误差概念的贯通性-与网友讨论(4)

  史锦顺 ·  2012-05-08 07:15  ·  48429 次点击
**误差概念的贯通性-****与网友讨论(4)**
史锦顺
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测量计量领域,有一个相互联系、相互依赖的量值链。
最基本的,是用测量仪器测量被测量。简称测量。测量得到测得值,还必须标明测量的质量,也就是测得值的准确程度。测量的准确度就是测量的误差范围。测量的误差范围是测量性能。
测量要用测量仪器。测量仪器必须有准确度满足要求的性能指标。测量仪器的准确度就是测量仪器的误差范围。测量仪器的误差范围是测量仪器性能。。
检验测量仪器准不准,要靠计量。计量的准确度就是计量的误差范围。计量的误差范围是计量性能。
计量靠标准。标准的准确度就是标准的误差范围。标准的误差范围是标准的性能。
计量溯源至基准。基准的准确度是基准的误差范围。基准的误差范围是基准的性能。
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测量性能、仪器性能、计量性能、标准性能、基准性能,是构成测量计量链的五大性能,这五大性能都是误差范围。误差范围一语,贯通五大领域;因此,误差概念贯通五大领域。这就是误差概念的贯通性
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一种理论,必须兼备这五个性能,才能成为测量计量学的一种可用的、实用的理论。误差的概念,即包括误差元与误差范围的误差概念整体,是成功地贯通这五项的。它已有三百年成功应用的历史。
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本人是个测量计量工作者。我一生的工作(现在写点东西,已是余波),恰巧贯穿测量、测量仪器、计量、计量标准、基准这五个领域,谈点心得与观点,自认为还是有点资格的。中国老传统是“述而不著”,或“藏而不露”,我们该改一改,要有坦白的心态和自立一说的勇气。有了分子的活跃运动,才有物体整体的温度升高。个人之默默,与整体无益。不必妄自菲薄。
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我北大毕业后到计量院工作。第一项任务就是筹建微波阻抗国家标准。误差分析是第一道关。分析误差,就是分析误差元。三个月取得突破,提出变相位定标方法,当时称“双探针法”。那时的风气是学苏联。苏联的阻抗标准有一项误差,是COSθ,而θ=4πL/λg,在相距四分之一波长的另一点探测,则误差元反号。将两处测得值平均,则消掉了该项误差。此方案于1965年研制成功。指标:误差范围1.5%。
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1969年完成测量线误差公式的实验鉴别。
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1970年,我参加我国第一代铯原子基准的研制工作。具体工作是频谱误差的分析与测量。着手工作三个月后,在时频室作“关于铯原子频标频谱误差公式”的报告,指出美国人的错误,并给出实用的误差计算公式。
铯原子频标分项误差(误差元)计14项。总指标:误差范围5E-13.
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1973年我到电子部27所,主要从事石英频标和小铯频标的研制工作。提出谐振腔对称性的测量方法。
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1978年以后,从事型号任务的测量与日常的计量检定工作。在工程测量中,出具过大量数据,给出的测量误差,都是误差范围。
本所的主要业务方向之一是宇航外测设备的研制。我的工作是性能的测量与认定。由于任务的重要与责任所系,不能不时时严格、小心。每个数据的给出,往小说,关乎对设备与研制者的评价,关乎我个人的责任与信誉;往大说,关乎国家重大工程的进展。测量结果的质量、可信性,归根到底取决于测量的误差范围。测量设备的好歹,性能水平之高低,那是研制者的事;而作为一个测量者,我的基本任务是给出准确、可信的数据。讲究的是测量的误差范围。
误差范围是我的根基,我的天,我的地。我怎能不魂牵梦绕,我怎敢不时时牢记!
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作为一个计量人员,我直接经手检定仪器数千台次,给的都是误差范围。
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通用测量仪器方面,提出异值比对器方案,并制作两台。完成激光测厚仪的误差分析与精度设计,小批量生产二十余年。这两项,指标都是误差范围。
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“误差是测得值减真值”,我对此是有深刻的认知的;不仅知道,我还利用此点完成了我的一项发明“双探针法定度标准负载”(65年第一届全国新产品展览会展出)。
但我更深刻地体会到,非正即负的那个值,只不过是误差元。而测量计量最广泛应用的概念是误差范围。
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我的经历说明:误差概念是个整体,它贯穿于测量、计量、仪器、标准、基准各环节。在测量计量领域的这五类工作中,都离不开误差理论。误差理论是成功的理论。
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网友昨日之星写到:
误差和误差范围的本质区别是“计量特性”与“计量要求”的区别,是针对“测量结果”还是针对“测量设备”的区别,是人们主观规定的还是测量活动的客观效果得到的区别,完全是对象不同、含义不同的两个术语。我还是建议不要把“误差”和“误差范围”这两个存在着本质差异的术语搅合在一起。
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误差元与误差范围,构成误差概念的整体,从分析、设计到验收,在测量、计量、测量仪器、标准、基准各场合,它们同在。理论分析,用误差元;成果表达用误差范围。本是同生同长的共同体,何需搅合?
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本为一体的东西,硬要把它们分开,既无理又不顺。说误差元是计量特性,也不对,任何给出的测得值都要用误差范围来表征其质量水平。世界上那些著名的测量结果都是用误差范围来标定测量水平的,1973年基本物理常数,有49项,都标有误差范围。如果哪一个测得值能知道那“测得值减真值、非正即负”的误差,那就该修正了;于是必定修改其测得值本身,最后形成另一个较小的误差范围。——修正后的误差范围。还是误差范围。
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不确定度论说误差是测得值减真值,其目的是不准人们用误差来表明测量水平,由此而去推销它的不确定度。
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不确定度论不具备贯通性。不确定度与误差混用,是暂时的。宣贯者为说明混用合理,于是编出瞎话,说测量讲究计量特性,用不确定度;仪器讲究仪器特性,用允许误差。但是,人们应知:不确定度论的出台诉求,是要取代误差理论,现在不是有VIM2008版的“测量仪器的不确定度”一说了吗,只可惜它没那个本事。它不具备贯通性,它长久不了。屹立于世的必然是具有贯通性的误差理论。
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1 条回复

昨日之星  2012-05-08 14:40
对史老师这个帖子,前半部分我非常赞同,对后半部分持有异议。
“测量性能、仪器性能、计量性能、标准性能、基准性能,是构成测量计量链的五大性能,这五大性能都是误差范围。误差范围一语,贯通五大领域”,我很赞同。但是我们一定要识别“误差范围”所贯通的“五大领域”是什么,也就是针对的五个对象是什么。根据“测量”的定义,测量是一种“操作”,而此处的“计量”是特指狭义的“计量”,是量值传递中的一种操作,属于广义“测量”操作中的一种。“仪器”、“标准”、“基准”都是“测量设备”的一种。因此我们可以简单地说,“误差范围”是描述测量过程和测量设备的计量要求的术语,也用于描述通过理论分析或检验、检定、校准确定的它们所具有的“最大误差”。即“误差范围”描述的对象是“测量过程”和“测量设备”,都是指某个限定的“区间”,“区间”自然是只关注区域宽度大小,与区间在哪个位置无关,区间的中心位置用另外的参数去描述。
“误差是测得值减真值”,是“非正即负的那个值”,对此我也非常赞同。由误差定义可以看出,“误差”描述的对象是“测得值”,不是“测量过程”,也不是“测量设备”。测得值也就是“测量结果”,是“测量结果”偏离“真值”的距离。一个值减去另一个值当然还是一个值,两个值的差当然就会出现“非正即负”。可见“误差”只能是一个值,绝对不是“区间”,也不是“区域”。
因此把一个“非正即负”的值和一个永远“不分正负”“永远为正”的“区间”统称为术语“误差”,把描述“测量结果”的参数和描述“测量过程”和“测量设备”的参数合并为一个参数,我总觉得有失偏颇。把“误差范围”称为“误差”一定会混淆被描述的对象,这是造成把“不确定度”与“误差范围”相混淆,进一步与“误差”相混淆的根源。
“误差元与误差范围,构成误差概念的整体”,“本是同生同长的共同体”,“误差理论将永远屹立于世”,我也非常赞同。只是要把第一句话中的“概念”二字改为“理论”,改为“误差元与误差范围两个术语,构成了误差理论的整体,本是同生同长的共同体”。我认为老师说的“误差元”就是“误差”,不必增加“元”字,当然增加了也无大碍。我的倾向性意见还是继续维持大家已经认定并熟知的术语。
“不确定度论说误差是测得值减真值,其目的是不准人们用误差来表明测量水平,由此而去推销它的不确定度”,我不认同这句话。“误差是测得值减真值”是误差理论诞生时就定义的,“不确定度”术语推出比术语“误差”的诞生至少要晚几十年,这归罪于或者归功于“不确定度论”有失公允。“不确定度”术语的推出也绝不是“不准人们用误差来表明测量水平”,而是用来描述用“误差”描述不了的测量水平的另一个特性“可疑度”(反过来又称为可行性、可靠性),“误差”只能描述测量水平的“准确性”。准确性是测量水平的重要参数,不可抹杀,因此“误差”也是不容“废弃”的。误差理论更是计量领域久经考验的真理,只能不断完善,不断发展,也是不容废除的。“不确定度”不能将“误差”取而代之,也不能因“误差”的存在阻止“不确定度”的诞生。
我反对VIM 2008 版的“测量仪器的不确定度”一说,这个术语的推出至少在当前环境下是不适宜的,容易造成更大的思想混乱,对推广不确定度评定方法是有害的。但是,只要大家细心阅读该定义,明白“测量仪器的不确定度”这个术语的真谛也是无伤大碍的,毕竟错用术语和错认定律在科学界也是常有的事。大家慢慢从心里反过来认识,慢慢地习惯了也就懒得去纠正了。VIM2008在解释“测量仪器的不确定度”时已经说的非常明白,是指“测量仪器的计量特性给测量结果带来的不确定度分量”,“测量仪器的不确定度”描述的对象并不是“测量仪器”,对象仍然是“测量结果”,仍然是“测量结果的不确定度”,只不过是“测量结果的”一部分“不确定度”而已,这部分测量不确定度是由产生该测量结果所使用的测量设备的计量特性而带来的。而带给测量结果不确定度的测量设备的计量特性主要成分正是史老师所说的测量设备的“误差范围”,或者称为“最大允许示值误差”。这样,通过这条线就把“不确定度”、“误差”、“误差范围”联系在一起了,它们并不矛盾,而是相辅相成。
顺带纠正一下“在测量、计量、测量仪器、标准、基准各场合,它们同在”,“测量”、“计量”是操作,是活动,是过程,因此可以与术语“场合”相关联。“测量仪器”、“标准”、“基准”是测量设备,是“物”,因此不能与“场合”相关联。如果要与“场合”相联系,还必须通过另一个术语,像“使用”、“维修”、“检定”、“保管”等,例如仪器的使用场合,标准的检定场合,基准的保管场合,等等。

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