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标题: 正确认识测量不确定度 [打印本页]

作者: winteer 时间: 2016-8-18 16:16
标题: 正确认识测量不确定度
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作者: lillian0630 时间: 2016-8-18 17:13
规版：如抽得出时间的话，请看一下我之前帖子——《测量不确定度定义的探讨》（http://www.weblims.cn/forum.php?mo ... &extra=page%3D1）的新思考。

作者: gooobooo 时间: 2016-8-18 17:18
　　我们虽然未曾谋面相互认识，但刘工刻苦学习、勤于钻研、对计量工作无比热爱，对同事和量友们无比热心的精神非常值得我等学习，刘工几乎在有关计量领域的各主要网站都留有身影，尤其钟爱本论坛，发表了许许多多有很高技术含量的帖子，为推进和繁荣我国计量事业做出了自己点点滴滴无私的贡献。因此我也非常乐意和你共同讨论，共同学习。我认为我们的兴趣相同，目标相同，且光明正大，没必要隐晦观点、转弯抹角。我认为直截了当发表观点将使对方更容易理解，有助于进一步深入探讨问题，因此请恕我在我们讨论中我的发言直截了当，有啥说啥和执着，

作者: chaojiwantong 时间: 2016-8-18 17:53
我看楼主（刘彦刚先生）的思绪是清晰的，对“不确定度”的理解似无大偏？

楼主在4#倒数第二段中的“是以被测量的真值为中心，....”作为“理论上的说法”也应该没什么毛病。“真值”虽然在99.999999....%的情形下都是“不确定的”，但并不妨碍借它的名义说明“仪器的最大允差”是什么东西？【实际‘检定’仪器是否满足‘最大允差’要求时，完全可以用“不确定度”足够小的“标准值”替代“理论定义”中的“真值”。】

在当前环境下，完全彻底的阐释明白“不确定度”或真不易！赞赏楼主的勤奋。也佩服都成先生携大师导向的论述。

作者: redfree 时间: 2016-8-18 18:47
赞成5楼的观点，前面分析得都不错，但落脚点是不确定度“是用于确定以被测量的真值为中心，被测量之值存在的合理区间”则不妥。
　　“误差”是表征测量结果优劣的参数，定量表述测量结果偏离被测量真值的程度，是测量结果与被测量真值的差。因此用于表示测量结果的准确性，这是众所周知的，我就不再多说。
　　“不确定度”也是表征测量结果优劣的参数，用这个参数定量表述测量结果的“可疑度”，也可称为“可信性”或“可靠性”。不确定度是被测量真值最佳估计值偏离被测量理论真值距离。距离没有正负号，只是包含区间半宽的概念。包含区间是“基于可获得的信息以宣称的概率包含被测量的真值集合的区间”，所谓“宣称的”就不是“客观”计算而是主观估计的，是“基于可获得的信息”估计出来的。估计出来的不是一个值而是一个“集合的区间”，在这个集合的区间中“包含着被测量的真值”。人们就是用这个估计出来的包含着被测量真值的区间半宽定量评判测量结果的可信性。不确定度是被测量真值可能存在着的区间宽度的一半，因此不确定度与误差带有正负号不同，是个“非负参数”。
　　“不确定度”与“误差”都表达测量结果的品质，都不可避免地与被测量真值存在着联系。不确定度是被测量真值存在区间的半宽，误差是偏离被测量真值的程度，因此最大误差的绝对值也可视为测量结果存在区间的半宽。
　　楼主说“不确定度和最大误差允许值，都是以某个值为中心的一定区间的半宽”，此话非常正确。但，以测量结果为中心最大误差绝对值为半宽的区间是测量结果存在的区间，所有测量结果均包含在这个区间内；以被测量真值最佳估计值为中心不确定度为半宽的区间是被测量真值存在的区间，被测量的唯一真值在这个区间内以包含概率的可能性存在着。试图以不确定度为半宽，以测量结果为中心组合成一个区间，是个不伦不类的区间，既不是测量结果的存在区间，也不是被测量真值的存在区间，其结果只能是起到混淆不确定度与测量误差两个截然不同的概念，越解释越糊涂。

同样非常感谢规版！只是让规版仅觉得：文稿的落脚点是不确定度“是用于确定以被测量的真值为中心，被测量之值存在的合理区间”。可能是我没说好，而误导了规版。
事情本是这样：我觉得人们对测量不确定度的认识，总不能完全包容实际应用中测量不确定度的功能。起初我觉得也许是现行测量不确定度的定义有问题，但不管自已怎么绞尽脑汁给出的定义仍都是蹩足的。所以让我意识到：不是现行的定义有问题，而是我们对其的理解不全面。我现在的观点是：测量不确定度有两重属性：一是反映测量结果中测得值的分散性，再是与真值关系的属性。
测量不确定度不仅解决了真知不可知的问题。当以最佳估计值作为被测量的测量结果给出时，被测量的真值是多少，一般情况下是不知道。但它会以一定的包含概率存于测量结果附近的区间。这的确是测量不确定度的巧妙之处，既没有违背真知不可知的客观事实，但又与真值存在着一定的关系。否则，测量不确定度会失去存在的意义。

作者: qq53039 时间: 2016-8-18 19:10
测量不确定度不仅解决了真知不可知的问题。当以最佳估计值作为被测量的测量结果给出时，被测量的真值是多少，一般情况下是不知道。但它会以一定的包含概率存于测量结果附近的区间。这的确是测量不确定度的巧妙之处，既没有违背真知不可知的客观事实，但又与真值存在着一定的关系。否则，测量不确定度会失去存在的意义。

这话说得毫无厘头、很不严谨，测量不确定度怎么就解决了真值不可知的问题？测量不确定度只是提供了解决不能用误差表征测量结果问题的表征方法

“被测量的真值是多少，一般情况下是不知道”，那么先生认为几般情况下是知道的呢？，真值不可知就是不可知，相对可知改变不了绝对不可知的特性

作者: 流氓插件 时间: 2016-8-18 19:22
　　我对你的那个帖子进行过回复，我认为大多数内容是对的，但你的不确定度定义的新建议“测量结果最大误差估计值的绝对值”，仍然是试图将不确定度与误差范围的半宽画等号。误差范围的半宽才是描述测量结果所在区间宽度的一半，不确定度是描述被测量真值所在区间宽度的一半，两者不是一回事。测量结果不是被测量真值，两个区间不是同一个区间，两个区间的半宽不能画等号。在分析概念的异同时一定要把握定义的关键词和核心意思。
　　我给出的不确定度定义建议是：不确定度是定量表述测量和测量结果可信性的非负参数，其大小用有用信息估计出的被测量真值所在区间的半宽表示。前半句表达不确定度与测量结果的联系和非负参数的特性，也是直接点明不确定度的用途，后半句表述不确定度的本质和获得其大小的方法，提供给大家在研讨中参考。
　　在GUM中明确指出了被测量真值的“真”字是被视为多余的，因此GUM中的“被测量的值”、“被测量之值”都是“被测量的真值”的含义，而不能理解成被测量的测得值。因此，被测量真值所在区间应该是以真值最佳估计值为中心，不确定度为半宽的区间，意思是我们凭信息估计的半宽是估计被测量真值在包含概率条件下有可能存在于这个包含区间内，并非指测量结果在这个区间内。真值最佳估计值是必须使用溯源链中上游测量过程给出的测得值，本级测量过程是无法得到的，因此本级测量过程只能获得测得值并凭测量过程的有用信息估计出真值所在区间的半宽，无法知道真值所在区间，给出的测量结果就只能有测得值和不确定度两项。测量结果的包含区间的半宽应该使用最大允差绝对值或实测得到的最大误差绝对值，不能使用测量不确定度。

作者: buffona 时间: 2016-8-18 19:38
　　恕我直言，我认为你现在的观点“测量不确定度有两重属性：一是反映测量结果中测得值的分散性，再是与真值关系的属性”，对不确定度的定义理解有偏差。不确定度是与被测量真值有关系的属性，一点都不错，但不确定度不是“反映测量结果中测得值的分散性”，反映的是被测量真值所在区间的属性，反映了这个估计出来的区间宽度，是宽度的一半。不确定度与测量结果的大小毫不相干，只是人为地把它“与测量结果相联系”了，联系点不是测量结果的存在区间在哪里（这是误差范围要解决的问题，不是不确定度要解决的问题），而是测量结果的可信性品质高低（即原定义注所说的“可疑度”高低）。
　　不确定度是靠有用信息估计出来的被测量真值所在区间“半宽”，相当于真值分散性区间的半宽，其实真值只有一个，没有分散性。不确定度真正用途是用来评判测量结果可信性高低的参数，不是用来评判测量结果中测得值的分散性。评判测量结果（测得值）分散性宽度的是误差范围，是标准偏差，不是不确定度。你的理解我认为有将不确定度与误差范围画等号的嫌疑，呵呵。

作者: 飞翔de希望 时间: 2016-8-18 19:47
分析的不错。只是倒数第二段中的：“是以被测量的真值为中心，。。。。。”似乎不妥，既然知道了区间，中心是真值，那不就知道真值了吗？请三思。
其实不确定度和误差理论的关系很简单，我也发帖讨论过，看看误差理论的书就知道，不确定度主要就是将误差理论中的随机误差和未定的系统误差的分析与合成部分，采用了“不确定度”的概念，在分析和合成的方法上又进行了细化和统一而已。由于它对于当时检测和校准的重要性，也就是计量学的地位和重要性，单独将其制定成了标准进行统一，同时在误差理论的专著和教材中及时收录相关内容。

只盯着“误差”和“不确定度”那概念上八九条不同，而看不到他们的联系，那永远也理解不了“不确定度”，永远觉得它高大上，也很难得到正确应用。

作者: 57830716 时间: 2016-8-18 20:09
　　赞成5楼的观点，前面分析得都不错，但落脚点是不确定度“是用于确定以被测量的真值为中心，被测量之值存在的合理区间”则不妥。
　　“误差”是表征测量结果优劣的参数，定量表述测量结果偏离被测量真值的程度，是测量结果与被测量真值的差。因此用于表示测量结果的准确性，这是众所周知的，我就不再多说。
　　“不确定度”也是表征测量结果优劣的参数，用这个参数定量表述测量结果的“可疑度”，也可称为“可信性”或“可靠性”。不确定度是被测量真值最佳估计值偏离被测量理论真值距离。距离没有正负号，只是包含区间半宽的概念。包含区间是“基于可获得的信息以宣称的概率包含被测量的真值集合的区间”，所谓“宣称的”就不是“客观”计算而是主观估计的，是“基于可获得的信息”估计出来的。估计出来的不是一个值而是一个“集合的区间”，在这个集合的区间中“包含着被测量的真值”。人们就是用这个估计出来的包含着被测量真值的区间半宽定量评判测量结果的可信性。不确定度是被测量真值可能存在着的区间宽度的一半，因此不确定度与误差带有正负号不同，是个“非负参数”。
　　“不确定度”与“误差”都表达测量结果的品质，都不可避免地与被测量真值存在着联系。不确定度是被测量真值存在区间的半宽，误差是偏离被测量真值的程度，因此最大误差的绝对值也可视为测量结果存在区间的半宽。
　　楼主说“不确定度和最大误差允许值，都是以某个值为中心的一定区间的半宽”，此话非常正确。但，以测量结果为中心最大误差绝对值为半宽的区间是测量结果存在的区间，所有测量结果均包含在这个区间内；以被测量真值最佳估计值为中心不确定度为半宽的区间是被测量真值存在的区间，被测量的唯一真值在这个区间内以包含概率的可能性存在着。试图以不确定度为半宽，以测量结果为中心组合成一个区间，是个不伦不类的区间，既不是测量结果的存在区间，也不是被测量真值的存在区间，其结果只能是起到混淆不确定度与测量误差两个截然不同的概念，越解释越糊涂。

作者: 3266364gxf 时间: 2016-8-18 20:24
我们曾于2009年4月在《中国计量》发表过《检定结果通知书与不合格通知书》的短文，说明前者的不合理性。

作者: nshukwrd 时间: 2016-8-18 20:25
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作者: 爱上阿南 时间: 2016-8-18 20:30
分析的不错。只是倒数第二段中的：“是以被测量的真值为中心，。。。。。”似乎不妥，既然知道了区间，中心是真值，那不就知道真值了吗？请三思。
其实不确定度和误差理论的关系很简单，我也发帖讨论过，看看误差理论的书就知道，不确定度主要就是将误差理论中的随机误差和未定的系统误差的分析与合成部分，采用了“不确定度”的概念，在分析和合成的方法上又进行了细化和统一而已。由于它对于当时检测和校准的重要性，也就是计量学的地位和重要性，单独将其制定成了标准进行统一，同时在误差理论的专著和教材中及时收录相关内容。

只盯着“误差”和“不确定度”那概念上八九条不同，而看不到他们的联系，那永远也理解不了“不确定度”，永远觉得它高大上，也很难得到正确应用。

非常感谢都专家关注我的该帖！特别是因为在仪器信息网参赛，在这里只能是以截图这样不太清楚的形式出现，都专还能帮我看这么长的一帖，真的很感谢！
倒数第二段中的：“是以被测量的真值为中心，。。。。。”，是指对于最大允许误差而言：
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对于误差现论中的最大允许误差，的确它是建立在真值是知道了的基础之上哦！都专：你说是吗？

作者: wsm123123 时间: 2016-8-18 20:43
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作者: gxf3266364 时间: 2016-8-18 20:48
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作者: 快乐.每一天 时间: 2016-8-18 20:53
我觉得自已的可取之处在于：善于找自已可能存在的问题和犯有的错误，不断舍弃错误的认识而使自已有新的，相对更正确点的认识。也许这正是自已在自已的专业上能做点事的原因吧！当然对于在虚拟空间里说自已怎么的，不容易得到认证。但又好在我们生活在这伟大的互联网时代，规版如舍得点滴你宝贵的时间，输入刘彦刚计量搜索一下，或许能对我有些了解。

作者: esky520 时间: 2016-8-18 21:15
不用客气，回您的贴子是觉得有交流的价值，可能会达成共识。有些人的观点说一千道一万都是没有用的，白浪费时间和精力。我不是北大更不是清华毕业的，供职的单位级别也不够高，我只是九十年代初中国计量学院毕业的一名普通工学学士，老师给我们传授了系统的计量学基础知识和误差理论知识，我们只是具有更强的计量意识。
   1059颁布实施后，我是2001年去北京听李慎安老师的课，此后我们一直保持联系和合作，从写文章到出书，再到研究不确定度的课题和成果鉴定。今年3月份，因为论坛的讨论，就不确定度和误差理论的关系我们电话交流半个小时，畅想了一下不确定度是怎么来的，取代了误差理论中的哪些内容。4月下旬去北京出差，又登门拜访了他老人家，我们又聊了一个多小时，我们的观点是一致的，交流起来非常开心，李老本月刚过89岁生日，其精力和体力令人非常羡慕，今年还应邀去做不确定度培训。
   讨论真值、测量结果、测量误差和不确定度的关系，请先从对一个特定量的测量来思考，如测量一个电阻、某物体的长度或质量、某水样中各种离子的含量等。搞清楚了特定量的测量中这四者的关系后，再去理解计量器具的检定或校准中各种量的关系。如果前者还没搞清楚，后者就别去发表什么见解了，将两者混在一起讨论将更是一笔糊涂账。
      前者您可能搞清楚了，我在这里再班门弄斧地啰嗦一下。对于特定量的测量，真值是客观存在的，但是我们不知道，于是选择测量方法和仪器去测量，获得测量结果R，根据测量方法和所用仪器可以评估出所得测量结果的不确定度U95，于是会知道真值以95%的概率在R±U95的区间内，但是具体在那个位置，在左边还是右边，无从知道，只能说都有可能。您说真值可知还是不可知？说可知，是说它在某个区间里；说不可知，是说它不能给出具体的数值（位置或单值）。说到底真值是不可知的。真值不可知，误差不可求，这自古以来就是误差理论的观点，这并不是不确定理论的新观点，过去是这样，现在是这样，将来就是再出个什么理论还是这样！！！误差理论中有个误差公理大家应该接受吧，它告诉我们，任何测量都存在误差。现在我可以很负责任地告诉大家，现在也有一个不确定度公理，希望能够接受：任何测量都存在不确定度。误差理论中有个“微小误差取舍准则”，现在就应该有一个“微小不确定度取舍准则”。真值、测量结果、测量误差和不确定度的关系够清晰了吧！
      仪器的检定或校准只是一种特殊的测量，同样要搞清楚真值、测量结果、测量误差和不确定度的关系。但是，讨论仪器就要小心了！！要搞清楚哪些是指标（仅仅是个规定值，如允差）？哪些是指定值（如标称值、指示值）？示值误差是什么（标称值或指示值-计量标准给出的值）？测量结果是什么？真值是什么？测量误差是什么？不确定度是怎么来的？前三个（指标、指定值和示值误差）不难明白，后边四个就难说了。不信就来看看，测量结果是什么？测量结果就是计量标准给出的值，例如对电阻、量块、砝码等量具的校准，计量标准给出的值不就是对他们的测量结果吗？报告中要给出这个值及其不确定度，对于指示仪器道理是一样的；真值是什么？有人说真值就是计量标准给出的值，错！真值仍然是未知的。测量误差是什么？只有测量结果，没有真值，测量误差仍然不可求，对于仪器可以获得示值误差，示值误差和测量误差是不同的两个概念，对于仪器的校准，示值误差视为测量结果；不确定度是怎么来的？对于像电阻、量块、砝码等量具来说，不确定度主要来源于计量标准的不确定度，跟对特定量的测量相同，对于指示仪器可能还有分辨力和重复性的影响。
      真值、测量结果、测量误差和不确定度的关系，应先从对特定量的测量来理解，搞清楚了再去理解仪器的校准，理解仪器可先理解了对量具的校准，再去理解指示仪器的校准。
   主张存在以被测量的真值为中心的区间的观点我认为是错误的，道理很简单，知道了区间，而真值是中心，那不就知道了真值了吗？真值是客观存在的，也不应该变动，这不假。可是，由于我们测量手段的局限性，所获得的测量结果会偏离真值，具有一定的不确定度，我们只能反过来说，真值应该在以测量结果为中心以不确定度作为半宽的分散区间的范围内。我将其称作：计量学相对论。

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