不恰当的统计——十一论不确定度论

  史锦顺 ·  2011-05-21 07:31  ·  15966 次点击
**不恰当的统计——十一论不确定度论**
史锦顺
概率论与数理统计是科学,有广泛的应用领域。
在测量计量学范畴中,处理随机误差、量值的随机变化,要用统计方法;但对具体仪器的系统误差,用统计方法是错误的。这好比诊断病症,一个人发低烧,怀疑患了肺结核,到医院就诊;医生应该以确定的方法,例如拍个X光片,并给出确定的结论:有病还是没病。如果医生是个统计迷,回答病人说:“你有万分之一可能性是患了肺结核”,这是说废话。
会计算账,也必须是用确定值的方式,而不准用统计的方式。如果允许按统计的方式,准到万分之一,一条100亿元投资的高速公路,会计就可以“合理的”拿100万元。这当然不行。
十论讲的是一类错误:用统计方法处理系统误差;本段讲一个不恰当的作法:用统计方法处理电子仪器的正负1误差。
电子技术中有个分支叫脉冲技术。脉冲技术广泛用于电子仪表,使读数都有正负1问题。脉冲只有“有”还是“无”,或称“1”或“0”两种状态,没有过渡状态。而客观的量,不一定是整数;于是显示的最低位便有加1或减1的可能。这就是正负1误差。
本来,正负1的绝对值是1,即该项误差的误差范围是1。在该仪器的总误差中肯定是很小的一部分(否则就会去提高显示位数)。把它当做误差范围是1的随机误差去处理也就完事了。不确定度评定指南的例子(例如电子计数器测频),估计分布,算概率,搞了一通,本是个极小的误差,竟搞成占总不确定度九成半的最大分量,在合成不确定度的2.96中,正负1误差一项竟占到2.9,芝麻竟成西瓜。这是用统计方法用过了头,颠倒了主次。
下边指出一个不该用统计方法的地方。
频标比对器,是比较性仪器,不存在绝对误差,即准确性问题。只有分辨力和稳定度。最老的型号BP-2型频标比对器(早已停产),在对5兆赫倍增2000倍时(由此决定分辨力),稳定性为尾数加减1。这是一个测试、计算都很简单的指标给法。也是一个严格的指标给法。
检定时把5兆赫标准频率同时送入比对器的“标准”与“被测”二输入端,输出标称值为25000000兆赫。尾数每变化1,即为1E-10(秒采样)。80年代,本单位有数台此品牌仪器,年年由我带人检定。此仪器一直保持符合只加减一个字这条要求(即分辨力1E-10)。
后来兴起统计法,似乎只有用了统计法,算过方差才可靠,其实是不自觉地降低了对产品的要求。国家比对器检定规程规定,要用阿仑方差计算这项指标,于是出现,已跳正负3,计算后的阿仑偏差仍满足分散性为1的情况(乘4或5才与原变化范围概念一致)。这是用统计不当的一例。
不确定度论者大概会说,这是你们误差论原本的不当,与不确定度论无关。不对。看官注意,不用不确定度的办法评定比对器的性能,是频率界抵制不确定度论的暂时现象。第一种可能,人们认清不确定度论不行,从而废止它,那就不存在这种频率界的顶牛情况;第二种可能,全面彻底贯彻不确定度论,(若不坚决斗争,这种可能性就会成为现实),就得用不确定度来评定比对器的指标。
我们按不确定度的评定方法来试一试。示值随机抖动问题,A类评定(B类无用或极小)。测试方法同上,记下100读数(测频都取100次)。尾数跳动在正负14之间,大致正态分布。算西格玛为4.9,除以根号100(除以根号N才叫不确定度)即除以10,得0.49,k取2,得扩展不确定度0.98,小于1,符合不确定度为1的要求。
按不确定度的统计方法,把跳14个字的仪器,判成符合一个字跳动的指标,这就不仅是“不当”了,简直是胡来!
焦点对向我自己。1991年所里的重要民品项目,程控交换机时统设备,进入热销期。订单很多,人员易增,而能测8.192兆赫又能达到2E-10分辨力的测量仪器紧缺。已向国外订货,但预计要一年时间。为应急需,课题组给我立了个项目,报所里批准,改造已报废的几台比对器。这是一种新方案,称为异值频率比对器(被测频率8.192兆赫,标准频率5兆赫),两个月后,改造完成。所里组织验收,会上我先表态,要完全按正负1的尾数跳变来要求。(如按规程要求的按阿仑方差处理,尾数允许跳3。)
测试方法是以5兆赫标准频率为“标准”,以共源的HP8662的8.192MHz附近的频率为“被测”,比对器后连通用的分辨力为1Hz的频率计。
实测结果,频率计读数与HP8662的改变值一致,偶有差异,不超过正负1。验收,顺利通过。我的体会是,用点低噪声管,达到过硬的正负1指标,并不难。
正负1,就是正负1,那种用统计的办法,算来麻烦不说,客观上起了降低产品实际性能的作用。
总之,对数字式测量仪器的正负1指标,用统计的办法处理,不恰当。而用不确定度的A型评定办法,即使跳数高达14,也得判合格(上例,满足1E-10)。
不确定度论,不行。

1 条回复

redplum  2013-03-15 00:16
顶一下顶一下不恰当的统计——十一论不确定度论来自仪器信息网:http://www.cncal.com/forum.php?mod=viewthread&tid=51041

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