误差概念的广义性-与网友讨论(2)

  史锦顺 ·  2012-05-05 06:45  ·  42200 次点击
**误差概念的广义性-****与网友讨论(2)**
史锦顺
-
史锦顺在《新概念测量学》中提出误差元的叫法,指出误差是个广义的概念,包括误差元与误差范围这两个概念。误差元等于测得值减真值,是个非正即负的量。误差范围是误差元群体的特性,随机误差元群体的表征量是随机误差范围,取值为3倍西格玛。随机误差范围与系统误差范围合成误差范围(美国医药检测界称总误差范围。)
-
误差概念在使用中,以往有两种含义。同样叫误差,却有广义与狭义的区别。说误差是测得值减真值,不确定度论这样说,史锦顺认为这只在特定的条件下才对,这是狭义的误差。狭义的误差概念用得较少,只在分析误差的起始时用,而通常情况下“误差”是广义概念,有时泛指误差元和误差范围,有时单指误差范围,而单指误差元的机会却较少。
-
有两篇评论文章说我把误差概念扩大化了。下面我先说说误差一词通常都被当作广义概念应用的情况;再说说,各种测量成果报告中所称的误差,都是误差范围,也只能是误差范围。为称说方便,把等于测得值减真值的误差称为VIM误差、狭义误差或误差元。
-
1误差理论的书籍很多。书名中的“误差”一词,是广义的。讲误差理论的书,不仅要讲误差元的理论(如误差产生原因的分析),更要讲如何由误差元构成误差范围。不讲误差范围,就不是完整的误差理论。
-
2“误差”、“误差理论”、“误差性能”“误差指标”是计量人员的口头禅。这里的“误差”一词基本上或主要的,都是广义的。我们这里讨论误差与不确定度这两种表达方式,这里的“误差”也是广义的。不可能只论误差元而不论误差范围。
-
3误差理论的主要公式是贝塞尔公式,人们历来都用贝塞尔公式计算西格玛,就是在算误差范围。贝塞尔公式本来是计算误差范围的公式,人们习以为常地称它为标准误差的计算公式。
-
4通常说“电子案秤的误差比杆秤误差小”,现在商家都用电子案称。这里“误差”指误差范围。
-
5我的大学毕业论文题目是“RC电路Q值的提高”,推导出的理论公式,要做实验证实。将理论值(认识)与测得值(实际)比较,以判别理论是否正确。其中,频率计误差是一个误差范围,元件误差也只能是误差范围。理论推得的Q值提高到原值(书上的常用值)的2倍3倍(不同元件选取的新Q值是原Q值的200%、300%),而实验点的测量误差范围小于3%,因此,判别有效。
如果可能知道非负即正的那个误差元的话,就可以通过修正而取得更准确的值了。当时没那个条件。实际上也没那个必要,杀鸡不必用宰牛刀。
-
6再谈一下关于光速的测量,这是有关整个物理学界的大事。世界早期权威的光速测量值是由大实验物理学家迈克尔逊给出的。爱因斯坦于1905年根据迈氏1882的光速测量实验,提出狭义相对论。迈氏因测量与计量的贡献,获1907年度诺贝尔物理奖。
1922年,迈克尔逊最后一次进行光速测量,给出的测量结果是:
299798±4千米/秒(1)
易见,迈氏给出的测量误差是误差范围。
实验结果报告中给出的测量误差,是误差范围;也只能是误差范围。所谓的“误差”,是广义的。当时能给出“测得值减真值”的那个狭义的误差吗?不可能的。当时没有、也不可能有比299798千米/秒更精确的值。若知道另一值更精确,就用另一个值了。
-
到1973年,人们得到的光速的精确值是:
299792458.0±1.2米/秒(2)
1973年以后,人们可以将数值(1)减数值(2)得到迈氏测量光速的误差是+5.5km。(这个非正即负的误差,即狭义误差,1922年没法给出。)
能要求迈克尔逊先生将自己1922年的测得值(1)减去1973年的精确值(2)吗?迈先生在1922年的光速测量之后患中风,而于1931年逝世。时间不能倒流,不可能有前人利用后人成果的情况。这就是说,即使是迈克尔逊那样的得过诺贝尔奖的测量学大师,也只能知道自己的测量误差范围,而不可能知道自已测量结果的“测得值减真值”的狭义误差。(能知道,就修正了,岂不更好。)
-
迈克尔逊这样的大科学家给出的光速的测量误差,以及后来的更准确的测量给出的光速的误差,都是而且只能是误差范围。
老史说“误差一词通常指误差范围”,这话有错吗?
-
认识是存在的反映。说话要说有根据的话。误差历来在大多数场合下当广义的概念用。说史锦顺把误差概念扩大化了,不妥当呀。
流星先生已几次讲,测量误差要靠测得值减更准确的测得值来计算。先生只搬书本的定义,不想一想,有没有实际意义,在实际工作中怎么用。用测量仪器A,测量得到测得值MA,按测量仪器的指标(说明书必须规定误差范围,又必须经计量部门的检定,才能应用,这是计量法规定的)就可知道测量的误差范围±ΔMA。这对应用部门的测量者来说,知道了测得值,又知道了误差范围就足够了,想得到那测得值减高档准确值的误差,既无必要,也做不到。如果有高档的测量仪器,直接使用高档测量仪器不就得了吗,何必绕圈子。若能测量出精确的值,何必再用低档次的值。
-
测量是用已知误差范围的测量仪器,去测量被测量,目的是得到测得值,还要知道这个测得值的准确程度,或者说要知道该测得值可相信到的第几位,这就要看仪器说明书,知道所用仪器的误差范围,再查检定证书,看仪器指标的有效性。测量依靠的是测量仪器,也只能相信测量仪器。知道了测得值,同时知道了测量误差范围。(测量仪器的误差范围就是测量的误差范围。测量时要满足测量仪器的应用条件,否则要加上附加误差)。
-
实际测量场合,人们绝不会盲目地随便拿一台测量仪器进行测量,而是根据需要选用够格(准确度满足要求)的测量仪器。选用够格的测量仪器,并事先已知误差范围这一点,常常被论者忘记,而把得知误差这件事,想得很复杂。那个VIM定义,就是把人往沟里带。似乎不经过测得值减真值(或准确值)的操作,就没法得知关于误差的信息。这是人为的“鬼打墙”。选用了仪器,必然就已知了误差范围,这对测量者,足够了。不确定度论的所谓A类评定、B类评定,不过是蛊惑人在迷途中瞎转悠。而且常常摔筋斗。(A类评定有隐患,B类评定易重复。)
-
在测量场合,没有必要知道VIM误差。也无法知道。
-
以下讨论计量问题,请注意计量与测量的不同点。
为了判别仪器是否合格,需要知道仪器的VIM误差,并进而知道仪器的误差范围的实验值,只在仪器误差范围实验值小于仪器误差范围标称值时,仪器才算合格。这个工作是计量。计量在计量部门由专业计量人员完成。较低档次的计量可在本单位,高档次的计量要到专业计量单位。计量单位有也必须有计量标准或高档次的测量仪器。这是当然的。这是计量的必要条件,也是计量部门存在的理由。应用部门不能做的事,由计量部门干;如果应用部门都可知道那比测得值高一档的测得值,还要你计量院、计量所干什么?而在广大的应用场合,那个测得值减高档准确值的作法,根本就不可能做,也没必要做。那里需要的是误差范围——即广义的误差。应该分清测量场合的测量与计量部门的计量这两种不同的情况、不同的任务。须知:相信测量仪器指标的是测量;检验仪器指标是否合格的是计量。
-
就我所知,即使送计量院检定,除温度计等极少数量具给出系统差值可供修正外,一般仪器只给出合格证,即证明误差范围的指标有效。检定时必然有几十个VIM误差,依据这些狭义的误差值(不能根据某一个,而要根据由这些数据算出的误差范围实验值),检定员判别是否超差,并以此判别被检仪器的合格性。一般情况下,VIM误差是不写出的,特别是源类仪器,如标准信号源的电压,功率;石英频标与原子频标的频率,都是变化值,于是VIM值也就有几十个。没法写。我看到的,每年我们27所必送计量院的几十台仪器,拿回的检定证书,都是证明符合误差范围,合格;而没见过一个写有VIM误差的检定证书。
-
记得有一次有网友发帖问:能否把上级的计量结果,当做被检仪器的性能指标。流星回答得很干脆:不能。我认为流星的看法很对,计量检定是抽样检查,不能以此来作为仪器指标。我所以提出这件事,是因为此看法是直接与《VIM2008》相对抗的。后来出台的我国计量规范《JJF1001-2011》也照搬了。这两个标准,一个是国际标准,一个是国家标准,都规定“仪器的不确定度通过对测量仪器或测量系统校准得到”,当前我国还没全叫不确定度,我国还叫仪器的允许误差(即误差范围),而没有叫“仪器的不确定度”,但这条的用意很明白,就是仪器的指标由上级计量部门给出。我已指出两次,这是行不通的,是错误作法。看来,不仅我在反对VIM的不确定度,你流星先生也在对抗VIM的作法。由于我国计量标准基本上是翻译国际计量标准(自己的见解很少),因此,史锦顺在批驳样理论、洋标准的同时,没法回避国家标准。人家说“投鼠忌器”,我们搞学术讨论,也顾不了那么多。况且国家标准的制订,也在征求大家意见。所以不要轻易地说国家标准对不对的话。现行国家计量标准的主要部分,不也就是不确定度论那些东西吗?有错是该指出的。
-
话说得太远了,返回正题。
-
应理解误差是个泛指的概念,它包含有测得值减真值的误差元和由误差元构成的误差范围。而通常情况下,讲“误差”有时是泛指误差元与误差范围,而大多数情况下是指误差范围。这对理解历史上的科技文献以及讨论学术问题是很有益的。至于倘接受老史的提议:“误差是泛指概念,测得值减真值是误差元,误差元构成误差范围”,那概念就十分清楚了。不信,可试试。
-

0 条回复

暂无讨论,说说你的看法吧!

 回复

你需要  登录  或  注册  后参与讨论!