两种分散性—— 十二论不确定度论

  史锦顺 ·  2011-05-22 07:23  ·  9636 次点击
**两种分散性——十二论不确定度论**
史锦顺
我们看一下不确定度的定义。
A表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数(GUM1995版、GUM2008版;VIM1993版3.9)
B根据所用到的信息,表征赋予被测量量值分散性的参数(VIM2004版2.11)
C根据所用到的信息,表征赋予被测量量值分散性的非负参数(VIM2008版2.26)
由上可见,“分散性”是不确定度的核心,是主词。
分散的意思是分开、散开,不集中。分散是聚集的反义词。测量时,显示值或读数值,各不相同或部分不同,就是分散性。
分散性分两种,性质不同,处理方法也必须不同。
第一种测量仪器引入的分散性
量分常量与变量,测量也就必然有常量测量和变量测量。经典测量学是常量测量,经典测量理论也就只讲常量测量。我们熟悉的误差理论就是常量测量条件下的理论。
在经典测量学中,测量常量时,测得值的分散度就是测量仪器的精密度。(精密度仅是准确度的一小部分。)
考察测量仪器的随机误差,被测量必须是常量(被测量的变化量远远小于测量仪器的随机误差)。
这里讲个故事。80年代,北京大华仪器厂引进一种微波频率计,是美国一家新公司的产品。该公司从HP公司挖得技术人员,生产的比HP公司同类产品略优的频率计,为争市场,价格仅是HP公司的一半。大华厂得知这一情报,向国内推荐、经销。我所(电子27所)正准备买几台微波频率计,我就去参加了大华厂的推介会。会上表演用该频率计测频,几千兆赫的频率,大数都对。十位数,前六位数都与信源一致,而后四位数乱跳。与会者大都认为,该频率计不怎么样。我跟大华厂的宋厂长说,这种测量方法不行,信源的变化与频率计的变化混在一起,可能把频率计的优点给掩盖了,要用分割法才行。你去找一台好信源,HP8662A(当时是国际最高水平)就可以。他说厂里没有。过一会他找我说“老史,我派人给你送去一台,你给测测,放在你那儿试用”。不久,果然把一台频率计送到驻马店(我所原址)。我用8662A、8672A做信源,果然跳动很小,进一步实施10MHz基频共用,果然表现出此频率计的优良性能,在18千兆赫以下的11位数字的数十种有代表性的数字组合中,居然不错一个字.偶有最低位的跳动也仅是允许的正负1。我高兴之下写了20多页的测试报告给大华厂。后来我所买了多台,大家都爱用,且便宜。大华厂复印我的报告作宣传。一个女推销员告诉我:“有你的测试报告,好卖”。
请注意,我这里用的就是分割法,或称孤立法。测试频率计,被测频率必须是常量(变化可略)。
第一种分散性是仪器的随机误差。由此引入的测得值变化性(分散性),算出的西格玛要除以根号N,因为这是认识问题,认识是可以通过取平均值的方法提高精密性的。,
第二种分散性是被测量本身的变化。
现代测量,出现大量变量测量的情况。在时频界,频率测量的绝大多数场合是变量测量。对待这种情况,必须先选用仪器,就是仪器的误差必须远远小于被测量的变化,一般要小到十分之一以下(单测稳定度,可以是小于三分之一),测得值的变化,即测得值的分散性,都是由被测量的变化引起,都算在被测量的帐上。因为分散性是被测量引入的,用贝塞尔公式算出的西格玛,即单值的西格玛,是被测量值的固有性质,不准除以根号N.著名的阿仑方差,就不除以根号N.
不确定度论不懂得分散性有两种,见到测得值有分散性就代入贝塞尔公式算西格玛,算了西格玛就除以根号N(GUM规定,西格玛除以根号N,才叫不确定度),这是不分青红皂白地乱算。
不分两类分散性的不确定度论,在一般测量或一般精密测量中,在通常的计量工作中,是行不通的。
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