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标题: 测量不确定度评定 [打印本页]

作者: yupeng 时间: 2016-8-18 17:11
标题: 测量不确定度评定
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作者: 飞翔de希望 时间: 2016-8-18 17:46
首先，谢谢您的评价！
1.如果前四个术语使您糊涂的话，希望再深入学习一下不确定度的历史沿革。尤其是GUM历次的版本，您会发现术语在GUM中曾出现过。
2.后面的内容如果看了头大，那就多做些不确定度评定的工作吧，做多了就不会头大了。
3.贴子提到方法，涵盖了GUM、1059或1059.1的模型，所以如果实际计量中要求不高的话，完全可以不理会。
4.关于不确定度评定是简单了还是复杂了实际上不是一个问题。关于不确定度评定问题的核心在于如何进行不确定度评定更符合实际情况，史先生的目的在此，我的目的也在此。
5.您说的简化问题，曾近有位国内大牛在研讨会上也有类似观点，说为什么搞得那么复杂，现在的GUM、1059或1059.1够用了，我的回答是：“测量不确定度评定的目的不是为了方便，而是为了保障量值的可靠，因此如果能够保障量值的可靠，简化不是问题；如果不能保障量值的可靠，简化毫无意义。”
6.所以您说我在往死里整不确定度，我不能苟同啊。

作者: lillian0630 时间: 2016-8-18 17:49

正确处理系统误差

史锦顺

先生说：“把系统误差的定义发过来看一下”。况且您的帖子又受到网站管理者的赏识，成为推荐帖了。

好，服从命令，发两个关于系统误差的定义。

一、《误差理论与实验数据处理》一书关于系统误差的定义（冯师颜，科学出版社，1964p6）

1. 系统误差或恒定误差

“在测量中未发觉或未确认的因子所引起的误差”。“仪器不良，如刻度不准，砝码未校正等；周围环境，如外界温度压力湿度等；个人习惯与偏向，如读数常偏高或偏低等引起的误差。此种误差在同一物理量的测定中为一定。

从冯教授给出定义的题目，清楚表明，系统误差与恒定误差等价，或者说系统误差就是恒定误差。在一组几十次短暂的重复测量中，变化的就是随机误差，保持定值的就是系统误差。重复性的表达是用贝塞尔公式求出的标准偏差，标准偏差绝不可能包含未定系统误差。这是测量学的严肃的问题。马马虎虎地认为“重复性”包括了未定系统误差，是测量者的严重错误。这是绝不允许的。你自己学术上不仔细考究，又受到GUM等的毒害，别人给你指出，你还要坚持，错下去，就是你自己的责任了。

你所引的关于系统误差的定义，大致如《JJF1001-2011》所讲。

二、《JJF1001-2011》关于系统误差的定义

5.4 系统误差（VIM2.17）

在重复测量中保持不变或按可预见方式变化的误差分量。

很明显，这个定义，明确地指出在重复测量中不变的误差是系统误差。这是主流，是常见的，是绝大多数。在我四十年的测量计量生涯中，用过的测量仪器、检定过测量仪器几百种，系统误差都是定值的。个别是可预见的变化，例如晶体振荡器的老化率，但那对仪器指标的影响要很长时间（例如一个月）后才能显出变化；在重复测量的几分钟内不可能有作用。（一般测量仪器要保证一年的指标。仪器一年的漂移量仅能是仪器误差范围的几分之一。重复测量时间内的漂移量小于仪器指标的万分之一。）就是说，把系统误差就看做是恒值误差，是完全可以的；而扯进后一半，脱离实际，只能造成讨论与认识的障碍。

三、不能把“未定系统误差”当作“随机误差”处理

你认为在重复性中包含了未定系统误差，就是把系统误差错误地当成随机误差。我认为，此类错误，不是你个人的问题，是GUM的不确定度论的错误影响。

1 GUM否定误差理论对测量误差的分类

在重复测量中，有的误差快速随机变化，这就是随机误差。有的误差不变，是个定值，这就是系统误差，按冯师颜教授讲解的经典误差理论，也可叫它为“恒值误差”。两种不同误差的存在，是客观事实。这在计量部门极易观测。用待考核的测量仪器甲来测量一台计量标准。计量标准的误差范围比甲仪器的误差范围小到可以忽略（1/10甚至1/10000），计量标准的标称值即可视为真值。甲仪器的示值M减标准的标称值B，就是甲仪器的误差。测量100个值。平均值为M(平)，β=M(平)-B就是系统误差，而ξi =Mi-M(平)就是随机误差。系统误差与随机误差是客观存在，分类也符合逻辑学的分类规律。至于名称，系统误差可以称作恒值误差；而原来的偶然误差现在称为随机误差是很科学的。

我认为，合理的误差分类，该分为恒值误差与变值误差。恒值误差是系统误差；而变值误差包括有规变化和随机变化。随机变化部分称随机误差；有规变化部分，就叫有规变化误差。有规变化误差不多见，专门处理。这样更符合逻辑学的分类原则（按性质区分），处理也方便。

不确定度论，不承认系统误差与随机误差的分类，只许说系统因素的影响与随机因素的影响。按作用（影响）分类，是正常的；谁说得清两种说法有啥区别。奇怪的是不承认有系统误差，却把“系统误差已修正”当成不确定度评定的前提。真是奇怪的逻辑。

为了推行“方和根法”，竟胡说“系统误差已修正”。测量计量中确实有修正，但仅限于砝码、量块等单值量具。在整个测量计量界，超不过十分之一。原子频标可以修正，但时频界却不修正（马凤鸣：《时间频率计量》p164）。合格，就按准确度指标应用，不合格，就不准应用。有一种说法，说差得多，要修正。差得多，不合格，理应淘汰。修正是不当选择。

计量溯源的主渠道是检定，检定证书只有合格证明，不给具体修正值，因此大量被检仪器不能修正。

中国不久前才兴起的“校准”（我退休18年多了，没赶上），要给出修正值。似乎解决了“修正”的问题。其实是有名无实。试想：给出的校准证书（包括见到的几份美国、日本的证书），不过是十几个校准点的数据。而一台测量仪器，少则几千多则几十万测量点，那几个修正值，杯水车薪。因此对测量仪器，谈修正，是句空话。GUM要求修正，不过是几个脱离实际的书生的空想，通常的测量者，无法搞修正。

从通用测量仪器来说，电子秤、卡尺、电压表，应用者谁会去搞修正？合格就按指标用，不合格就淘汰；修正，耽误事！交易场合，能修正吗？卖主修正，买主认可吗？生产领域，能让测试工搞修正吗？不能。

高精尖的测量，例如宇航测量，能搞修正吗？不能。你修正过的数据，军代表、工号责任人信你吗？一句话，你单位没有够格的测量条件，就取消承担任务的资格。我干过二十年的宇航测量设备的指标检验、计量、测试工作。一个数我都不修正。通常的测量计量工作，我从来也都不搞修正。我认为，合格的仪器，用不着修正；不合格的仪器，必须淘汰，不该修正。

GUM的一律“修正”说，第一不符合实际；第二，对具体工作是误导。而把“已修正”当成建立理论的前提，那就是颠倒了理论与客观实际的关系，是根本性的认识论的错误。

2 把未定系统误差当成随机误差处理是错误的。

系统误差与随机误差本质不同，必须严格地区分，不能混淆。

以GUM为代表的不确定度论（包括1980年以后的部分误差理论书籍），把未定系统误差看成同随机误差性质相近，进而把未定系统误差当成随机误差处理，这是不对的。

已定系统误差、未定系统误差，都是系统误差，都是在重复测量中不变的误差，都是恒值。合成误差时，如果是两项系统误差合成，求二项和的平方的根，二项和的平方的展开式的交叉项，是不能忽略的，而且交叉系数要取1，这就是等于绝对值之和。因此，误差合成时的两三项大的系统误差，要进行绝对值合成。（详见拙文《论交叉系数》、《史氏测量计量学说》第四章修改稿。）

作者: zhoujingli 时间: 2016-8-18 17:53
原子频标可以修正，但时频界却不修正（马凤鸣：《时间频率计量》p164）

果真不修正吗？

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查资料知：原子时标由数台连续运行小铯钟和氢钟组成，不修正，1^-12小铯钟如何能成5*10^-14

作者: lkamxmk 时间: 2016-8-18 18:13
　　首先感谢崔老师的赠书承诺，期待着拜读崔老师的大作全文。
　　关于不确定度的两个类别的问题，我仍然认为不确定度不能分类，虽然历史上标准曾经有“A类不确定度”和“B类不确定度”的说法，但也都是在不确定度评定方法分类的定义“注”中顺带提出的（见JJF1059-1999和JJF1001-1998）,其中的说法是不确定度的A类和B类评定（方法）“有时也称”A类和B类不确定度评定，人们往往把最后的“评定”一词给遗漏了，直接简称为“A类不确定度”和“B类不确定度”。
　　历史上不确定度的定义也是变化的是个事实，但无论怎么变都没有改变其本质是被测量真值存在区间的半宽，而这个半宽度是人们凭有用信息估计的，且永不为负。攀登珠穆朗玛峰（评定不确定度），一个走南线，一个走北线，最终都是同一个珠穆朗玛峰，珠穆朗玛峰（不确定度）不分Ａ和Ｂ，分Ａ和Ｂ的是攀登的方法（评定不确定度的方法）。
　　我认为之所以当前有的人不愿意接受或反对不确定度，根本上的原因还是不确定度的一些推动者力图把不确定度评定与误差理论搅成一体，你我不分。不确定度是误差引起的，没有误差就没有不确定度，但毕竟一个是因，一个是果，果不是因，因也不是果。输入量系统误差与随机误差是引入测量不确定度的因，不管哪个因引起的不确定度这个“果”，将是同一个果，这个“果”没有类别可分。
　　如果实在要对不确定度分类，可以按其大小或用途分成“标准不确定度”和“扩展不确定度”。如果我们把包含因子k看成测量工程的“安全系数”的话，安全系数为1的不确定度就是标准不确定度，用于测量工程的设计和理论计算；安全系数大于1的不确定度就是扩展不确定度，用于测量工程的实际实施；安全系数小于1的不确定度没有价值，因此k<1的不确定度并不存在。

作者: gooobooo 时间: 2016-8-18 18:25
计量溯源的主渠道是检定，检定证书只有合格证明，不给具体修正值，因此大量被检仪器不能修正。

现在不是了，检定规程可能会越来越少，除了法制计量，可能不再有检定规程，还怎么检定，况且检定只是中国特色，国际惯例就是校准

中国不久前才兴起的“校准”（我退休18年多了，没赶上），要给出修正值。似乎解决了“修正”的问题。其实是有名无实。试想：给出的校准证书（包括见到的几份美国、日本的证书），不过是十几个校准点的数据。而一台测量仪器，少则几千多则几十万测量点，那几个修正值，杯水车薪。因此对测量仪器，谈修正，是句空话。GUM要求修正，不过是几个脱离实际的书生的空想，通常的测量者，无法搞修正。

是不是可以同理：一份检定证书，不过是十几个检定点。而一台测量仪器，少则几千多则几十万测量点，那几个检定点，杯水车薪。因此对测量仪器，谈判定合格，是句空话。检定规程要求判定合格，不过是几个脱离实际的书生的空想，通常的测量者（检定员），无法判定仪器合格。

校准的修正，是基于测量仪器原理，有限的抽样点代表这台仪器，测量出来的系统性偏离，当然可以修正，若抽样点不能代表这台仪器性能，这种测量还有什么意义，检定也好，校准也罢，是一样的，不同的是校准一般需要抽样更多的点，需要给出更多的信息

作者: ck99945 时间: 2016-8-18 18:32
看来崔先生是想把不确定度评定者往死里整，光前四个术语就把人搞糊涂了，有这个必要吗？？?后边的内容看了就头大，有这么高大上吗？史先生要回到误差理论方法，大谈强相关，鼓吹绝对值相加，搞得过于简单，有多少相关的，都是自己臆想的。您搞得又过于理论和精细，能不能折中一下啊。GUM、1059或1059.1也好基本是可行的，在此基础上再根据专业特定点做些简化不是很好的努力方向吗？为什么不多做些这方面的工作呢？

作者: gxf 时间: 2016-8-18 18:40
建议把“系统误差”一词改为“系统性影响的误差”，因为系统误差一词已经被传统误差理论赋予了很多的内涵。譬如：不遵循随机分布、没有方差（标准差）、可以改正、有规律、不能和随机误差合成。。。。
此外，系统误差和B类对应也容易给人以随机误差与A类对应的错觉，把不确定度理解成精密度和正确度的合成。

作者: 3266364gxf 时间: 2016-8-18 20:13
期待拜读。

作者: 2支棒棒糖 时间: 2016-8-18 20:31
谢谢您的支持！这是我新书的部分内容，等出版了送您一本，到时请斧正！

作者: dzlqsq 时间: 2016-8-18 20:43
崔先生对现行“测量不确定度”（定义4-5）的“含义解读1）、2）”是符合大部分人认识的解读。本人以为，“含义解读1）”情形下的那个“不确定度”或宜称之为“量值不确定度”，内含“表征测量误差分散性”的“测量不确定度”；“含义解读2）”情形下的“不确定度”是名副其实的“测量不确定度”。

崔先生定义了“A”、“B”类不确定度，用“B”类不确定度表达“系统误差”的“分散性”，虽然有违当前的“教条”【似有明文‘教导’：“测量不确定度”本身不分类别，分类的只是“评估方法”】，但是贴合计量测试实际的作为，赞成适当微调说辞后推行。

作者: 蔡春晖 时间: 2016-8-18 20:48
谢谢您的建议！书出了以后，也赠送您一本，请您斧正！

作者: 流氓插件 时间: 2016-8-18 20:53
1.您有保持自己观点的权力。2.建议您多参考国外关于不确定度的标准和规范，而不仅仅是国内的。
3.您所谓的区间半宽实际上也是可以分类的，例如95%的区间半宽；99%的区间半宽，只要您愿意，您可以任意分。
4.不确定度存在的问题是不确定度理论自身不完备导致的，与推动者、研究者无关。
5.不确定度本质上是个数学问题，因此只有从数学上进行逻辑严密的理论推导才具有说服力。
6.我碰到一些专家，说就是有分布就是有分布，你问他为什么有分布，说不出来，因此只拿结论说事会走偏的。
7.自从研究不确定度以来，我尽量不在文字上纠缠，只以公式和推导说话。
8.如果连不确定度的传播公式怎么来的都讲不清楚，A、B类评定方法的结论为什么要合成都讲不清楚的话，不确定度理论显得就苍白了许多。
9.非常赞赏您维护不确定度理论的态度，我也如同您一样维护不确定度，但是公式会说话，推导会说话。不是说误差法就一无是处，也不是说不确定度就能包打天下，总有优缺点的。

作者: wsm123123 时间: 2016-8-18 21:01
把系统误差的定义发过来看一下。“系统误差又叫做规律误差。它是在一定的测量条件下，对同一个被测尺寸进行多次重复测量时，误差值的大小和符号（正值或负值）保持不变；或者在条件变化时，按一定规律变化的误差。前者称为定值系统误差，后者称为变值系统误差。”看了后半句可知，系统误差并非一定是定值。恒定的系统误差完全可以通过引入修正值消除，变化有规律的系统误差可以通过修正系数修正。再剩下的那一点点未知的系统误差，大小方向都无法确定，变化也是未知的，按随机的处理足矣。为什么说足矣，我们目前按方和根合成的不确定度的包含概率，已经达到95%，足够了。再说天下没有100%能确定的事，一味的增大冗余量只会造成测量仪器的浪费。除非是要发射火箭卫星之类的高风险项目，否则冗余量搞那么大，实在是浪费。

作者: 光头人1 时间: 2016-8-18 21:02
热切期待！

作者: cy4080 时间: 2016-8-18 21:44
谢谢您对该问题的关心，出版之后也送你一本，敬请斧正。
1.个人认为，就目前定义而言，测量不确定度是"根据所用到的信息，表征赋予被测量量值分散性的非负参数。” 因此凡是能够"根据所用到的信息，表征赋予被测量量值分散性的非负参数"都可以称为测量不确定度，所以其表现形式不会就局限于您所说的那种。因此您所谓的无法分类实际上也说不通。
2.历史上GUM及相关文献均曾经给出过“A类标准不确定度”和“B类标准不确定度”的定义，因此不是说不能分，而是说如何理解的问题。
3.历史上不确定度的定义也是变化的。
4.从根本上而言，误差理论与不确定度理论没有本质区别，只不过要攀登珠穆朗玛峰，一个走南线，一个走北线而已。
5.如果您看过《测量误差与不确定度数学原理》这本书，您就知道在复杂测量模型中”A类标准不确定度“对应的是真值、输入量系统误差与随机误差的综合效应；”B“类标准不确定度对应的是输入量系统误差与随机误差的另一种综合效应而已。

作者: gxf3266364 时间: 2016-8-18 21:50
　　我认为5个定义，“4-5不确定度”是最基本的，其它都是在这个定义基础上的延伸。崔老师的5个术语定义4-5、4-3、4-4都是没问题的，也是符合标准说法的。但4-1、4-2的“A类标准不确定度”和“B类标准不确定度”的定义的确值得商榷。根据4-5不确定度的定义，它就是被测量真值可能存在区间的半宽，一个区间的“半宽度”是无法再分类的，因此测量不确定度是无法分类的，只是在估计这个半宽度使用了AB两种不同的方法，估计出的不确定度都是同一个东西，都是用标准差表示大小。因此不宜定义A类和B类不确定度，可以用注的形式简称不确定度的A类评定和B类评定为A类和B类不确定度。崔老师很明确地将不确定度的评定方法和不确定度的分类一刀劈开，提出了Ａ类不确定度可以用Ｂ类评定方法，Ｂ类不确定度也可以用Ａ类评定方法得到，恐与不确定度的定义相悖，难以获得业内大多数人的认同。
　　就崔老师定义的A类和B类不确定度与不确定度的A类评定和B类评定明显存在着偏差，我觉得还是有与误差分析理论的随机误差、系统误差相混淆的嫌疑。例如，不确定度的B类评定定义只不过是用有用信息估计不确定度的方法，这种估计取决于信息，信息有可能是随机效应的信息，也有可能是系统效应的信息，并非仅仅是“最终被测量对应的系统误差分布的标准偏差”。

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