熟，對解決測量“準確性”問題 ...

接受此觀點。

njlyx 發表于 2015-9-2 13:25
被測量值本身是可能有所“散布”的——這或是“規矩灣”先生圖中之“測量不確定度”所描述的？ 但它似乎 ...

　　被測量值本身在指定的時空環境條件下客觀存在并是唯一的，之所以可能有所“散布”，是人們測量的結果不同。我在圖中有兩個倒鐘形，其實本質上代表兩個測量過程，是在量值溯源系統中處在上下游關系的兩個測量過程。上游測量過程的測得值是下游測量過程的測得值的“參考值”或“真值”、“約定真值”。
　　所有測量結果都是“散布”的，因此上游測量結果也是“散布”的，“約定真值”就是“散布”的，這就是“真值分散性”的由來。但真正的真值是唯一的，并不分散。
　　真正的真值存在于約定真值為中心不確定度為半寬的分散區間內，這個區間是真值的“包含區間”。作為給出測量結果的下游測量者，只能給出自己的測得值，并不知曉上游測得值（約定真值）。因此他只能估計出真值包含區間的寬度（半寬），而無法知道真值的包含區間位置，包含區間的位置必須由上游測量過程給出。真值很可能會跑出以下游測得值為中心，不確定度為半寬的區間，所以不確定度與下游測得值之間不存在加減運算的關系，不要試圖以測得值為中心不確定度為半寬確定一個不倫不類的什么區間。測量結果的不確定度是憑測量過程的所有有用信息估計出來的，因此測得值的不確定度與測得它的“手段”特別是所用的測量設備計量特性不能說沒有關系，反而是明顯關聯的。