比较/分歧/评论-评VIM第3版(17)

  史锦顺 ·  2012-12-04 09:22  ·  32293 次点击
**比较/分歧/评论-**评VIM第3版(17)
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史锦顺
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VIM第3版,说明当前国际测量计量界有学派之争,并声明不偏袒某一方。这反映出VIM第3版的开明态度。
有不同观点就要把观点摆出来,进行比较,显出分歧点,表明态度。笔者之评论,仅是笔者的观点。其实,在国际性的学术争论中,难以有一个代表真理的评判员。真正的判别是科学的实践,是摆事实、讲道理的讨论。评者必然有自己的观点;但不能认为自己就是对的,而认为别人的观点不值得考虑。你认为他错,要指出他错的原因,才能以理服人。
本文将18个月来发表的观点,再重点概括一下。一是对自己学术思想的总结与检查;第二是便于与网友交流,让没有看过老史文章或只读过一部分文章的网友,有个大致的了解。赞成与否只能由你自己做主,但老史的态度是认真的。
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以下写法:CA为经典测量计量学之误差理论;UA为不确定度论;SA为史锦顺新概念测量计量学观点。
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**(一)准确性法则**
【CA】
1计量的宗旨是“保障量值的准确可靠”(中华人民共和国计量法)。
2一切测量仪器、计量标准都要给出准确度指标(可以是准确度等级、误差范围、最大允许误差或误差限)
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【UA】
讲可信性,分散性,不讲准确性。说准确度是定性的,不允许用数字表达准确度。
【史评】
准确度这个术语,无论在历史上,还是在现实生活中,都是定量的。“度”本身就是数量化、定量的意思。不确定度论说准确度是定性的,既不符合文法,也不符合亿万台测量仪器都标有准确度指标的历史事实。把定量的准确度硬说成是定性的,这是胡说,是现代版的指鹿为马。
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【SA】
测量以测量仪器的准确保证测得值的准确,准确是测量的灵魂;计量以标准的准确保证测量仪器的准确,准确是计量的命脉。准确度是误差范围的褒称,用准确度来表征计量基准、计量标准、测量仪器、测量结果的性能指标,简明、科学,符合计量法,符合广大人民群众的习惯。
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**(二)真值观**
【CA】
经典测量学,对象是常量测量。真值概念是经典测量学的基础,对真值的认识是一切讨论的出发点和归结点。
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【UA】
1真值不存在(VIM第1版,1984)
2真值不可知(VIM第2、3版)
3真值是和量的定义一致的值(VIM第3版)。
【史评】
量是时间、空间、物质、物体、现象的可定量确定的属性。这种属性的具体体现就是真值。真值是客观存在,真值是可知的。
真值概念的引入,是针对测得值而言的。真值就是实际值、客观值。不确定度论给真值下的定义,定义中包含定义,是个循环定义,是个逻辑错误。
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【SA】
真值就是实际值、客观值。对真值的认识,是测量计量的工作目标。真值是基础测量(常量测量)的概念;在统计测量(快变量测量)中,测量误差可略,测量得到的是被测量本身的变化,测得的每个值都是真值,只称量值,不必加“真”字。
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为适应理论与实用的要求,真值可以给出如下的定义:
量是时间、空间、物质、物体、现象的可定量确定的属性。真值是量与计量单位的比较结果。真值等于量与计量单位的比值乘计量单位。
测量仪器给出的值称测得值。测得值是量对标准量的比较结果。
真值是测得值的标准。误差是测得值对真值的差距。
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**(三)误差论**
【CA】
作误差分析时,误差指测得值减真值;给测得值标误差、给测量仪器标误差,用的是:极限误差、误差限、最大允许误差,准确度或准确度等级。
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【UA】
1误差是个理想概念。
2误差等于测得值减真值,非正即负。
3由于测量时真值未知,因此无法求误差。
4VIM第3版定义误差等于测得值减参考值。
【史评】
1误差概念是现实应用的概念,是测量计量的核心概念。不确定度论对误差概念的这四条攻击与篡改,旨在否定误差概念。
2不能一提误差就说非正即负。其实测得值减真值那个意义上的误差,只在误差分析中用。表征测量仪器与计量标准的误差,指的是极限误差、误差限、最大允许误差,都是绝对值。其前加正负号,表示范围。
3测量仪器的准确度就是误差范围。计量法规定:任何测量仪器,必须计量合格,才能交易。测量仪器的误差范围,就是测得值的误差范围。任何测量者的任何测量,都是知道测得值的误差范围的。
测量者通过选用测量仪器,而使误差范围满足实际需要,这就够了,不必也不该去追求那个在误差范围内的更具体的误差值。“真值未知,误差不可求”一说,是测量佯谬,根本就不存在这个问题。
4把误差定义从“测得值减真值”,篡改为“测得值减参考值”,这是否定真值概念的产物,是历史性的倒退。由此便切断了测得值同真值的联系,无法说清一系列理论问题和实践问题。这是不能容忍的根本错误,大错误。况且,参考值多种多样,如此定义误差,必定形成理论与实际工作的混乱。
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【SA】
误差是测得值与真值的差距。误差是个泛指的概念,它包括误差元与误差范围这两个概念。误差元定义为测得值减真值,是个可正可负的量。误差分析一开始用误差元,而对测量结果、测量仪器、计量标准等的性能表达,都不能用误差元,而要用误差范围。误差范围定义为误差元的绝对值的一定概率意义下的最大可能值。误差元构成误差范围。随机误差元通过贝塞尔公式构成随机误差范围;各项系统误差构成系统误差范围。随机误差范围与系统误差范围合成为误差范围。
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**(四)测量方程**
【CA】
经典测量学的误差分析,立足于测量所用原理的物理公式。
【史评】
对物理公式直接进行微分,缺少对变量的分析,逻辑不顺。有时出现误差的正负符号的错误。好在误差都是先取绝对值再合成,因此并不形成分析结果的错误。但分析的逻辑问题,应该解决。结果对,思路顺,就更好。
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【UA】
不确定度论注意到了测量方程的重要性,写出输入量输出量等,但没有找到测量方程的表达方式。不确定度论给出的例子,不是测量方程,而是间接测量的量值关系式。测量方程必须给出测量仪器内部的结构方程。
【SA】
新概念测量计量学的测量方程要点如下:
1写出测量方案所依据的物理公式;
2写出计值公式;
3联立物理公式与计值公式,得测量方程。
分析测量方程中的常量与变量,对变量作微分处理或差分分析,得到误差元。由误差元而构成误差范围。
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**(五)两种分散性**
【CA】
误差理论讲σ有两种。单值的σ,记为σ(单);平均值的σ,记为σ(平)。
贝塞尔公式计算出的是σ(单),可简记为σ,则有
σ(平)=σ(单)/√N=σ/√N
时频界1966年引入的阿仑方差,应用场合是变量测量。规定采样量N=100,但偏差值不除以根号N,用的是单值的西格玛,是正确的。
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【UA】
不确定度论,一律以σ(平)说事。也就是说:σ必须除以根号N,才是不确定度。
【史评】
经典测量是常量测量,测得值的随机变化是测量仪器的不稳定性引入的。测得值要取平均值。平均值的分散性是σ(平),也就是说,σ应当除以根号N。
在变量测量的情况下,变量的分散性的表征量是σ,而不是σ(平)。不确定度评定之A类评定,不分情况,无论是常量测量还是变量测量都除以根号N,这是不对的。有人解释说,你测量一次,除以根号1,还是σ,因此说除以根号N是普适的,也适用于N=1。这个解释不妥当,极易引起实际工作的误用。应知,单值的σ,与测量次数无关。为了得到稳定的σ值,N必须足够大。精密测量N必须足够大,频率界通常取N=100。其他测量,N也应当大于10。不除以根号N的σ,是单值的分散性。统计测量的对象是变量,变量的表征量是单值的σ。
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请注意,GUM在引入测量不确定度概念时,明确地说σ/√N是不确定度。除以根号N才是不确定度,不除以根号N不是不确定度。因此,不确定度不能用来表征变量的统计结果。
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【SA】
新概念测量计量学,引入两类测量的概念。量分常量与变量,对常量与慢变化的测量称基础测量,而对快变化量的测量称统计测量。
基础测量,目的是认识量值,是求知量的真值。用测量仪器测量,示值的随机性变化由测量仪器的随机误差引起,求平均值,可减小测量仪器随机误差的影响。用平均值当测量结果,故用平均值的分散性,即以σ(平)来表征。
统计测量是快变量测量,要求的测量条件是测量误差远小于被测量的变化量。这时测得值的分散性,是客观量值本身的变化特性,只能用单值的σ来表征,不能除以根号N。测量结果即使用平均值,表征分散性也还要用单值的σ。
检定测量仪器时,测量仪器是对象,对象的特性要如实反映,而不可缩小,因此,要用σ,而不可用σ(平)。对测量仪器的检定是统计测量,要用单值的西格玛。
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**(六)区间的概念**
【UA】
不确定度是包含区间的半宽。
包含区间不需要以所选的测得值为中心
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【史评】
VIM第3版说的包含区间不需要以所选的测得值为中心,这个说法不对。
1包含区间的来源量
不确定度的区间来自扩展不确定度。测得值为M,扩展不确定度为U,则测量结果为:
L=M±U(1)
2包含区间的表达式
(1)式写成区间形式为
(2)
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由(1)(2)式可知。区间必为对称区间,而且,区间的中心必是测得值。
区间(2)式以(1)式为基础。(1)式的物理意义是量值L必须包含在以M为中心的区间代数式(1)中,区间式(2)不过是(1)式的另一种表达形式,因此(2)式也必须以测得值为中心。
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【SA】
测量计量学中,存在两种区间概念。
误差范围是误差元的绝对值的一定概率意义下的最大可能值。由此可给出误差范围的基本公式:
R=│r│max=│M-Z│max(3)
其中,M是测得值,Z是真值。r是误差元,R是误差范围。
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对计量,解得测得值范围:
M=Z±R(4)
又可表示为区间:
(5)
这是以真值为中心的测得值的可能值的区间。
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对测量,解得真值范围
Z=M±R(6)
又可表示为区间
(7)
这是以测得值为中心的真值的可能值的区间。
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由上可知,一个是以真值为中心的测得值区间,计量用此区间概念;另一个是测量用的区间概念,这个区间,是以测得值为中心的包含真值的各种可能值的区间。
测量计量的区间,都必须是有中心的对称区间。(详细推导见第13段。)
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**(七)置信概率**
【CA】
取3σ为随机误差范围,正态分布条件下,置信概率99.73%
【UA】
取2σ为扩展不确定度,正态分布条件下,置信概率95.45%
【史评】
经典理论用了几百年的3σ,不确定度论冒然改成2σ,把置信概率从99.73%降为95.45%,不当。
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**(八)测量计量理论的三大功能**
作为测量计量学的理论,必须同时具备三项功能;
1设计功能:为设计测量仪器、设计计量标准提供指导;
2计量功能:为计量的操作提供理论指导;
3测量功能:指导测量操作,表征测量指标。
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三项功能的理论基础是:说明什么是准确、怎样表达准确、怎样实现准确。测量计量理论的根本是测得值与真值的关系,即误差的概念。
测量的根本任务是认识客观存在的量,即真值。人能得到的是测得值,因此,认识测得值接近真值的程度即误差,表达误差、减小误差就是最根本的课题。计量是对测量准确性的保证。计量理论同测量理论相通,而要求更高。误差理论是测量计量的基本的、必备的、正确的理论。
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六轮系列讨论,以大量篇幅论述了SA在真值问题上的基本观点、在误差概念上的基本观点和理论。说明了误差理论在测量仪器设计中的应用方法,说明如何表征计量,如何表征测量。大量论证说明,CA即误差理论,具备三大功能;SA即新概念测量计量学继承发展了误差理论,三大功能更完善。
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我们再看看不确定度论。它否定真值的可知性,否定误差可求,于是堵塞了人们正确认识量值之路。它不能用以设计;它不能据以进行计量;它无法表达测量的准确性。它没有该有的那三项功能。
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本六轮系列讨论,计108篇短文,归根结底一句话:不确定度论该废除!
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2 条回复

dongxilin  2013-05-22 08:52
个人觉得还不错
dongxilin  2013-05-17 13:11
不错.

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