论准确度-与网友讨论(13)

  史锦顺 ·  2012-06-13 07:16  ·  43412 次点击
**论准确度-****与网友讨论(13)**
史锦顺
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**(一)准确度是根本**
准确是计量的宗旨。
测量讲究准确,准确是测量的精髓;计量以标准的准确,保障测量仪器的准确,准确是计量的命脉。
准确度是准确性的定量表达。准确性用误差来衡量。误差是测得值与真值的差距。测得值减真值的差是误差元;误差元绝对值的最大值是误差范围。误差范围就是准确度。
测量的目的是准确地认识量值,是获得准确度够格的测得值。测量的结果是真值范围,包括测得值和误差范围。误差范围是准确度。准确度是测量结果的要素之一。准确度是测量的水平。
测量的误差范围取决于测量仪器的误差范围。测量仪器的准确度就是测量的准确度。
准确度是测量仪器的性能,是测量仪器水平的标志。
准确度是计量水平的标志。
准确度是标准的性能,是标准水平的标志。
准确度是基准的性能,是基准水平的标志。
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测量靠测量仪器,测量仪器靠计量,计量靠标准……标准靠基准。下级依靠上级,依靠的就是上一级的更高的准确度。最高的依靠是基准,基准的准确度是整个计量系统的根基,是所有测量工作的根基。
整个测量计量领域,准确度是根本。
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**(二)各种场合的准确度**
**1测量的准确度**
测量的目的是获得准确度够格的测得值。测量仪器的误差范围,就是测量的误差范围,测量仪器的准确度就是测量的准确度。
测量给出的测量结果,必须包括两个要素:测得值和误差范围。二者构成真值范围。真值范围就是测量结果。
测量要正确选择测量仪器。基础测量(常量测量或慢变化量测量),要选用准确度够格的测量仪器。测量仪器的准确度,有的就称准确度,有的称误差范围(或称最大允许误差,误差限,极限误差)。统计测量(快变化量测量),测量仪器的误差范围要小于被测量变化量的1/3.
要正确使用测量仪器,要阅读说明书,要满足仪器对环境条件的要求。要查验检定证书。
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这里讲的是直接测量的一般情况。如果有辅助仪器。要考虑其影响。如果测量条件超出测量仪器的使用条件,要加入额外误差。间接测量要考虑误差传递。
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**2测量仪器的准确度**
测量仪器的准确度就是测量仪器的误差范围。
测量仪器的准确度十分重要。
测量仪器的准确度,就是测量的准确度。测量者依此而选定仪器,依此而给出测得值的误差范围。
计量,是为测量仪器的准确度服务的。
测量仪器的准确度如何确定,详见《误差范围是测量仪器性能-与网友讨论(9)》一文。
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国际规范《JCGM-VIM2008》规定,测量仪器的性能由上级计量部门给出。这是不负责任的说法。计量是检验,是认可;测量仪器的性能必须由制造者确定。计量只能是抽样检查验证。把责任推给计量部门,既不合理,也行不通。这种不着边的空想,国际计量局的权威们,竟也说得出,奇怪。
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**3标准的准确度**
标准的误差范围就是标准的准确度。标准准确度的确定同于测量仪器。而由上一级计量部门检验认可。
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**4基准的准确度**
基准的准确度是基准的实际值(真值)与标称值的偏差范围,是基准的真值范围。
基准是最高的计量标准,其上无更高的标准。
基准的准确度,以误差分析的方法确定。理论分析的各项误差,要经过实际测量。通常采取扩大法,即把误差因素扩大几倍到数十倍,证明理论公式,再代入实际误差因素值,以算出该误差分量。
要计入基准本身的量值变化。因此,基准的准确度常是量值变化量与测量误差的综合。
基准的准确度的确定与证实,是复杂的专门的学问。基准的建立,由杰出的专家完成,又经更权威的专家组确认。通常还要进行国际比对。
历史证明,基准的准确度毋庸置疑。
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**(三)驳不确定度论**
**1驳准确度定性说**
不确定度论一登台,为给自己找出世的理由,首先攻击误差理论,这也不是,那也不是,以便由不确定度论取而代之。
由于误差理论有悠久的历史,又很深入人心,于是不确定度论便采取诬陷的手段。其中的一条就是:准确度是定性的,不是定量的,因此凡误差理论称准确度的地方,都要改称不确定度。
不确定度论振振有词地说:明明是不准确程度的数值表征,却称为准确度,误差理论的称说,反了。其实,准确度是褒称,称说“准确度”的地方,量值上的意义是“不准确度”。误差都是很小的量,相对误差小于百分之几,正反称呼,不会引入误解。曾有人提出,把“准确度”一律改称“不准确度”就可消除弄混的可能了。主张不确定度论的主管说:名词够多了,不许再增加。增加一个词嫌多,而增加不确定度论的名词术语一大堆,却不嫌多了,真不讲理。
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不确定度论否定误差理论的焦点之一,是说“准确度是定性的。”这是胡说,是现代版的指鹿为马。
准确度就是误差范围,误差范围是误差元绝对值的一定概率意义下的最大可能值,从来都是定量的。世界上曾有过的和现存的测量仪器,数以亿计,都标有准确度;数以万计的计量标准,也都标有准确度。这些准确度都是定量的,不确定度论竟说准确度是定性的不是定量的,这是故意歪曲事实。计量讲究“准确”,国际计量局的专家,说话竟那么不准确!
宣讲材料中举例说:一台电流表,测得值误差-8mA,说它准确度8毫安还是-8毫安?能提出这种质疑的所谓国际权威,我估计他大概是办公室取报纸的秘书,水平也太低了,且完全不了解计量的实践。-8mA仅是测得的一个误差元。一个合格的计量工作者,要测N个测得值,代入贝塞尔公式计算西格玛,3倍西格玛与系统误差合成,才是误差范围(必定是正值),怎么用一个测得值去敲定准确度(误差范围)?如果是检定中的抽样测量,有了这个测得值,可判别仪器的合格性。如果电流表准确度指标是±10mA,则此电流表合格;如果电流表指标是±5mA,则此电流表超差,不合格。
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问题可能出现在什么叫误差这个定义上。误差是泛指概念,包括误差元与误差范围,误差元构成误差范围。人们在称说中有简化说法的习惯。误差一词有时指误差元,有时指误差范围。这些基本点,在经典的误差理论中虽然没有明文界定,但应用误差理论处理测量计量问题的人,应知道二者的区别,一般并不会用错。在进行误差的理论分析和单项误差测量时,“误差”指的是误差元;在涉及仪器与标准的指标时,“误差”指的是误差范围。不确定度论者是真不懂,还是钻空子找茬,竟混淆误差元与误差范围的不同概念,拿误差元当误差范围,当然就说不通了。那不是误差理论的错,是不确定度论故意混淆概念。
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**2驳误差“非正即负”说**
宣传不确定度论以来,一个传布很广的说法是“误差等于测得值减真值,非正即负”。
这个“非正即负”,误人不浅。
讨论误差方程时,在我说明是“误差范围”的情况下,有人竟七次说“误差非正即负”,并据此反驳我,可见毒害之深。其实,非正即负的是误差元。而误差范围必为正值。
有人说我标新立异,其实关于误差区分为误差元与误差范围的概念,古已有之,老史不过是加个“元”字,以便于说清问题而已。
我们追溯一下,19世纪初,贝塞尔先生如何推导后来名声大振的“贝塞尔公式”。
标准误差定义为误差的均方根值。式中有真值,无法算;贝塞尔想出办法:以残差代换误差,来计算西格玛。
设各测得值为M(i),真值为Z
误差:
d(i)=M(i)-Z(1)
残差:
v(i)=M(i)-M(平)(2)
方差由误差d(i)定义。找出残差与误差的关系,用残差代换误差,于是导出贝塞尔公式。贝塞尔公式计算出西格玛。
我只加一个字,(1)式的误差称误差元;而作为表达仪器或标准性能的K倍西格玛,它表示的是一定概率意义下的误差元绝对值的最大值。此值又称误差范围(误差限/极限误差/最大允许误差)。由上可见,可正可负的是误差元,而误差范围必定为正值。
测量仪器性能的指标、标准性能的指标、测量水平的指标,只能是误差范围。人们习惯上所说的“测量仪器的误差”“标准的误差”也只能是误差范围,因为k确定后(通常取3),误差范围是一个值,含义明确,称说方便。而等于测得值减真值的那个误差(元),大大小小,有N个测得值就有N个误差(元),它们有一个共同特点,绝对值都小于误差范围(误差元绝对值的最大可能值),但各个数值不同,无法称说。
由上可见,历来人们对测量、对仪器、对标准称说的“误差”,都是指误差范围。只在进行误差分析或推导公式的开始时,才指误差元。当误差元用的“误差”只是过渡,用一下即消失了,它已溶入那必为正值的误差范围(3倍西格玛)中。
因此一提误差,就说是“非正即负”,这是混淆误差元与误差范围两个概念的错误说法。是不确定度论给误差理论制造的陷阱。有些人深陷此说,应该仔细想一想。
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1 条回复

昨日之星  2012-06-13 15:07
非常赞同史老师所说的准确度是测量的根本,准确度是计量学的根基。我的不同意见如下:
1.“误差”的定义不完整不能归罪于“不确定度”的诞生
如果像史老师所说,首先需要解决的问题,那就不是要不要引入“不确定度”概念的问题,而是急需修改“误差”定义的问题了。“误差”自古以来就定义为“测量结果与被测量真值之差”,定义“误差”时“不确定度”还远未诞生,把误差概念的功与过,对与错归于“不确定度”的诞生,似乎有失公允。
2.还是维持现有“误差”和“误差范围”的定义更有利
按史老师的说法,应该把现有“误差”定义改为“误差元”的定义,“误差元是测量结果与被测量真值之差”。重新定义误差,命名“误差是误差元的变动范围”。可是,修改定义与维持现有的定义相比又得到什么益处呢?大家已经习惯了“误差是测量结果与被测量真值之差”和“误差范围是误差的变动范围”,再提出“误差是误差元”,“误差范围是误差”的改变,我认为“弊大于利”。
3.“误差”和“残差”都是非正即负的值
从史老师给出的两个公式来看:
设各测得值为M(i),真值为Z,M(平)为重复测量的测量结果算术平均值,
误差:d(i)=M(i)-Z (1)
残差:v(i)=M(i)-M(平) (2)
因为多次测量的算术平均值M(平)的准确性和可靠性优于单次测量结果M(i),所以M(平)可约定为M(i)的真值,即M(平)≈Z,每个单次测量的测量结果的“残差”也就是其“误差”了。当Z或者M(平)小于M(i)时,误差d(i)和残差v(i)必为正,反之则必为负,显然误差和残差非正即负是必然的。如果说“方差”和“试验标准偏差”恒为正这倒是正确的。但是方差或者试验标准偏差和误差更是相差甚远了。
4.“准确度”只能起“定性”作用,而不能起“定量”作用
定义本来就是人们的约定,既然历史上大家已经约定“准确度”是个“定性”的概念,不能用于定量表述,只要大家共同遵守就是了。那么测量结果准确与否的定量表述怎么办?众所周知,本来就有“误差”呀。误差就是测量结果偏离被测量真值的距离,“误差”不就是测量结果准确与否的定量表述参数吗?试想如果“准确度”也是测量结果准确与否的定量表述参数,岂不是“准确度=误差”了,同一个参数出现两个不同的术语,我想这也是史老师和广大量友所反对的吧。
5."误差范围“是计量要求而不是计量特性
历来人们对测量、对仪器、对标准称说的“误差”,都是指测量设备可能对测量结果产生的“最大误差”,而不是“误差范围”。一个被测量只有一个真值,一个测量结果与一个真值之差只能是一个误差,而不可能会有一个误差“范围”,当我们不知道误差究竟是多大时,只能估计最大误差为多大。
“误差范围”(又称允差,最大允差)是预先设定的计量要求(在技术协议、图纸工艺、检验规范、检定规程、校准规范、产品标准等技术标准中给出)。只要“最大误差”这个值不超过预先设定的计量要求“误差范围”,这个测量设备才是合格的测量设备,这个测量结果才是可用的测量结果。所以“误差”(包括最大误差)是测量结果和测量设备的计量特性,“误差范围”不是测量结果和测量设备的计量特性,而是人们预先设定的对测量结果和测量设备的计量要求。
另外,“测量范围”可以是被测参数和测量设备的计量特性,也可以是被测参数和测量设备的计量要求,但是“误差范围”只能作为被测参数和测量设备的计量要求,而不能作为被测参数和测量设备的计量特性,被测参数和测量设备的计量特性有“最大误差”而没有“误差范围”。

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