真值范围说-与网友讨论(11)

  史锦顺 ·  2012-06-09 06:58  ·  52736 次点击
**真值范围说-****与网友讨论(11)**
史锦顺
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**(一)什么是真值范围**
被测量的实际值称真值。
测量得到的值是测得值。
测得值减真值是误差元。
误差元绝对值的最大值称误差范围。
测量中,测量仪器的误差范围就是测得值的误差范围。误差范围加入到测量结果的表达中。误差范围由测量仪器的研制者确定,由计量人员负责认可,测量者依误差范围选用仪器,不必要也不可能再评定误差范围。
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**1测得值范围**
测得值范围是真值与误差范围决定的包含测得值的范围。简称测得值范围。
在计量中,一台计量标准被一个被检测量仪器测量。合格的仪器,测得值以近于1(通常取99%)的概率,出现在真值加减误差范围之内。这个量值范围是测得值的可能范围,是已知真值(以标准的值当做真值)而圈定测得值的范围。
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**2真值范围**
真值范围是测得值与误差范围决定的包含真值的范围。简称**真值范围**。
在测量中,用测量仪器测量被测量,得到测得值(多次测量的平均值,或单一值)。测量仪器的误差范围就是测得值的误差范围。由测得值与误差范围确定的包含真值的范围,就是**真值范围**。
由于误差的存在,测量得不到真值,得到的是**真值范围**。
测量的结果,要给出**真值范围**。真值范围就是测得值加减误差范围。真值范围又称测量结果。
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**3两类范围**
误差元绝对值的最大值是误差范围。误差元构成误差域,误差范围是误差域的半径。误差范围是差值范围,游动范围。
真值加减误差范围是测得值范围。测得值范围是量值范围,定位范围。
测得值加减误差范围是真值范围。真值范围是量值范围,定位范围。
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**4范围与区间**
范围可表征矢量段,也可表征标量段;区间只能表征标量段。
范围一词较区间一词,更形象、通俗,历史更久。
平面(二维)的范围圆或空间(三维)的范围球,与直线相交的最大截线段,就是区间。上述关于范围的各种名称,换成区间,都成立,只是半径换成半宽。
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**(二)测量的功能是得到真值范围**
测量的目的是定量地认识真值。理想的情况是得到真值;由于不可避免地存在测量误差,测量只能得到真值范围。即得到测得值加减误差范围,又称为测量结果。只要误差范围足够小,即测得值的准确度够格,满足实际需要,这就达到了测量的目的。
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历史上著名的测量结果,都是给出被测量的真值范围。例如迈克尔逊的著名测速结果。
1922年,迈克尔逊最后一次进行光速测量,给出的测量结果是:
299798±4千米/秒(1)
299798米/秒是测得值。4千米/秒是误差范围,即误差绝对值的最大值。299798±4千米/秒是真值范围。
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到1973年,人们得到的光速的精确值是:
299792458.0±1.2米/秒(2)
299792458.0米/秒是测得值。1.2米/秒是误差范围,即误差绝对值的最大值。299792458.0±1.2米/秒是真值范围。
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我没查到迈克尔逊给出的误差范围是1倍西格玛,是2倍西格玛,还是3倍西格玛。如果是2倍西格玛,甚至是1倍西格玛,则迈氏的误差范围估算准确,如果是3倍西格玛,则迈氏估算略小些。
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**(三)量值范围**
以上讲的是基础测量(常量测量和慢变化测量),即经典测量。误差理论是在经典测量的历史背景下发展起来的,讲的都是常量测量(包括慢变化量测量,可看做常量测量)。现代测量,出现大量快变化量的测量,此类测量称统计测量。统计测量的着眼点是被测量的变化特性,测量仪器误差远小于被测量的变化范围,测得值各个是被测量的实际值,已无再称说真值的必要,统称量值就可以了。误差可忽略,误差一词不再称说。
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**甲一般随机量测量**(源类量值测量)
由于测得值各个是实际值(真值),以测得值的平均值为量值。以3倍西格玛为偏差范围。量值范围是量值加减偏差范围。量值范围是测量结果。统计测量的目的是得知被测量的量值范围。
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**乙源类标准**
标称值(或要求值)是标准。偏差表征量值与标称值的差距,量值与标称值之差是偏差元,偏差元绝对值的最大值称偏差范围。偏差范围称准确度。标称值加减偏差范围是量值范围。
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我国有关规范是《JJF1180-2007时间频率计量名词术语及定义》。有下划线的是原文。
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**3.22频率准确度**
频率偏差的最大范围。表明频率实际值靠近标称值的程度。用数值定量表示时,不带正负号。如一个频标频率标称为5MHz,频率准确度为2×10^-10,其含义是频率实际值可能高,但不会高出2×10^-10,也可能低,但不会低出2×10^-10,即频率实际值f满足下式:5MHz(1-2×10^-10)≤f≤5MHz(1+2×10^-10)。
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用本文写法,频标量值范围为
5MHz(1±2×10^-10)
易见,本文表示法,与国家规范一致。只是更简洁,人们更熟悉。其中5MHz是标称值,有效数字位数无限。2×10^-10是准确度。
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2 条回复

昨日之星  2012-06-09 17:59
我的解释是:
1922年,迈克尔逊最后一次进行光速测量,给出的测量结果是:299798 ± 4千米/秒。
299798千米/秒是测得值,其真值人们当时并不知道,因此其准确度也不知道。 4千米/秒不是真值范围,是真值可能处于范围的“宽度”。这个表达方式只能告诉我们光速的测量结果是299789千米/秒,这个测量结果的可信性为4千米/秒,即光速真值的变动区间宽度是4千米/秒。但是并没有告诉我们光速的真值介于299794km/s/秒至299802km/s之间。至于光速介于什么区间必须等待科技发展到可以找到本测量结果的约定真值的时候,才可以知道。
科技发展到51年后的1973年,人们终于得到了光速的精确值299792458.0 ,不确定度为 1.2m/s。1973年的测量结果可信性1.2m/s<<4000m/s,远远优于51年前测量结果可信性,所以299792458.0m/s可以被约定为299798km/s测量结果的真值。测量结果与其真值之差就是误差,因此51年后人们才知道迈克尔逊的测量结果299798km/s的误差是5.542km/s或5542m/s。
这种解释既没有否定原来的测量结果的可信性结论,也没有恣意夸大51年后的测量结果的准确性和可信性。只说明了由于计量科技进步,51年后的测量结果的可信性优于51年前测量结果的可信性,可以作为51年前测量结果的真值,取代51年前的测量结果。
至于现在的测量结果299792458.0m/s准确度如何,误差范围有多大,我们仍然不得而知。按科学发展观,还需要广大计量科学工作者共同努力若干年,计量科技发展到有更为准确可靠的测量结果作为这个测量结果的约定真值才能知道。我们现在知道的只能是光速测量结果为299792458.0m/s,其可信性(即不确定度)是1.2m/s。
昨日之星  2012-06-09 17:44
史老师说:
1922年,迈克尔逊最后一次进行光速测量,给出的测量结果是:299798 ± 4千米/秒。
299798千米/秒是测得值。4千米/秒是误差范围,即误差绝对值的最大值。299798 ± 4千米/秒是真值范围。
那么根据史老师的上述说法,我们很容易得到:光速的真值应该介于299794km/s/秒至299802km/s之间。
到1973年,人们得到的光速的精确值是:299792458.0 ± 1.2m/s。
也就是说51年后,人们获得了迈克尔逊的测量结果299798±4km/s的约定真值是299792458.0m/s。可是这个“真值”跑出了原来说的“介于299794km/s至299802km/s之间”这个“误差范围”,距离最大值299802km/s小9.542km/s,距离最小值299794km/s还要小1.542km/s。这如何解释“4千米/秒是误差范围,即误差绝对值的最大值。299798 ± 4千米/秒是真值范围。”呢?难道是迈克尔逊在夸大其词?这里的关键是把表述测量结果可信性的“不确定度”±4km/s,误解为表述测量结果准确性的“误差范围”了。

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