測量儀器的不確定度評定的正確理解

各位老師，你們好，在學習計量時，遇到一個頭疼的問題，那就是測量儀器的不確定度評定，沒搞懂這個概念的真正含義。
1、是指用高一等級的計量標準去校準該測量儀器時產生的不確定度呢？還是
2、用該測量儀器去測量下一等級的計量器具產生的不確定度呢？
例如一般壓力表的不確定度評定，是拿精密壓力表去校準該壓力表產生的不確定度呢，還是用一般壓力表去校準下一等級壓力表產生的不確定度？

不確定度分 測量結果的不確定度 與 儀器的不確定度 （這個與儀器的等級或MPE類似）.

不存在你所謂的問題 。計量的目的是 你決定的。
你如果用 精密壓力表去校準普通壓力表，那么得到的結果A，不確定度 為 UA ,那么測得普通壓力表A的示值誤差的不確定度為UA
現在你用 普通壓力表去測管道中的壓力，那么得到的結果B，不確定度為UB ，那么測得管道壓力B不確定度為UB

實際上是你整個測量過程的不確定度
建議在站內找兩份建標報告看看不確定度評定部分

大致是 1、     也許還應考慮適當添加"長期穩定性"影響分量？

【 用 精密壓力表去校準普通壓力表A，得到普通壓力表A的"示值誤差"的不確定度為UA】……這個UA大概就是這普通壓力表A的"(測量儀器的)測量不確定度"。

237358527 發表于 2019-11-22 07:55
不確定度分 測量結果的不確定度 與 儀器的不確定度 （這個與儀器的等級或MPE類似）.

不存在你所謂的問題  ...

那么儀器的不確定度是不是就是用高等級的計量標準去校準該儀器產生的呢？

陳梅 發表于 2019-11-22 15:42
那么儀器的不確定度是不是就是用高等級的計量標準去校準該儀器產生的呢？ ...

對啊， 當 該設備有好幾種設備或好幾種參數組成的時候 ， 又或者 無法用等級或MPE 來表示的時候， 一般采用 儀器的不確定度 表示 比較合理 。

你可以看一下 JJG 164-2000                液體流量標準裝置
                      JJG 643-2003                標準表法流量標準裝置
這些規程都是要求 給出 裝置的不確定度  ，而不是等級或MPE，

                           關于不確定度的兩種說法都行不通

                                                                                       史錦順

       樓主提出的問題“測量儀器的不確定度評定的正確理解”，是個沒法解答的問題。為什么這樣說呢？因為不確定度體系本身是個邏輯混亂、物理意義不清的胡編亂造的大雜燴。用一位網友的話說，就是一堆洋垃圾。“不確定度”本身是個錯誤概念，怎能有“正確理解”？

       你能在不確定度評定中產生疑問，說明你的思維中有個坎，不三不四的東西進不去。這是鑒別真偽的基礎，要珍惜這個素質。別人說什么都要想一想有沒有道理。自己想明白了，正確的就接受，就堅持；錯誤的，就要有勇氣反對。想不通，可以放一放，先看一些資料，再深入理解、仔細研究。相反，或迷信，或盲從，就不能提高自己。
       我說這個問題無解，從正反兩個方面說明如下。

A 誤差理論下的正確作法
       A1 基本概念
       誤差元r等于測量值減被測量的真值。
       誤差范圍R是誤差元的絕對值的一定概率（99%）意義上的最大可能值。
       儀器的誤差范圍指標值R_儀/指標，以下簡稱儀器指標值，是一種型號的測量儀器性能水平的標志。儀器指標值就是準確度，有時稱準確度等級，又稱最大允許誤差（MPEV）,國家計量院稱極限誤差。
       儀器指標值貫穿于研制、計量、應用測量三大領域。制造廠給出儀器指標值，計量是檢驗公證指標值，而測量者是應用此指標值，作為測量結果中的誤差范圍。

       A2 制造廠給出儀器指標值
       測量儀器研制的基礎是特定物理機制的物理公式。由物理公式寫出計值公式，計值公式與物理公式的差，就是測量的誤差元。誤差元的最大可能值就是誤差范圍。誤差元還必須計及長穩、環境等因素（如溫度）的影響。還要計及示值的隨機波動，最常見的是電子噪音的作用。測量儀器研制場合，一定要有計量標準，計量標準的值，代表真值，是相對真值，以此來驗證誤差分析的正確性。可以用計量標準測定儀器的基本誤差，卻不能確定整個誤差范圍，因為必須計及長穩與環境因素的作用。
       請注意：用上一級標準來定度標準或測量儀器，是極少數的特例。其特殊要求是，被賦值的量具，已知其極穩定，又沒有電子噪音。我知道的僅有按“等”應用的量塊，這是極少的特例。一般儀器，都不行。

       A3 計量是檢驗、公證儀器的性能指標。       計量僅是抽樣檢查，通常無法測量長穩（要測量15天），不進行檢驗溫度等效應的“拉偏實驗”，計量沒有給測量儀器賦值的任務，通常也不可能。計量者要明確自己的責任。是驗證儀器指標，不是給出儀器指標。

       A4  測量場合是應用儀器的指標值
       測量儀器的指標，由生產部門給出，由計量部門公證。測量者要相信這些。直接應用這些指標值就是了，再評定，就是畫蛇添足。沒有計量標準，亂評一氣，必出錯。


B 不確定度體系的錯誤
       B1 基本概念錯誤
       不確定度一會說是“分散性”，一會又說準確性（包含區間的半寬），一會又說是可信性。“不確定度”定義跳槽，違反邏輯學的同一性法則。任何一個概念都必須內涵明晰、外延確定。物理學要求概念清楚。不確定度的本質就是“不確定”，一個不確定的概念，沒有意義，無法應用。不分對錯的亂用，是糊里糊涂地犯錯誤；犯錯誤還自以為是，令人無語。對個人，不理也罷；但對國家標準、國家計量規范盲目推行不確定度的錯誤，則不能漠視。當今的計量界，有些規程要求評定不確定度，也確實有許多人在評定不確定度。轟轟烈烈，排場很大，但不過是個令人眼暈目眩的大氣泡，一經被人點破那層薄皮，必然煙消云散，一場空。

       B2  第一條行不通
       不確定度體系是作為誤差理論的對立物而產生的。不確定度體系的根本信條是“真值不可知，誤差不可求，可以評定不確定度”。這是測量樣繆，是個偽命題。物理公式中的值，都是真值。說真值不可知，等于否定一切物理公式。顯然是絕對錯誤的。

       樓主講的第一點，是說用上級標準來確定測量儀器的不確定度。這是不行的。如njlyx先生所出的，這樣必然缺長穩一項。我這里再補充一下：1 缺長穩；2缺環境因素（主要是溫度）影響：3 儀器性能指標必須用單值的西格瑪，而A類不確定度是西格瑪除以根號N,嚴重夸張儀器的精密度。

       B3  計量不能給出儀器性能指標
       不確定度體系規定，儀器的不確定度由計量給出。這是錯誤的。計量沒有那個本事（不測長穩、不做拉偏實驗）。

       B4  測量場合的不確定度評定，多余
       用儀器測量被測量，測量的誤差范圍就是儀器的誤差范圍的指標值。直接測量，不該再評定，沒有標準，評定不了。


       B5 第二種做法的弊端
       如果用高檔測量儀器甲，測量低檔測量儀器乙，可以把甲視為標準，乙是被檢對象。甲乙同時測量某一常量，甲乙示值之差的最大可能值的絕對值是乙的誤差范圍（乙的誤差范圍指標比甲大10倍，甲的誤差可略）。

       樓主所指的第二種評定，按不確定度評定的常規，要加進被檢對象的性能，這樣，誠如葉德培先生指出的，萬分之一水平的甲，就有可能算成百分之一了。這是嚴重的錯誤。


結論
       樓主所說的兩條，都是錯誤的。這表明一個明顯的事實：不確定度體系是錯誤的，處處碰壁。

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大師水平就是高，牛

呵呵，某大師又在鼓吹 不確定度錯誤論 了 。

可惜，無論是國際上還是國內，主流就是 不確定度 。

看來 大師要 繼續努力 實現 他的夢想

用該測量儀器去測量下一等級的計量器具產生的不確定度

針對你這個問題，不確定度是測量結果的一部分，一般是測量標準（測量系統）的不確定度。

樓主的兩種說法都有道理，都是對的

儀器計量校準后加修正值使用，短時間內，計量校準時測量結果不確定度就是儀器的不確定度，距校準時間長了考慮儀器的漂移或穩定度就是了，必要時考慮環境條件等應變條件引入的不確定度

若不加修正使用，儀器的不確定度就是樓主說的第二種情況

王夔 發表于 2019-11-25 11:03
用該測量儀器去測量下一等級的計量器具產生的不確定度

您這個“產生”與樓主第2中的“產生”是同樣的含義嗎？  

樓主所說的“1”，大概是“獲得”（“評定”）【儀器的測量不確定度】的方法(之一)...........對應“儀器的測量不確定度”定義的注1；

樓主所說的“2”，應該是在“使用”【儀器的測量不確定度】——作為“測量結果”的“測量不確定度”分量之一。...........對應“儀器的測量不確定度”定義的注2。

舉個簡單的例子

為簡化問題，不考慮穩定性及其他應變條件的分量

一標稱1%的電壓表在1V點校準得到示值誤差為0.4%，校準時測量不確定度為0.1%

用這個電壓表測量1V左右電壓，若按校準結果修正測量結果，電壓表儀器的不確定度是0.1%，這個不確定度是由校準得到的，使用電壓表時，這個量是已知的，用B類評定方法評定

同樣用這個電壓表測量1V左右電壓，不按校準結果修正測量結果，電壓表儀器的不確定度是1%，這個不確定度也是由校準得到的（校準證實儀器測量性能符合其技術指標要求，標稱條件下可以放心按技術指標使用），電壓表使用時，這個量也是已知的，也是用B類評定方法評定

　　第一，JJF1001對不確定度的定義是，測量不確定度簡稱不確定度，放在第5大類術語，屬于與“測量結果”及其特性有關的術語，條款號是5.18，因此不確定度不是測量設備的計量特性，測量設備沒有不確定度的特性，所謂“測量設備的不確定度”僅僅是使用測量設備測量時，測量設備的計量特性給測量結果或產生測量結果的測量過程引入了不確定度一個分量，這個分量是測量結果或測量過程的不確定度特性的一部分，人們為了稱呼的簡，便簡稱它為“測量設備的不確定度”，例如測量儀器的不確定度，計量標準的不確定度等等。
　　第二，測量不確定度和測量誤差都是評判測量結果品質高低的一個參數。我們常說要“確保測量結果的準確可靠”，測量誤差就是評判測量結果準確性高低的參數，而測量不確定度則是評判測量結果可靠性（又稱可信性）的參數。兩者之間有一定的關系和方法上的相似性，但本質上卻大相徑庭，千萬不能將兩者混淆不清甚至混為一談劃等號。
　　第三，凡是測量就會有測量結果，這個測量結果就必有測量不確定度。用“計量標準”測量“測量儀器”稱為“檢定”或“校準”，用“測量儀器”測量“產品”的參數稱為檢驗或檢測。檢定、校準、檢測、檢驗、試驗等等都屬于“測量”的一種，共同的特點都產生“測量結果”，只不過用計量標準測量測量儀器的測量結果常被稱為檢定結果或校準結果，因此檢定和校準的結果也像其他測量活動的結果一樣，都具有測量不確定度的特性。
　　第四，無論什么測量過程產生的測量結果，其不確定度評定方法都是相同的，要么用B類評定方法，要么用A類評定方法。不同的測量，有不同的測量模型，不同測量模型有不同的輸出量（待測的量）和輸入量（與輸出量有特定函數關系的實際測量的量）。不確定度評定的對象是輸出量不是輸入量，但采取的戰略戰術是對輸入量各個擊破，逐一評估輸入量給輸出量引入的標準不確定度，加以合成后計算出輸出量的合成標準不確定度，再進一步評估出輸出量的擴展不確定度。
　　第五，用高一等級的計量標準去校準測量儀器，被校儀器的示值誤差是輸出量，高一等級的計量標準給出值是輸入量。用被校準的測量儀器測量下一等級的計量器具，下一等級的計量器具示值誤差是輸入量，所使用的“被校準的測量儀器”的給出值是輸入量。如果用被校準的測量設備去檢驗產品，或對工藝過程的某個參數進行監控，那么產品的這個參數值或工藝過程的監控值就是輸出量，所用測量設備的輸出值就是輸入量。把這個關系弄清楚了，搞清楚哪個是輸出量，輸入量是哪些，不確定度評定就不會出顛覆性的錯誤。

陳梅 發表于 2019-11-22 15:42
那么儀器的不確定度是不是就是用高等級的計量標準去校準該儀器產生的呢？ ...

您提出的問題，個人認為應該辯證的看，看你站在哪個角度去理解。某臺儀器的不確定度，站在儀器使用者的角度看，那就是該儀器“復現量值的不確定度”，只能通過對該儀器的校準得到。如果站在上級校準機構的角度看，該儀器“復現量值的不確定度”實際上就是該校準機構的“校準結果的不確定度”。我們可以從JJF1001－2011《通用計量術語及定義》第7.24條“儀器的測量不確定度”定義去理解：

注：定義的注2意思翻譯有誤，英文原意為“儀器的不確定度通常用于測量不確定度的B類評定”(見下圖)。

對于本級測量而言，如果“儀器(機)的不確定度分量”，與人、法、環三因素引入的不確定度分量合成，便得到本級“測量過程的不確定度”(與本級測量的被測對象無關)，如果再與被測對象(料)引入的不確定度分量合成，便得到本級“測量結果的不確定度”(因本級被測對象的不同而異)。

難點是不確定度，必須掌握的也是不確定度，校準結果必須給出不確定度，難學難用難理解。通常就是套公式，不管是怎么來的，這樣做就是了。反正不確定度B類評定的很多來源也是估計值，與測量無關。象靈敏系數，相關系數，自由度等，真不是一般的難，為了學習把曾經學過沒學會的高數拿出來重學，有時想，要是當年有這個學習勁頭，清華北大咱可以隨便考。