對《測量不確定度在法制計量合格評定中的作用》的意見

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        對《測量不確定度在法制計量合格評定中的作用》征求意見稿的意見-
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引言
       數日前，斤斤計較先生報道了關于制訂新版JJF《測量不確定度在法制計量合格評定中的作用》的消息，并上傳了計量領導部門征求意見的文件以及JJF草稿的全文。這是中國計量界的大事。謝謝斤斤計較先生。原文網址：
http://m.dy313.com/forum.php?mod=viewthread&tid=219434&extra=page%3D1

       經過一番苦讀、思索，我的總的意見是：此草稿不能用。
       由于不確定度體系本身的嚴重錯誤，一經用在計量的合格性的判別中，就錯上錯。此種JJF，對計量工作不是指導，而誤導。對事業不負責任，將錯誤的作法輕率上升為“法制”，擾亂、危害實際工作，就可能演變成“罪行”了。危言縱聽嗎？應知：你用“法制”害人誤事，就有法制治你。至少，在道義的法庭上，你將被釘在計量歷史的恥辱柱上。

       也許有人說：我是按國際規范照抄。那你就太失身分了；你是中國規范的制訂者，不能有那副奴才相。習近平總書記指出：“盲目排外是錯誤的，全盤照搬也是錯誤的”。規范的起草者們，要深思。尊重規律是根本；國際上的不確定度體系的權威們，連起碼的邏輯知識都不懂，理他作甚！

        因本人年老體衰，精力有限，本意見書得分幾步寫。爭取九月中寫成上報。這里是第一部分，是對《JJF》草稿的批注。第二部分是草稿錯誤分析；第三部分是關于計量誤差與合格性判別的史氏理論；第四部分是代擬《合格性判別規范》。

一 對征求意見稿的批注












       頻率短穩（隨機變化）測量儀，是目前分辨力最高的儀器（相對隨機差達10-16）而其系統偏差可略（同源測量可辨），無法滿足這個要求，也不該有此要求。大多數精密儀器都有系統誤差與隨機誤差兩部分，其合成誤差范圍小于指標值（一般略有余量）即可，而不規定二者的比例關系，也無法規定。




【史注】
       必須有嚴格的計量誤差公式，才能有正確的合格性判別公式。
       合格性判別公式是合格性判別的基礎。而計量誤差公式又是合格性判別公式正誤的前提。
       本文的糊涂帳，比GUM與VIM更近一層。儀器的是否合格，著眼點竟然集中在計量標準上。計量的資格，必須是標準的誤差范圍比被檢儀器小得多，小到什么程度，可以計量哪級以下的儀器，這是計量資格的問題。環境等的影響，是通過儀器或標準來實現的。環境影響極小，是計量標準的必要條件；通常，屏蔽環境影響的能力，比被檢儀器要高得多，否則就沒資格當計量標準。此文，著眼地卻是分析環境對標準的影響，本么倒置了。














       圖12等說明，不確定度區間不包含真值。
       測量計量的任務是認識客觀量值，即真值。既然不確定度的區間不包含真值，那就說明：不確定度沒有用途。
       圖13 等說明，不確定度區間僅包含隨機誤差。忽視系統誤差的作用是不確定度體系的致命傷。而系統誤差是誤差范圍的主要部分。把主要部分忽略了，不確定度體系的存在就沒有意義了。
       不確定度體系用于合格性判別，最基本的問題是混淆對象與手段的關系；把被檢對象的部分性能賴在計量誤差上，是原則性的錯誤。于是，計量這門科學技術被歪曲了。現存的許多亂象，正是盲目推行不確定度體系的必然后果。警惕呀，計量工作者！
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贊賞史先生追求"真理"的鍥而不舍！   至少，"準確度比值"與"準確度是定性概念、不定量"，是明顯"不和諧"的。    本么……本末？

njlyx 發表于 2020-8-25 15:08
贊賞史先生追求"真理"的鍥而不舍！   至少，"準確度比值"與"準確度是定性概念、不定量"，是明顯"不和諧"的 ...

       好久未見先生議論，令人思念。拙文偶發，即得先生回應，很高興。文中“本么”一詞，是拼音打字“本末”之錯，謝謝先生指正。
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      對《測量不確定度在法制計量合格評定中的作用》征求意見稿的意見（續）
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                                                                                                        史錦順
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二  征求意見稿的主要錯誤
       這里指出的“征求意見稿的主要錯誤”，指的是不確定度體系的根本性的錯誤。是國際規范本來的錯誤。中國的JJF起草者，其過錯是盲目抄襲；也可說他們沒有錯。“沒錯”而全盤錯；實在是中國計量人的悲哀。
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1 計量的誤差公式錯誤并導致合格性判別公式錯誤
       不確定度體系關于計量的基本模型不當，混淆對象與手段的關系，得出的計量誤差公式錯誤，導致計量（檢定與校準）的合格性判別公式錯誤。這關系到計量界每時每刻的具體業務工作；應盡快更正。“合格性判別公式”的正誤，是計量界必須弄清楚的。
1.1 不確定度體系的計量的誤差公式錯誤
       不確定度體系的基本模型不當，微分看錯變量，導致計量誤差公式錯誤。
       計量中，不確定度評定的測量模型是
               EM= M―B                                                              （2.1）                                         
       M是測量值，B是標準的標稱值。EM是誤差元。對（2.1）式微分，或做泰勒展開，用大寫字母表示偏微商與自變量的乘積，有
               EMo+ ΔEM= Mo + ΔM_分辨+ ΔM_重復+ΔM_溫度+ΔM_其他―(Bo+ΔB_標)
               ΔEM =ΔM_分辨+ ΔM_重復+ΔM_溫度+ ΔM_其他―ΔB_標         （2.2）               （2.2）中各項表成標準不確定度形式，認為各項不相關，取“方和根”
             u_C = √ (u_分辨²+u_重復²+u_溫度²+u_其他2+ u_標準²)             （2.3）
       擴展不確定度U₉₅為：
                     U₉₅ = 2√ (u_分辨²+u_重復²+u_溫度²+u_其他²+ u_標準²)         （2.4）
                                                                       
       （2.4）式是當前不確定度評定最基本的公式。u分辨表示被檢儀器分辨力的作用（包括了偏微商因子，下同），u_重復表示“用測量儀器測量計量標準”時讀數的重復性，u_溫度是環境溫度的影響，u_其他是其他因素的影響；u標是標準的誤差范圍化成的不確定度。
       依據（2.4）式進行不確定度評定，是當前計量不確定度評定的常規。中國的評定如此，歐洲的評定也是如此。又稱GUM的泰勒展開法。也是本草案的基本公式（只能如此）。本草案的基礎是GUM。
       公式（2.4）是錯誤的。分析如下。
1）混淆對象與手段
       計量場合，對象是測量儀器。對象的變化，是它自身的性能，必然體現在測得值中，應該當作對象的問題處理，不能把它混入手段的性能中。
2）混淆對象的自變量與手段的自變量
       對測得值M微分，錯誤；根源是混淆了兩類不同的自變量。
       被測儀器的誤差因素，包括ΔM_分辨，ΔM_重復，ΔM_溫度，ΔM_其他都是對象的自變量，必然體現在測量儀器的示值M與標準的標稱值B的差值之中。再微分是重計、多計。
3）錯誤地拆分測得值函數
       在測量計量理論中，測量儀器的測量值函數，是非常重要的。測量值函數的最主要的應用場合是測量儀器的研究與制造。研制測量儀器，必須依據并給出測量值函數；制造測量儀器，必須對測量值函數作泰勒展開，知道各項誤差因素，以便在生產中控制，以達到總指標的要求，生產出合格的產品來。除極個別測量儀器給出分項指標外，一般測量儀器都以總指標作為性能的標志。
       測量儀器一經成為產品后，其標志性能就是其誤差范圍指標值。計量中，計量人員檢驗、公證測量儀器誤差范圍指標；測量中，測量人員相信誤差范圍指標：根據指標選用測量儀器；根據測量儀器指標，分析與給出測得值的誤差范圍。
       在測量儀器的計量與測量應用中，沒必要、一般也不可能拆分測得值函數。例如，世界上用指針式電壓表的人極多，但有多少人能寫出指針偏轉與被測量的函數關系？除電表設計人員外，測量人員與計量人員既沒必要，也不可能對電表的測得值函數作泰勒展開。應用電壓表測量，要選用性能指標合乎要求的儀器，要知道使用方法，要滿足其應用條件；而無論測量與計量，著眼點都是其整體指標，沒必要對其測得值函數作泰勒展開。
       測量儀器的誤差因素的作用，體現于其總指標中，總體計量不該拆分測得值函數。如果測量儀器的指標是分項給出的（數量極少，如波導測量線），計量可按分項指標，做分項計量。分項指標的“分項”與大小，是生產廠按國家技術規范標志的，指標的規定與給出，不是計量人員的職權。計量的職責是用實測判別各分項誤差性能是否符合指標。而凡標有總指標的測量儀器，必須用計量標準進行整體計量。
       不確定度論普遍地拆分測得值函數，結果是形成多種錯誤。
       這里要重點說明一點，測量儀器（包括計量標準），都是給人用的，其指標都是正常工作條件下的性能指標。“正常工作條件”，有國家標準或行業標準，也有國際規范。例如工作溫度，上世紀通用儀器是20℃±20℃（如今，空調、暖氣普及，也有規定為20℃±10℃的），例如，著名的銫原子頻標5061A，其標準管的準確度指標是1×10-11，而其工作溫度條件是0℃到40℃。就是說，在0℃到40℃的環境溫度下，都保證指標。現在的不確定度評定，在室內應用，要加溫度效應量，那是畫蛇添足，是錯誤的。
1.2 不確定度體系合格性判別公式錯誤
       測量計量學理論：計量的誤差范圍等于所用計量標準的誤差范圍（參見“史書”第8章）。
            R_計 = R_標                                        （2.5）
       在不確定度體系中，所謂計量的不確定度U95，就是指計量的誤差范圍。由于混淆對象和手段，錯把被檢儀器的部分性能納入U₉₅中。于是由此而確定的待定區半寬以及合格性判別公式，就都錯了。
       將（2.4）式與（2.5）式相比較，得知不確定度評定重計（多計）了有關被檢儀器的四項誤差。這括號中的前四項，屬于被檢儀器的性能，已體現在儀器的示值中。這四項是對象的問題，算在手段上，是錯誤的。
       合格性判別公式的正確式（《史書》第8章）為
            |Δ|_max ≤ R_儀指標 - R_標                                 （2.6）
       在不確定度體系中，合格性判別公式（例如JJF1094-2002）為
            |Δ|_max ≤ R_儀指標 –U₉₅                                 （2.7）
       U₉₅的內容，包含被檢儀器的部分性能。這部分內容是對象的性能，已體現在|Δ|_max中。U₉₅取代R_標是錯誤的。U₉₅部分乃至全部堵塞合格性通道，是不確定度體系的一項嚴重錯誤。不確定度體系的公式（2.4）錯了，導致不確定度體系的合格性判別公式（2.7）也錯了。
       歐洲合格性組織對游標卡尺的不確定度評定（我國CNAS引為標準之實例），結果竟是：誤差范圍指標0.05mm的卡尺，用一等量塊校準，校準之不確定度是0.06mm，如是，合格性通道被堵死，則全世界的此類卡尺都不合格。多么荒唐！

2 不確定度區間不包含真值
       由《草案》給出的一系列圖中，可以表明：草案所謂的“不確定度”（包括擴展不確定度U95），是不包括被測量的真值的。這是不確定度體系的“真值不可知”總的思想指導下的必然結果。這正是《草案》的要害。不包含真值的區間是沒有用處的。不確定度體系的總的哲學觀念錯了；一切正常的邏輯都被扭曲了，以致其基本的公式全錯了。基本作法錯了，《草案》也就基本錯了。

3 合格性判別不能取示值的平均值
       取示值平均值的結果是掩蓋了隨機誤差（精密度）。

4 包含概率68%不確定度區間不能與包含概率100%的系統誤差區間合成
       儀器的誤差范圍由兩部分構成：表明偏離性的系統誤差，與表明分散性（分辨力、精密度、隨機變化等）。合格儀器的誤差范圍區間，包對含概率（1-α）。其中，不包含概率是α，α又稱失誤率、不可信率、故障率。系統誤差失誤率是α_系=0；正態分布的隨機誤差失誤率是：
              α（1σ）=0.318
              α（2σ）=0.0455
              α（3σ）=0.0027
       取系統誤差與隨機誤差范圍3σ的合成是可以的，因為二者包含概率（置信概率）先相近。隨機誤差的1σ與系統誤差合成是錯誤的。

5 只談“風險”而不談回避辦法，沒給出“實用規則”，沒有指導意義。
       上世紀六十年代，IEC給出：出廠的合格性判別與用戶驗收的合格性判別，二者不同。賣方出廠要加上檢測儀器的誤差；買方驗收要減去檢測儀器誤差；這是合理而又方便的，有利于提高技術，也避免一些爭端。當今的《JJF》方案，退步了，且實際上無法執行，因為沒有可執行的簡易規則。科學要發展，歷史要前進，不能倒退！
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【說明】
全文完。這是上報材料的簡要本。歡迎批評。

“....計量（檢定與校準）的合格性判別公式..."表述似不妥當？—— 因為“校準”好像不存在“合格性判別”？

njlyx 發表于 2020-9-29 21:07
“....計量（檢定與校準）的合格性判別公式..."表述似不妥當？—— 因為“校準”好像不存在“ ...

      
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      1 關于校準，有專門標準，講合格性（符合性）的判別，怎能說“校準與合格性”無關？

【文件】
CNAS-GL27
聲明檢測或校準結果及
與規范符合性的指南
GUIDLINES ON STATING TEST OR CALIBRATION
RESULTS AND COMPLIANCE WITH SPECIFICATION
中國合格評定國家認可委員會    2009 年09 月28 日發布 2009 年09 月28 日實施

       2 合格性管理是國家計量管理的核心內容。《計量法》規定：經過計量并合格的儀器才能使用（示教儀器除外）。中國合格評定國家認可委員會的一些文件，規定“校準可以不判別合格性”，而由用戶自己根據使用情況，進行“計量確認”。這實際是放任自流，這是許多混亂現象的根源。名曰“合格性判別”的國家機構，卻提倡、容忍“計量單位”不做合格性判別，是對自身功能的否定，是計量發展的逆流，是違反計量法的。

       3 先生對很多理論、作法的觀點，常常是‘模棱兩可’。科學要發展，必須有“破”，有“立”。沒有明確的是非觀念，就難有創造。帶學生，主要是啟發、鼓勵他們的創新精神。-