系统误差最重要——九论不确定度论

  史锦顺 ·  2011-05-19 07:47  ·  20218 次点击
**系统误差最重要——九论不确定度论**
史锦顺
计量人员都知道,测量仪器或计量标准的误差,主要是系统误差。
令人遗憾的是,以往大量的讲误差理论的书籍,讲的主要内容是随机误差。其原因是随机误差的规律比较系统,重点突出。真值、测得值、平均值、方差、标准方差、贝塞尔公式;单值的标准偏差、平均值的标准偏差;误差、极限误差,随机误差的传递公式等。随机误差的减小方法也简单:多测几次求平均值。
而系统误差呢,多种多样,各有各的样。比较难讲。有些书,如肖明耀、刘智敏讲误差理论的书都讲了较好的关于系统误差的内容。本该大大加强,可惜,现在是不确定度论当道,他们呢?都是我的朋友,祝他们把握好研究的方向。
搞过些标准与测量仪器的设计,就会明白:系统误差比随机误差重要,重要得多,说重要十倍、二十倍都不算过。
计量标准的改进提高,测量仪器的改进提高,主要是系统误差的减少。以我的主业时频计量来说,频率测量从依靠RC振荡器(1E-3)到石英谐振器(1E-6)到原子跃迁(1E-10以上),就是系统误差的减小。石英晶振的短稳可以极好,即随机误差很小,但它有漂移,即系统误差大,比不过最低档的銣原子频标。氢原子频标稳定性比铯原子频标好得多,但因氢频标有一项系统误差(壁移效应)而把基准的位置留给了铯频标。我国的铯基准5年前计量院已达到5E-15的水平。
系统误差重要,重要到什么程度呢,任何一项显著降低系统误差的技巧,都是一项发明。有人说,说是发明,夸大了吧。我告诉你,在计量行业,而又仅仅是频标领域,我知道的就有两位获得诺贝尔奖。他们是汤斯(1964,量子振荡器,氨分子频标)、拉姆齐(1989,双腔选态,铯原子频标)。他们的贡献,说到底就是大幅度地减小计量标准的系统误差。
我们可以逐件地仔细分析一下我们的计量标准和测量仪器,哪一件都是系统误差为主的。一般来说,系统误差都占到七成以上,许多则占到九成以上。
计量研究院的标准研制者们,仪器研究所的研制者们,注意点与精力都是集中在系统误差上。随机误差不能不顾及,但主攻方向是系统误差。
我们的计量检定业务,主要针对的也是系统误差。随机误差一般表现为测得数据的抖动,这是自己可以发现,并可以通过增大测量次数取平均值而减小的。系统误差则不能自查,必须送检,用高一级的标准才能发现、鉴别。
这样重要的系统误差,不确定度论是怎样看待和处理的呢?
第一漠视。讲不确定度的GUM,没有关于系统误差的内容。
第二搪塞。GUM说,系统误差修正之后怎样怎样,就是说不确定度论的前提是系统误差先要修正。这是搪塞。绝大多情况下,系统误差不便修正,甚至是不能修正。我从事的频率计量,以及干过七年的电子计量,都不搞修正。我们有个共识,有时修正不如不修正。我知道,某些行业,包括计时,是进行修正的,但不确定度论,把修正当做前提,不去处理系统误差的事,一则是其敷衍塞责,一方面也表现了它的无能。
第三胡评。系统误差毕竟是客观存在,而且是计量的主要对象,不确定度论在实际评定中又不能不处理,于是别出心裁地一律用处理随机误差的办法来处理系统误差。这是胡评。
第四偷用。也许有人说,我们评定不确定度时是引用仪器误差的,这一项包含有系统误差。是的,目前在这样作。从不确定度的思想体系来说,是不允许这样做的。我国计量领导部门一位计量专家说过:“遗憾的是,GUM的一个例中,引用了仪器误差”,这就是说,按思想体系的纯粹性和一贯性,用不属于不确定度体系的误差来评定不确定度,是不当的,是偷换。
第五不准说。一位网友写到:“误差概念不让使用的那些日子(指上级宣贯不确定度时)很难过,说话都不知道怎么表达测量值与实际值的偏离意思,因为系统误差确实不能用测量不确定度概念正确表达,让别人正确理解”。
那样重要的系统误差,竟不让说,真不讲理。
计量测量领域最重要的系统误差,不确定度论不去处理,也无能处理。这说明:不确定度论无用。

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