量值對象及測量方案分類與不確定度辨析

受崔先生貼文【測量不確定度評定http://m.dy313.com/thread-182278-1-1.html(出處: 計量論壇)】啟示，嘗試依據(jù)“量值對象”的分類，對“測量不確定度”與“量值不確定度”予以適當(dāng)區(qū)分——如pdf附件。強(qiáng)調(diào)其中的“測量不確定度”不是僅憑“測得值序列”而可以“合理‘估計’”的。

想法非常好，與《測量誤差與不確定度數(shù)學(xué)原理》開始接近了，建議您繼續(xù)深入研究。

yeses老師發(fā)的視頻我有學(xué)習(xí)過，如果套用您現(xiàn)在的思路，也許會有別樣的解釋

建議暫先不要急于把真值變化的問題引入不確定度理論來討論，這樣會讓人產(chǎn)生對不確定度概念的更多誤解，產(chǎn)生不確定度概念表達(dá)真值的隨機(jī)變化區(qū)間的錯覺。況且，實踐中涉及真值隨時空變化的情形是極少數(shù)，即使變化也多是規(guī)律變化，只有很少是隨機(jī)規(guī)律。

當(dāng)下推廣不確定度概念的核心問題是要讓人理解測量實施的那個時刻的那個真值一定是唯一的，測量結(jié)果是對測量實施時刻的那個唯一真值的響應(yīng)（絕大多數(shù)測量通常不需要負(fù)責(zé)真值的歷史和未來），唯一測量結(jié)果與唯一真值之間的偏差（誤差）一定是個恒差，就不存在隨機(jī)變化的問題。把這個基本問題理解完整后再討論真值本身的定義不完整不明確等問題就會更容易。

yeses 發(fā)表于 2015-10-23 17:52
建議暫先不要急于把真值變化的問題引入不確定度理論來討論，這樣會讓人產(chǎn)生對不確定度概念的更多誤解，產(chǎn)生 ...

問題是：當(dāng)下的許多“處理”【及報告】不但涉及“真值本身的時、空‘隨機(jī)散布’”，而且將其歸屬于“測量不確定度”！.....“真值本身的時、空‘隨機(jī)散布’”在許多場合是不可忽視的，“量值對象”的應(yīng)用者予以關(guān)心是正常的【例如，在通過“標(biāo)定”之類的工作“評估”測量系統(tǒng)（方案）的“測量不確定度”分量時，“標(biāo)定”所用“標(biāo)準(zhǔn)器具”的“真值本身的時、空‘隨機(jī)散布’”便是“評估者”必須關(guān)注的！】，只是不宜將其列入“測量不確定度”的描述范疇，因為它們不是應(yīng)該由“測量”負(fù)責(zé)的東西——而是由“量值對象”（器具）的“制造”品質(zhì)所決定。

分列“測量不確定度”與“量值不確定度”，正是為了不讓兩方面的問題含混一起。

測量不確定度=測量結(jié)果不確定度≠測量方法不確定度

“測量”也是成千上萬的人賴以生存的一項“專業(yè)”工作，一眾“專業(yè)”人士孜孜以求的主要目標(biāo)或就是“‘測量誤差’可以忽略不計”，奈何這并不易得！于是，需要有合適的“指標(biāo)”來表達(dá)“測量”工作的“品質(zhì)”，以便定量說明【離“‘測量誤差’可以忽略不計”的目標(biāo)還有多遠(yuǎn)】？....加“測量”前綴的“測量不確定度”或許可以擔(dān)當(dāng)這個“指標(biāo)”。

對于本帖說明的第II、III、IV類“量值對象”，由“測量者”提供的“測量結(jié)果”的合適含義是：（量值的）均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、...的“測得值”，及其相應(yīng)的“測量不確定度”。.... 那個包含【“量值對象”自身時、空隨機(jī)散布影響】的“量值不確定度”，應(yīng)由“量值對象”的提供者根據(jù)“測量結(jié)果”綜合考慮“提供”，不應(yīng)是“測量結(jié)果”的合理成份——驢糞蛋直徑的“量值不確定度”應(yīng)該由賣驢糞蛋的人根據(jù)“測量結(jié)果”綜合考慮、適當(dāng)“評估”給出。

njlyx 發(fā)表于 2015-10-23 19:39
問題是：當(dāng)下的許多“處理”【及報告】不但涉及“真值本身的時、空‘隨機(jī)散布’ ...

““標(biāo)定”所用“標(biāo)準(zhǔn)器具”的“真值本身的時、空‘隨機(jī)散布””應(yīng)該屬于標(biāo)準(zhǔn)器（任何測量都要用標(biāo)準(zhǔn)器具）的不確定性，和測量結(jié)果相對應(yīng)的真值應(yīng)該是二回事吧？


個人認(rèn)為“標(biāo)定”測量儀器所用的“標(biāo)準(zhǔn)器具”的所謂“真值”應(yīng)該屬于測量結(jié)果的概念范疇，因為它們都是通過測量手段取得的，都存在不確定性，不應(yīng)該把它們叫做真值。譬如：某標(biāo)準(zhǔn)長度基線的標(biāo)稱值，某標(biāo)準(zhǔn)量塊的標(biāo)稱值，某臺激光干涉儀，某高精度的頻率計等。


真值本身的變化的確是個問題。譬如：某石英晶體頻率的長期穩(wěn)定度+-10-6，就表明其實際值（真值）是隨時間變化的。這就要看工程的具體情況：如果工程上需要的是當(dāng)前測量值的真實度，不需要管以后其他時間地點的情況，那么得到不確定度高于10-6是完全可能的。如采用10-9的頻率計檢測出其頻率值的不確定度優(yōu)于10-8是完全可能的；但如果是要確定其未來其他條件下的近似標(biāo)稱值的結(jié)果，則當(dāng)然需要把長期穩(wěn)定度考慮進(jìn)來（不確定度當(dāng)然就不可能優(yōu)于10-6），或者干脆采用各種不同條件的長期的測量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計。

　　完全贊成葉老師所說“測量實施的那個時刻的那個真值一定是唯一的，測量結(jié)果是對測量實施時刻的那個唯一真值的響應(yīng)”，“唯一測量結(jié)果與唯一真值之間的偏差（誤差）一定是個恒差”，“‘標(biāo)定’測量儀器所用的‘標(biāo)準(zhǔn)器具’的所謂‘真值’應(yīng)該屬于測量結(jié)果的概念范疇，因為它們都是通過測量手段取得的，都存在不確定性，不應(yīng)該把它們叫做真值”，這種所謂的“真值”本質(zhì)上仍然是“測量結(jié)果”，是“測得值”。測得值自然都有自己的測量不確定度，因此“‘標(biāo)定’測量儀器所用的‘標(biāo)準(zhǔn)器具’的所謂‘真值’”也有自己的測量不確定度，這就是校準(zhǔn)報告給出的校準(zhǔn)所用計量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度。

測量是社會需求，黃帝之史，倉頡造字，有了文明記錄，黃帝之樂，泠倫制律，有了測量之始，測量自古是上層建筑組成部分，沒有測量，社會秩序，經(jīng)濟(jì)秩序不復(fù)存在，“測量”也是成千上萬的人賴以生存的一項“專業(yè)”工作顛倒了基本的因果關(guān)系

yeses 發(fā)表于 2015-10-23 22:38
““標(biāo)定”所用“標(biāo)準(zhǔn)器具”的“真值本身的時、空‘隨機(jī)散布””應(yīng)該屬于標(biāo)準(zhǔn)器 ...

“標(biāo)定”所用“標(biāo)準(zhǔn)器具”的“標(biāo)準(zhǔn)值”當(dāng)然通常也會是“上級測量”的“測量結(jié)果（測得值）”【“基準(zhǔn)器”可能除外】，也會有“測量不確定度”，表達(dá)此“上級測量”的“測量結(jié)果（測得值）”與“標(biāo)準(zhǔn)器具”當(dāng)時被測樣本（均）值的“可能偏離程度”。

但此“標(biāo)準(zhǔn)器具”在隨后的使用中，由于其“真值本身的時、空‘隨機(jī)散布’”，實際使用的那個“量值樣本”與“當(dāng)時被測樣本（均）值”難免會有差異，這個“差異”通常是使用該“標(biāo)準(zhǔn)器具”進(jìn)行“標(biāo)定”的人必須關(guān)注的！ 但此“差異”不宜算在“上級測量”的那個“測量不確定度”中。

當(dāng)今社會應(yīng)該是一個“專業(yè)分工”相對明確，且十分必要的社會。

【“測量”也是成千上萬的人賴以生存的一項“專業(yè)”工作】說的是有廣大的“專業(yè)”計量測試工作者從事著相對專業(yè)的“測量”工作，且靠它“吃飯”（當(dāng)然是依靠提供“專業(yè)”的服務(wù)而有飯吃），“測量”一詞也有相對專業(yè)的“技術(shù)含義”。專業(yè)之談或不宜漫越天地古今，應(yīng)在恰當(dāng)?shù)膶I(yè)范圍內(nèi)。

　　“標(biāo)定”所用“標(biāo)準(zhǔn)器具”的“標(biāo)準(zhǔn)值”當(dāng)然通常也會是“上級測量”的“測量結(jié)果（測得值）”【“基準(zhǔn)器”可能除外】，也會有“測量不確定度”，這句話是對的。但這個“不確定度”并非表達(dá)“此‘上級測量’的‘測量結(jié)果（測得值）’與‘標(biāo)準(zhǔn)器具’當(dāng)時被測樣本（均）值的‘可能偏離程度’”。“可能偏離程度”是誤差，不是不確定度。在校準(zhǔn)報告給出的信息中往往同時有所用計量標(biāo)準(zhǔn)的允差和校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度，計量標(biāo)準(zhǔn)的允差就是計量標(biāo)準(zhǔn)提供的量值“可能偏離程度”，校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度則主要由所用計量標(biāo)準(zhǔn)計量特性給校準(zhǔn)結(jié)果引入的不確定度（有時簡稱計量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度）構(gòu)成。
　　“標(biāo)準(zhǔn)器具”在隨后的使用中，由于其“真值本身的時、空‘隨機(jī)散布’”，實際使用的那個“量值樣本”與“當(dāng)時被測樣本（均）值”難免會有差異，這個“差異”通常是使用該“標(biāo)準(zhǔn)器具”進(jìn)行“標(biāo)定”的人必須關(guān)注的！ 但此“差異”不宜算在“上級測量”的那個“測量不確定度”中。這段話我很贊成。我們在使用送檢的“標(biāo)準(zhǔn)器具”開展我們自己的檢定工作時，使用的是該標(biāo)準(zhǔn)器具的“計量特性”，具體說是使用校準(zhǔn)報告給出的“誤差”或檢定規(guī)程規(guī)定它的“允差”，而不是使用校準(zhǔn)報告給出的“不確定度”。我們使用校準(zhǔn)報告給出的“不確定度”是為了評判檢定機(jī)構(gòu)的檢定方案可信性是否滿足我們對其可信性的要求，以確定其給出的校準(zhǔn)結(jié)果能否被我們所采信。
　　總之，字里行間我們必須嚴(yán)格區(qū)分誤差與不確定度，誤差分析與不確定度評定，不能將它們模棱兩可，更不能將它們混為一談。

njlyx 發(fā)表于 2015-10-24 09:29
“標(biāo)定”所用“標(biāo)準(zhǔn)器具”的“標(biāo)準(zhǔn)值”當(dāng)然通常也會是“上級測量”的“測量結(jié)果 ...

儀器示值后續(xù)變化是由期間核查進(jìn)行控制的，當(dāng)發(fā)現(xiàn)儀器示值變化超出一定范圍時，就應(yīng)當(dāng)重新送檢或維修了。這個允許變化量應(yīng)當(dāng)是較小的，所以不會對不確定度評定造成明顯的影響，正常情況下可以忽略不計。

njlyx 發(fā)表于 2015-10-24 09:29
“標(biāo)定”所用“標(biāo)準(zhǔn)器具”的“標(biāo)準(zhǔn)值”當(dāng)然通常也會是“上級測量”的“測量結(jié)果 ...

您所說的真值變化這種情形是的確存在的（但未必是隨機(jī)變化），作為未來使用的基準(zhǔn)值（測量結(jié)果）的不確定度當(dāng)然必須考慮這種變化分項的合成。

我起初主要想表達(dá)的意思是，生產(chǎn)實踐中絕大多數(shù)測量畢竟是不需要考慮量值未來的變化的，譬如一個人的體重、一個山峰的高度，或者驢糞蛋的直徑等，用戶通常不關(guān)心其未來的變化，測量者是不需要對其未來變化與否、變化程度負(fù)責(zé)的。在當(dāng)下不確定度概念理解都不一致的情況下再把真值“隨機(jī)變化”“隨機(jī)分散”字眼寫出來，很容易導(dǎo)致一些人誤以為不確定度就是表達(dá)真值的隨機(jī)變化范圍。

yeses 發(fā)表于 2015-10-25 08:34
您所說的真值變化這種情形是的確存在的（但未必是隨機(jī)變化），作為未來使用的基準(zhǔn)值（測量結(jié)果）的不確定 ...

現(xiàn)狀其實已經(jīng)是大量混雜了。

“量值對象”的“時間‘隨機(jī)’散布”的實際影響或許相對少見，但“量值對象”的“空間‘隨機(jī)’散布”的實際影響卻十分常見，在您所提到的“一個山峰的高度，或者驢糞蛋的直徑等”中都顯然可觀的存在【所謂的‘隨機(jī)’散布，其實就是指‘人們暫時無法搞清楚其規(guī)律或不必要搞清楚其規(guī)律’的散布，未必一定要它符合某種人們已經(jīng)了解的“散布概率”】，現(xiàn)時許多“測量不確定度”的“‘評估’樣板”都包含了【被測“量值對象”本身的‘隨機(jī)’散布影響】。

本帖所建議區(qū)分“測量不確定度”與“量值不確定度”，就是建議{讓“測量不確定度”不包含被測“量值對象”本身的‘隨機(jī)’散布（無論是空間，還是時間）影響}，單純表達(dá)“測量工作”的“品質(zhì)”——如您期望一樣。

測量不確定度是一個整體，是對一整個測量過程的評價，分析不同“條件”下的“測量不確定度”的情況是很好的，這也是不確定度評定時考慮影響量要盡量完整的要求，但只是考慮“影響量”的問題，不要上升上直接改術(shù)語吧。
不管你怎么分，它還是“測量”“不確定度”，你分的幾類結(jié)果不還是通過“測量”來的，這是其二。
另外測量的影響量（條件）是很多的，即“多維”，也不止是你說的時（主要是穩(wěn)定性）、空（主要是均勻性）這兩維，使用不同的計量器具“條件”也會不同。如用卡尺測長度時的力值不同，還有溫度、輻射、風(fēng)速、濕度、重力、磁場、電磁波等環(huán)境條件的影響。
補(bǔ)：測量過程，可以是某一時、空測量，也可以連續(xù)變化時或空的一組測量，即在某一條件下的一次測量，也可以是變化的條件下的一組測量。

thearchyhigh 發(fā)表于 2015-10-29 21:03
測量不確定度是一個整體，是對一整個測量過程的評價，分析不同“條件”下的“測量不確定度”的情況是很好的 ...

我們彼此的思緒似乎不在一個頻道？ 兩相岔開了。

“量值對象”本身的“隨機(jī)分布”雖然通常都少不了要靠若干“測得值”來“統(tǒng)計”獲取相應(yīng)“不確定度”的主要成份（也還會通過“分析”，“合理”的附加一些成份，所謂“B類評估分量”），但這部分“不確定度”的大小是與“測量”工作的“好壞”無關(guān)的！.......如果“量值對象”本身的“隨機(jī)分布”很可觀，那么，即便“測量”工作做的近乎完美（——“測量誤差”小的可以忽略不計），這部分“不確定度”依然會該這么大就這么大！ 將“這么大”的“不確定度”稱之為“測量不確定度”，難免讓人“感覺”是“測量”工作做的不夠好？——“測量者”無辜受冤！

【“量值對象”本身的“隨機(jī)分布”】與【“測量誤差”】都會受多種“因素”的影響，對應(yīng)的“不確定度”“評估”都應(yīng)該盡量全面考慮，只不過前者應(yīng)該由“制造者”負(fù)責(zé)，后者才應(yīng)該由“測量者”負(fù)責(zé)，專業(yè)分工、各司其職，才能得到有實用價值的東西。

“時空”是一個籠統(tǒng)的說法，可以涵蓋一切應(yīng)該考慮的影響因素，不限于您所說的那“兩維”。

“術(shù)語”的勘定權(quán)在上邊，改變或不是易事，但不礙我等“據(jù)理”呼吁。

對于大部分實物量具，比如量塊、法碼等，“量值不確定度”“或”主要幾乎由“測量不確定度”構(gòu)成，其自身的“量值不確定度”基本就是那樣，你測量也是這么多，不增不減，你不測量也是那么多，不來不去，既如此，您憑什么把“測量不確定度”強(qiáng)加于其身上統(tǒng)稱“量值不確定度”

將“這么大”的“不確定度”稱之為“量值不確定度”，有沒有：難免讓人“感覺”是“量值對象制造者”工作做的不夠好？——“量值對象制造者”無辜受冤！

如此“據(jù)理”，除了有朝三暮四、暮四朝三變化，破壞了“測量不確定度”=“測量結(jié)果不確定度”，“或”無意義

njlyx 發(fā)表于 2015-10-29 22:08
我們彼此的思緒似乎不在一個頻道？ 兩相岔開了。

“量值對象”本身的“隨機(jī)分布”雖然通常都少不了要靠若 ...

  我們彼此的思緒似乎不在一個頻道？ 兩相岔開了。
【“量值對象”本身的“隨機(jī)分布”】與【“測量誤差”】都會受多種“因素”的影響，對應(yīng)的“不確定度”“評估”都應(yīng)該盡量全面考慮，只不過前者應(yīng)該由“制造者”負(fù)責(zé)，后者才應(yīng)該由“測量者”負(fù)責(zé)，專業(yè)分工、各司其職，才能得到有實用價值的東西。


好吧，我承認(rèn)這說法是有道理的，用新的角度去理解不確定度的分量。但實際不確度評定工作中測量對象與測量對象以外的因素是很難分開的，測量對象的未知性也難用估計的方法得出。合成公式可以再考慮一下，是否需改進(jìn)或加限制條件，如用卡尺測量約50mm不均勻直徑的圓棒，某一組測量在同一點重復(fù)測量，標(biāo)準(zhǔn)差為零，故只考慮卡尺不確定度U=0.02mm，其它組測量也全部是在同一點重復(fù)測量（當(dāng)然每組位置不一樣），標(biāo)準(zhǔn)差為零，所有測量的平均值50.00，但每組測量結(jié)果之間的變化在1mm左右, 這樣總的不確定度還是0.02mm，不合理了。

ssln 發(fā)表于 2015-10-30 08:33
對于大部分實物量具，比如量塊、法碼等，“量值不確定度”“或”主要幾乎由“測量不確定度”構(gòu)成，其自身的 ...

【 大部分實物量具，比如量塊、法碼等，“量值不確定度”“或”主要幾乎由“測量不確定度”構(gòu)成，其自身的“量值不確定度”基本就是那樣，你測量也是這么多，不增不減，你不測量也是那么多，不來不去，既如此，您憑什么把“測量不確定度”強(qiáng)加于其身上統(tǒng)稱“量值不確定度” 】？？

“大部分實物量具”的情況我沒做過仔細(xì)了解，但你比如的“量塊”、“砝碼”，其“量值不確定度”的主要成份應(yīng)該是“它自身的‘隨機(jī)變化’”，而通常不是校準(zhǔn)它們時的“測量誤差”引起的成份，即，本人建議回歸本意的“測量不確定度”在其中通常不是主要成份。至少對于“量塊”、“砝碼”，在正常的“校準(zhǔn)”情況下，其實用“品質(zhì)”的確主要受累于它們的“制造品質(zhì)”！---- 水泥塊砝碼遠(yuǎn)不如不銹鋼砝碼，不銹鋼砝碼又不及鉑金砝碼；“量塊”的材料及加工質(zhì)量也是決定其實用“品質(zhì)”的關(guān)鍵。


況且，本人建議“測量不確定度”作為“量值不確定度”的一部分，【“量值對象”自身隨機(jī)變化的影響】作為“量值不確定度”的另一部分，“量值不確定度”的值“這么大”為何會讓“量值對象制造者”無辜受冤？.....有誰說過“量值不確定度”等同“制造不確定度”嗎？ 還是有可能引起這種誤會？

thearchyhigh 發(fā)表于 2015-10-30 12:18
我們彼此的思緒似乎不在一個頻道？ 兩相岔開了。
【“量值對象”本身的“隨機(jī)分布”】與【“測量誤差” ...

完全徹底的清晰界定是做不到的，其它任何“專業(yè)”分工都是如此，難免有交界的“模糊地帶”。


如果有心“分工”，總是有辦法通過適當(dāng)?shù)摹耙?guī)范”實用劃界的。

況且，本人建議“測量不確定度”作為“量值不確定度”的一部分，【“量值對象”自身隨機(jī)變化的影響】作為“量值不確定度”的另一部分，“量值不確定度”的值“這么大”為何會讓“量值對象制造者”無辜受冤？.....有誰說過“量值不確定度”等同“制造不確定度”嗎？ 還是有可能引起這種誤會？

既然先生認(rèn)為現(xiàn)行”量值不確定度“作為測量結(jié)果不確定度的一部分是怪胎、不倫不類，會：難免讓人“感覺”是“測量”工作做的不夠好？——“測量者”無辜受冤！，那您將”測量不確定度“作為”量值不確定度“的全部合理性在什么地方？為什么不會：難免讓人“感覺”是“量值對象制造者”工作做的不夠好？——“量值對象制造者”無辜受冤！

有誰告訴過您：測量結(jié)果不確定度  等同   測量者不確定度嗎？

thearchyhigh 發(fā)表于 2015-10-30 12:18
我們彼此的思緒似乎不在一個頻道？ 兩相岔開了。
【“量值對象”本身的“隨機(jī)分布”】與【“測量誤差” ...

【 如用卡尺測量約50mm不均勻直徑的圓棒，某一組測量在同一點重復(fù)測量，標(biāo)準(zhǔn)差為零，故只考慮卡尺不確定度U=0.02mm，其它組測量也全部是在同一點重復(fù)測量（當(dāng)然每組位置不一樣），標(biāo)準(zhǔn)差為零，所有測量的平均值50.00，但每組測量結(jié)果之間的變化在1mm左右, 這樣總的不確定度還是0.02mm，不合理了。】？


沒太看明白您要表達(dá)的意思，是否為：
{  卡尺在50mm左右單次測量結(jié)果的“測量不確定度”為U=0.02mm；
   在每個直徑點位（假定為k#點位）重復(fù)測量多次，這多次的“測得值”并沒有“散布”，都是Dk；如此獲得多個（假設(shè)n個）點位的“測得值”D1~Dn，這D1~Dn之間有1mm左右的變化；
   D1~Dn的平均值Da=50.00mm。 }


若如此，那么：Da=50.00mm作為圓棒直徑“平均值”的“測量不確定度”Ua應(yīng)該會略小于0.02mm【具體取決于U=0.02mm的“構(gòu)成”，或卡尺重復(fù)測量時“測量誤差”之間的“相關(guān)系數(shù)”。】, 而同時，D1~Dn之間的1mm左右變化將會給出一個比0.02mm大得多的“量值不確定度”分量Ub ( 通常可由D1~Dn數(shù)據(jù)估計其“標(biāo)準(zhǔn)偏差”后取適當(dāng)倍數(shù)得到）。如果其它的“不確定”因素可以忽略不計，那么,以Da=50.00mm作為“最佳估值”的圓棒直徑的“量值不確定度”將近似為Uc=√（Ua^2+Ub^2)，這是一個遠(yuǎn)大于0.02mm值！它主要由“圓棒不圓”造就。