测量结果的定量计算-评UA评定(17)

  史锦顺 ·  2012-09-26 07:43  ·  57502 次点击
**测量结果的定量计算-****评UA评定(17)**
史锦顺
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测量是人类定量认识客观事物的手段,准确是测量的灵魂。讲究定量,而且要准确,是测量的本质特征。作为测量基础理论的误差理论,从来都是定量的,而且同任何自然科学相比,它都是最讲究定量的、也是最讲究准确的。不确定度论攻击误差理论是定性的(或说是理想的,意思是不能定量计算),那是诬陷。本段讲误差理论下的测量结果的定量计算公式,以驳斥不确定度论的谬说。
**(一)真值范围**
计量时,用被检测量仪器去测量标准。标准的真值是唯一的值,而测得值是变量。
**测量时**,测得值为M,误差元为r,误差元绝对值的最大值为R。测量得到确定的测得值,是唯一值(单一的读数值或N个读数值的平均值)。我们此时是由已知的测得值去确定被测量的真值。与此测得值对应的真值,有多种可能,从可能值Z(小)到可能值Z(大)。,
测量的目的是通过得到的测得值而知道真值。
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测量的误差范围为
R=│r│max=│M-Z│max(1)
解绝对值方程(1)
当Z>M,有
R=(Z-M)max=Z(大)-M
Z(大)=M+R(2)
当Z<M,有
R=(M-Z)max=M-Z(小)
Z(小)=M-R(3)
由(2)(3)式,得到真值的范围是
(4)
量值范围(真值范围)又可表示为
L=M±R(5)
(5)式很重要。这就是测量给出的测量结果。测量结果是真值范围。
真值就是实际值。测量结果就是被测量的实际值范围。测量结果等于测得值加减误差范围。
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以上表达中,把“测得值”和“测量结果”两个术语明确区分开。测量得到的、赋予被测量的值称测得值;测得值加减误差范围是测量结果。这就提示人们:给出测得值,还要给出误差范围,才是测量结果。
测量结果是被测量实际值范围。测量结果是真值群,又称量值群。
历史上,通常对(5)式的解读是:M±R表示一个范围(或称区间),此范围以一定概率包含被测量的真值。这个解读是正确的,是量值群概念的一个采样。
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**(二)量值群**
把实际值(真值)当变量,进而把实际值看做是一个群体,这是测量学说的一种新思路。说明如下。
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计量时,用一台测量仪器去测量计量标准,测得值(单个值,最好取三个以上读数的平均值)与计量标准的真值都各有一值。把测得值看做变量,这对应于如下情况:有N台测量仪器都去测量同一个标准,真值只有一个,而各台测量仪器的测得值,各不相同。因而,测得值是变量。
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测量时,用测量仪器测量被测量,测得值(读数的平均值)只有一个,但却代表了一群被测量的真值。
例如,用量具测量工件的尺寸。设想在大批零件中,用误差范围相同的10把卡尺(设误差范围为0.10mm)去挑选测得值恰等于标称值12mm的零件。用每把尺子各选10件,共选100件。每个零件,测得值都是12.00mm。但这只是测得值,而选出的100个零件,每个的实际值(真值)是不同的:当用误差范围为0.002mm的数显千分尺去测量这100个零件时,则尺寸的测得值是11.898mm到12.102mm范围内的某个值。扣除千分表的因素,原挑出的零件尺寸的实际值(真值)在11.90mm到12.10mm的范围中。这样,就可以想通真值为什么是变量了。也就是说,若一个测量结果是12.00mm±0.10mm,表示的是从11.90mm到12.10mm的一群实际量值,简称量值群或真值群。
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测得值是一个值,如果没有误差,测得值即代表一个客观的量值。但是测量仪器必然有误差,测量得到的不是单纯的测得值,而是一个测量结果,它由测得值加减误差范围(统计测量是加减偏差范围)构成。测量结果表达的是一群值,它是实际量值的一个群体,称量值群。在基础测量(常量测量)的条件下,是真值群;在统计测量(测量仪器误差可略,被测量值本身变化)的条件下是量值群。统称量值群。
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量值群的概念,在合格性判别中很直观,很好用。例如工件尺寸检验,现有的安全裕度法、公差带内缩法,总让人感觉是外加的限制条件;而一旦有了“测量结果是量值群”的明确概念,必知“量值群整体进门才算过关”,这就十分直观且极易引起注意,使人不得不计及量具的误差。
在评估危险性或危害性时,量值群的概念就更重要。
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**(三)基础测量的测量结果**
基础测量是常量测量或慢变化量的测量。
测量要用经过计量且在合格期内的测量仪器。测量的第一步是根据测量目的的要求,选用测量仪器。测量仪器的误差范围是已知的。
如果测量仪器不准确,责任在计量部门。测量者要看仪器的说明书,检查合格证,要正确使用测量仪器。测量者没有条件(没有标准)评定测量仪器的指标。
设被测量的量值为L,测得值为Mi;测量仪器的误差范围(标称值)为W(B)
(1)测得值:
M=M(平)=(1/N)∑(Mi)(6)
(2)测量结果:
L=M±W(B)(7)
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基础测量,以平均值为测得值,而以测量仪器的误差范围为测得值的误差范围。
计算得到的σ,应该小于误差范围的,否则是统计测量或测量仪器有问题。测量结果的表达可以不计入σ(平)的因素。
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**(四)统计测量的测量结果**
统计测量是快变化量的测量。选择测量仪器的误差小于被测量变化范围的1/3以下。测量仪器误差可略,测得值的变化是量值本身的变化特性(量值分散性)。
(1)测量N次,记值Mi;
(2)取平均值作为测得值:;
M=M(平)=(1/N)∑(Mi)(8)
(3)用贝塞尔公式计算单值的σ。σ是被测变量的分散性(稳定度)的统计表征量。
(4)以3σ为被测量值的偏差范围。不取σ(平)来表达量值。
(5)测量结果(被测量的范围)为
L=M(平)±3σ(9)
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**(五)要点提示**
1明确测量的目的要求。
2正确选择测量仪器;读说明书,验证检定合格证;正确使用测量仪器。
3区分测量的类型。不同类型,处理不同:
A基础测量(常量测量、慢变化量测量),测量仪器的误差范围(准确度)就是测得值的误差范围。并依此选用测量仪器。
B统计测量(快变化量测量),测量仪器误差要小于变化量的1/3。用贝塞尔公式计算σ,3σ是偏差范围。不论测量次数多少,都要用单值的标准偏差,不准用平均值的标准偏差。
C发散型统计测量
频率测量一般是统计测量。又因闪变噪声的存在,是发散型统计测量,要用阿仑方差或自偏差(参见史锦顺《新概念测量计量学》P38)。
D尽可能避免出现基础测量与统计测量混淆的情况(被测量变化与测量仪器误差大小差不多)。如遇这种情况,要选用高一档的测量仪器,使测量成为统计测量。
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对比一下,不难看出,在误差理论的指导下,概念清楚,操作简单,表达明确;而不确定度论的评定,概念含混错位,操作麻烦,难以理解,不能实用——不过是走过场,作用是摆花架子给检查组看。实际工作,没人理它。
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1 条回复

lol  2012-09-26 21:12
开始讲“计量时,用被检测量仪器去测量标准。标准的真值是唯一的值,而测得值是变量。”后来说“把实际值(真值)当变量,进而把实际值看做是一个群体,这是测量学说的一种新思路”。误差依靠真值存在,既然真值变化,误差也会变化,如何定量分析?

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