一笔混沌帐——十七论不确定度论

  史锦顺 ·  2011-05-27 06:28  ·  44451 次点击
**一笔混沌帐——十七论不确定度论**
史锦顺
本人反对不确定度论。前面历数不确定度之弊病:四不像、四不清、四混淆。看来,真够狠的。为了排比,也不免重复。其中关于测量结果问题就多次提及。对测量计量理论来说,测量结果是最终表达,它太重要了,在全论即将结束时,本段再论它一次,——说说不确定度是一笔混沌帐。
一混沌之源
1被测量是什么
被测量(liáng)的量(liàng),称为被测量(liàng)。经典测量的被测量是常量,只有唯一的值,即真值。统计测量的被测量是变量,设测量时间极短,是即时采样,每一时刻的采样值,各不一样。即时采样难以做到,于是定义采样量值,取某时段(例如秒或毫秒)的平均值。统计测量的采样量值各不一样。对系统变化要测量变化率;随机变化就测量其分散度(频率测量特称稳定度)
不确定度论怎样看待被测量呢?说是没有单一的值,而是一个量值组。但又不大大方方承认是变量(宣布不处理变量问题),可见不确定度论把被测量悬浮在常量与变量之间,处于一种说不清的混沌状态。这是混沌源之一。
2A类评定
A类评定是不确定度全部评定的核心。因为B类评定是引用人家的材料,只有A类评定是本家特产。说来也好笑,大名曰A类,原来就是用测量仪器测量被测量,且仅此而已,并无任何条件。倘此条管用,岂不极其简单易办,何其大块人心!何必去送检,何必跑计量院。哈哈,真省事。
不行啊,老兄。世上没有免费的午餐,没有那么便宜的事。
A类评定,用仪器测量被测量,算西格玛,这样就把被测量的变化与仪器的随机误差搅在一起了。这是最大的混沌源。
二混沌的主要形式
不确定度的中国式宣贯中,有构成不确定度的人、机、料、法、环一说,查不到国际文件根据,算是国人的发挥吧。我不赞成此说,但觉得这个概括简单、形象、上口,不管其本来目的如何,客观上描述了不确定度的大杂烩面目。面目一露,揭示其本质就容易了。
在正确使用仪器的情况下,所谓人(目光正视等)、法(方法当然不能错)、环(例如温度影响)实际都是很微小的,那就主要是机(测量仪器)和料(被测量)了。测量仪器性能(系统误差与随机误差,稳定性)与被测量的变化混在一起,是不确定度的混沌状态的基本形式。
三不确定度的实质
不确定度论把不确定度定义为“分散性”,分散性到底是啥,让人说不清、道不明、参不透。领教不确定度论快二十年了,终于悟得如下一条名实大体符合的一条定义:
不确定度是由测量仪器误差与被测量的变化以及环境影响等共同构成的测得值对期望值的偏离程度。
再次说明,这个定义是我下的。恰当不恰当?拆台还是补台?请读者品评。我要说的是:不确定度的实质是混沌帐。
四混沌导致的问题
我们举几个例子
1一律除以根号N,严重低估被测量的变化
GUM在给出不确定度的数量定义时,说的十分明白,西格玛除以根号N叫A类不确定度(见叶书42页)。本来,变量本身的分散性是西格玛,被根号N除的结果就不是分散性了,而是一个缩小了根号N倍的值,此值太小了,用来表达被测量的变化性能,是极大的歪曲。
GUM有个测量温度的例子(见叶书47页,GUM2008版仍是同样的数)。测得值如下(单位摄氏度):
-
96.90/98.18/98.25/98.61/99.03/99.49/99.56/
99.74/99.89/100.07/100.33/100.42/100.68/100.95/
101.11/101.20/101.57/101.84/102.36/102.72
-
9596979899100101102103104105
1234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
{oooooooooooo}
(最后一行为示意图,因网页问题,实验点与上行数据有错位。)
GUM就上列数据给出结果:σ=1.49℃;除以根号20,得标准不确定度u=0.33℃
温度测得值的平均值是100.14℃,变化范围是96.90℃到102.72℃。下半宽为3.24℃;上半宽是2.58℃。如此大的变化是温度计问题吗?显然不像,最普通的水银温度计,误差也在0.2℃以下。从其0.01℃的分辨力来看,大概是优于普通温度计的电子温度计。数据的变化,应该是被测量的变化。温度变化范围是5.82℃,这是实实在在的温度变化区间。
这个问题,显眼是变量测量,是统计测量问题。用统计理论处理此问题,求到σ,就是温度分散特性;Δ=3σ=4.5℃是极限偏差。由此给出指标±Δ,即±4.5℃;实测数据20个,都在所给区间内,符合逻辑。
请看GUM的处理。σ除以根号20,得不确定度u=0.33℃,此为标准不确定度;按GUM常例,k取2,于是得扩展不确定度U=0.66℃.即数据包含区间的半宽是0.66℃.区间高端是100.80℃;区间低端是99.48℃。对照实际数据,高端排除7个数,低端排除5个数。
一共才20个数据,不确定度论算出的区间,竟只包含8个数据,而排除12个数据。什么置信区间?什么包含区间?置信不可信,包含区间不包含。不确定度真不是东西!难怪计量院的一位副院长说它是“瞎扯淡”,马凤鸣说它是“吃饱撑的”,而一位网友说它是“洋垃圾”。
2把被测量的变化混入测量仪器指标评定,歪曲仪器性能。
不确定度的A类评定,既包含了测量仪器的性能,也包含了被测量的变化,是个混沌体。
有位网友写道:他们单位有一台进口的微波功率计,准确度指标2%。送检合格。不确定度评审组来了,这台功率计被评定为扩展不确定度8%。这样差的指标,人们也就不敢用了。容易想到,微波信号源的功率一般不稳定,变化6%是常事,易出现此类事。(正常的检定,必须用稳定度优于0.5%的信源。)
这种歪曲测量仪器性能的情况是偶然的吗?不,这是用A类评定方法(不采取分割法)处理问题的必然结果,是不确定度论的本质性的弊病,是不确定度这笔混沌帐的恶果。

1 条回复

shilianghu  2011-06-02 08:13
深有同感

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