关于两项操作的反思—《新概念测量计量学》讨论之六

  史锦顺 ·  2011-06-30 06:35  ·  60327 次点击
**关于两项操作的反思**—《新概念测量计量学》讨论之六
史锦顺
讨论两类测量划分的问题,涉及两项操作:第一项操作是西格玛除以根号N(以下简称第一操作),第二项操作是舍弃离群数据(以下简称第二操作)。本文所称两项操作,就是指这两项。两项操作是经典测量学的重要内容,第一操作更是不确定度的定义点(见GUM,西格玛除以根号N称为不确定度)。本文的反思是:对计量来说,两项操作该作还是不该作?说该作,没有异议,本来如此;说不该作,似乎是怪论,下边讲我的反思,请看有没有道理。
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一测量与计量的区别
计量概念比较专业,是指保证量值准确的活动。从自然科学的层面上说就是对测量仪器(包括标准)性能的测量。测量概念有广义狭义两种,广义的测量涵盖计量,狭义的概念单指对被测量的认识。凡是与计量对应讲的测量,是狭义概念的测量。测量与计量的区别以测量仪器的作用为界,相信测量仪器,以测量仪器为准,求知被测量量值的是测量;考察测量仪器性能的测量是计量。
用一台电子秤称一块钢块,钢块的重量是常量,其变化量远小于秤的示值变化,这是常量测量,即基础测量。
计量常常是测量的逆操作。为检定电子秤,用这台电子称测量一块砝码,各方指标为:电子秤误差范围10克;1千克砝码,误差范围0.25克。这时相信的是砝码,以砝码为准,来考核电子秤性能是否符合指标。由此,在此项计量中,砝码是工具,而电子秤是认识对象。测量数据的变化,是被认识对象(被检电子秤)的,是客观存在,不可缩小,不能除以根号N;也不可舍弃离群数据。即不能进行两项操作。
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二在测量与计量中,如何区分两类测量
在测量中,两类测量的区分条件是:
设被测量的变化量是Δ(物),测量仪器的误差范围是Δ(测),
Δ(物)<<Δ(测)--------基础测量(常量测量)
Δ(测)<<Δ(物)--------统计测量(变量测量)
上述两类测量的区分条件是对狭义的测量讲的。对计量,该深入一步考虑。
第一操作的本质是测量手段造成数据分散,除以根号N,以减小手段的影响。第二操作的本质是手段(测量操作及所用工具)有错误,有错该纠正,即把离群数舍弃。计量时,同测量相比,手段与对象互相换位了。通常我们称的测量仪器,既可能是手段,也可能是对象。而计量所用的计量标准,既可能是手段,也可能是对象。因此上述两类测量区分的标准应更一般地表示如下。
设对象的指标为Δ(客),认识手段的误差范围是Δ(识),
Δ(客)<<Δ(识)--------基础测量
Δ(识)<<Δ(客)--------统计测量
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三计量都是统计测量
细想一想我们的计量,所用手段的指标必须比对象的指标高,即Δ(识)必须远小于Δ(客),因此,计量都是统计测量。
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四计量不能进行两项操作
统计测量不能进行两项操作。计量是统计测量,计量不能进行两项操作。
这句话,语出惊人。初看,似乎是违反常规的怪论;细想,颇有道理。试看:
1一台原子频标,其量值的分散性表征量是1σ。如果允许除以根号N的话,制作方总可以测量10000次,而使其分散性的表征量降低至σ的1/100。
2同样分散性的一台标准,倘允许除以根号N,甲测10次,乙测100次,丙测1000次,丁测10000次,各除以根号N,则表征量各异,且差距特大。
3据我所知,已有的国家基准,都按σ表达,没有除以根号N的。
4测量仪器的分散性只能是σ,允许除以N,N无法取数。
5测量仪器可能有数据跳动的毛病,倘允许舍弃异常数据,则掩盖了毛病。
6各项计量类别中,时间频率的特点是准确性最高、自动化程度最高、国际共用性最高。频率计量的方向代表了整个计量事业的发展方向。而频率计量不进行两项操作。
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五不确定度理论不能用于计量
计量不能对西格玛除以根号N,而不确定度的定义点是西格玛除以根号N,由是,计量不能用不确定度理论。

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