简易与繁难
史锦顺 · 2013-02-18 16:24 · 103859 次点击
**简易与繁难**
史锦顺
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有些测量,很难,例如物理常数测量,在世界上最先进的实验室,由世界顶尖的科学家进行
有些计量工作,如国家计量基准的研制,就是世界水平的工作。
生产、交易、乃至日常生活的测量,又极平常,极普遍,几乎涉及每个人。
所有测量仪器(示教品除外),都要定期计量。
测量计量,是基础、通用的技术工作,涉及面广,工作量大。因而,测量计量的方法的简明、实效,很重要。
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测量讲究准确,准确是测量的灵魂。测量的准确,依靠测量仪器的准确。
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。计量标准是计量工作的依靠。没有标准,就没法计量。
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测量、计量都讲究准确,误差理论是关于准确的理论。误差理论,对测量计量来说,既是必要的,也是够用的。从伽利略开始的近代科学,近代工业,测量计量功不可没。测量计量,三百年来靠的是误差理论。应用误差理论,人类社会形成的测量计量的理念与认识是顺畅的;由此而形成的习惯作法,也是有条理,有规矩的。
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1993年,国际计量委员会通过不确定度理论。从此,计量界乱了。麻烦来了。不确定度论要代替误差理论,而又没那个本事,于是,各种说教、各种理解、各种作法,弄得很混乱。笔者为驳斥不确定度论,几年已写长短文百余篇。(见本栏目《驳不确定度论一百六十篇集》)
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在学术讨论中,昨日之星先生讲了一个关于合格性判别的例子。理论讲半天,不如一个例子明了。好,我们pk一下。
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**题目:工件尺寸要求:甲:标称尺寸400mm,允差;乙:标称尺寸400mm,允差。问:如何检验?**
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**【办法一】**摘自昨日之星帖
准确性和可信性的区别再举一例:某被测长度经钢卷尺测量为401mm,经高等级测量过程测得实际长度400.56mm,则误差为0.44mm,假设测量不确定度经评定为U=0.5mm。则:
被测量为线路板焊接电线,要求400mm允许偏差+1mm时,0.5÷1>1/3,该测量结果不可信,不能采信和使用这个测量结果,不能判定该段电线是否合格产品,应要求测量部门更换更可信的测量方法重新测量。
被测量为建筑施工绑架子的铁丝,要求400mm允许偏差±5mm时,0.5÷20<1/3,该测量结果可信性满足测量要求,可以采信和使用,且测量结果401mm介于400mm±5mm内,该铁丝是合格产品,可以用于生产中。
但无论测量的是电线还是铁丝,测量结果401mm的准确性,即误差都是0.44mm。
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**【办法二】**史锦顺只用误差理论
任务甲,工件允差为,允差区间半宽为0.5mm,选量具,要求其测量约400mm时的误差范围为区间半宽的三分之一以下。选通用卡尺,规格为:量程大于450mm,允差优于±0.15mm。我国现行的各类游标卡尺,只要量程符合,都可满足要求。设所选卡尺的误差范围为±0.10mm(最差的卡尺).查看合格证。
操作:用卡尺测量工件,设测得值为L,若
400.10mm≤L≤400.90mm
则工件合格,否则不合格。
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任务乙,工件允差.允差区间半宽5mm,已知Ⅱ级钢卷尺误差范围为:
△=士(0.3+0.2L)mm
其中,L是以米为单位的长度,不足整数,取相邻大整数。现L为1,则误差范围为±0.5mm.由此,手段与对象的误差范围比为1/10,满足合格性判断要求。因此,用钢卷尺测量的测得值,只要在395mm到405mm之间,即可判为合格。(非精密测量,不加判断裕度。查看合格证)
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【史评】
**1繁简差异**。
办法二,很简单,由工件允差要求,选量具。任务甲,通用卡尺可满足要求;任务乙,钢卷尺即可满足要求。任务甲计及判断裕度(不是精密测量也可不加裕度),任务乙是一般的非精密测量,不必考虑裕度。
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办法一,比办法二繁杂得多。多出一次用高等级测量仪器测量,多出一项不确定度评定。
高档的测量仪器可能现场没有;评定量具的不确定度,很麻烦。
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办法一,顺手可成;办法二,一天也不一定干得成。
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**2可信性**
不确定度评定,费时费力,似乎得到可信性,其实多此一举。被测量是确定不变的,卡尺、米尺也是稳定的,A类评定,没有必要,评出来的东西,如果评的对,也是误差范围项中本来就包含的,重复评定,画蛇添足,多此一举;如果评的不对,那是无故自找错误,耽误事。B类评定,GUM与VIM都讲了许多条,其实真正有用的话,只有看说明书并查看检定合格证这一条。所以,所谓A类评定、B类评定,不过是摆花架子。二十年来,计量人员进行的评定,大致是两种结果。第一种是小于被评仪器的误差范围,大多数如此,评与没评一样,费了事又降低了可信性(由99%降至95%);另一种是评定结果远远大于仪器的误差范围,此情况发生在被测量有快变化的情况下,既不能否定仪器的合格性(本来不是仪器的事),也说明不了什么问题,只是无端地怀疑仪器的性能,造成正常仪器不能正常使用(典型的事件是微波功率计的评定)。
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误差理论下的办法,是相信计量的结论。这有计量法保证。取3倍西格玛,可信度是99.73%。
不确定度论,再讲可信性,因取2倍西格玛,一切不出错,可信性也只是95.45%
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**3准确度**
在办法一中,要用高档次测量仪器测量,以求准确度。第一,这通常是做不到的,现场没有高档测量仪器。第二,逻辑上不通,既有高档测量仪器,用就是了,何必还用较低档的测量仪器。第三,这样做的本质,是根本不相信误差理论,不相信计量。计量已给证书,说明误差范围,测得值加减误差范围,必包含着真值,还用你找高档次仪器测量吗?
使用测量仪器进行测量,此仪器必是经过计量且是合格的(计量法)。测量仪器必有误差范围指标,测得值加减误差范围,就是包含被测量真值的范围。由测量者自己敲定那个测得值减真值的误差,本来是不确定度论攻击误差理论的谬论,昨日之星先生此处已完全站在不确定度论的立场上攻击误差理论,先生却说自己相信误差理论,其实,你只相信误差等于测得值减真值一条;误差理论的最重要一条是:误差范围包含着真值。说完整就是:测得值减真值是误差元,误差元的绝对值在一定概率(通常取99%)意义下的最大可能值是误差范围。误差范围是准确度(又称极限误差、最大允许误差、准确度等级等)。
人们使用仪器进行测量前,选仪器时,必已知此仪器的误差范围。对任何可能的测得值都知道。对某量测量后,得知测得值,也就必然得知了此测得值的误差范围。测得值加减误差范围是测量结果。测量结果就是包含被测量真值的区间。只要此区间满足测量目的的要求,人们即得到了准确度够格的测得值,达到了测量的目的。此段乃误差理论之基本点,你赞成吗?
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