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标题: 测量结果表示:Y=y±U,中Y值得理解~跟大家讨论一下 [打印本页]

作者: lisi 时间: 2016-8-18 18:21
标题: 测量结果表示:Y=y±U,中Y值得理解~跟大家讨论一下
测量结果表示:Y=y±U,中Y值得理解~跟大家讨论一下
书上原话:被测量的值Y以一定的概率落在(y-U,y+U)的区间内.
这个"被测量Y值"是不是可以理解实际真实的测量值,是真值得意思吗?

有点疑惑

作者: 流氓插件 时间: 2016-8-18 19:25

误差与不确定度对象不同说不成立

史锦顺

在学术讨论中，多次听到关于两个参数不同的说法。

不少人认为不确定度与误差不同，但不是对象不同，而认为是对同一特性的描述方法、表达方法不同。规矩湾锦苑先生有一套自己的主张，那就是误差与不确定度描述的对象不同，是两个参数。

规矩湾锦苑先生认为“误差与不确定度是两个不同参数”。他说过几遍的重量与体积的例子，这次他又说了一遍，可见很能代表他的观点：

“这就像评定一个物体的物质含量多少也有体积和重量两个参数，一个是体积，另一个是重量，尽管体积越大重量越大，重量越大体积也会越大，但体积永远都不能和重量画等号一样。”

要说比喻的话，我也有个比喻。

物质量的多少，物理学中有“质量”一词，日常生活中有“重量”一词。

重量与质量是两个参数，还是一个参数，在历史上长期纠缠不清。

《新华字典》、《新华词典》、《现代汉语词典》（2002版）《计量知识手册》（1986版）都把重量解释为“物体重量是物体受地心的引力”，即是mg。这是重量与质量不同说。

国务院关于单位制的命令，1958年命令和1984年命令都明确：重量是质量的俗称，重量与质量表明的是同一物质特性，都是m。我在80年代发表“关于重量就是质量的答辩”一文时说：“重量与质量概念的混淆有国际性，感谢我国计量专家与计量领导部门澄清了这个概念”，此文在网上转载时，有一位网友告诉我：“重量就是质量”是国际计量大会的决议。于是我才知，是我见闻局限，高估了我国的计量专家。原来，混淆有国际性，澄清也来自国际性的决议

前几天见到计量规范《JJF 1181-2007 衡器计量名词术语及定义》，内称：

“物体的重量是由于地心引力作用的结果。因而重量是一种与力具有相同性质的量。也可以称为重力，其大小为该物体的质量与物体所在地重力加速度的乘积”

2007年的此项规范，比国务院1084年命令晚23年，比国务院1958年命令晚49年，竟还公然说重量是重力。瞪着眼睛说错话，而且编者是中国计量科学研究院的专家。可见，概念的统一，真难！

字典词典出错，也难怪，因为许多人读书时，教科书是那样写的。但错了，就是错了，没法掩盖。但是，国务院明令说重量是质量的俗称后，计量规范还要把重量说成是重力，太不应该了。不仅是违背国家规定，而且是极明显的错误。衡器是质量测量工具，衡器的市场应用是“称重”，是测量重量，因此，重量必然是质量，不可能是重力。况且，称重的结果的单位是千克（公斤）、克或吨，而不是牛(顿)。衡器称量得到的是重量，也就是质量。能测重力的是拉力机，而不是衡器，典型的衡器——天平、杆秤，测量不了重力，重力加速度g 在测量中消掉了。在电子秤的测量中，重力加速度g起作用，但给出结果是单位为千克的重量。

话回本题。

测量的目的是求得被测量的实际值、客观值，经典测量学称为真值。真值是可知的。这是根本点。由于测量仪器有误差，测量得到的值，即测得值，与真值有差异。测得值与真值的差距是误差。测得值减真值是误差元，误差元的绝对值的最大可能值，是误差范围。误差范围是测量仪器性能的指标，也是标准的性能指标。误差范围又叫准确度，是测量的水平、也是计量的水平。

人们用测量仪器进行测量。得到测得值，同时也知道了测得值的误差范围，因为测量仪器必须满足其指标（计量法保证）。测得值加减测量仪器的误差范围，就是测量结果。条件仅是正常操作、满足仪器的使用条件（主要是温度），并在计量后的允许使用期内。再说一遍：测量得到测得值，必然是已知误差范围。

（接下页）

作者: nshukwrd 时间: 2016-8-18 19:28
楼主问了一个有关计量的最最核心的问题！在这个问题上，我非常赞同史老师的观点。
实际上，误差和不确定度理论在处理问题上有极为相似的数学处理方法，例如合成，传播，数理统计方法等等。过去许多年都应用误差理论，大家在完成计量工作后，出具的结果基本都是各种误差形式，并根据误差给出最终是否合格的结论。计量检定的质量靠国家计量检定系统表和规程来保障，纵观多年工作，也没有什么明显的技术上的缺陷。近年来极力推广的不确定度理论倒是导致了诸多问题，大家可以冷静地分析问题所在，我有一个观点，就是如果不规范地滥用不确定度理论，将从根本上动摇我们计量工作的基本根基。
计量工作的最大特点是客观，也就是我们出具的数据必须是通过测量来获得的，而绝对不能通过诸如分析、推导、预计甚至估计之类的方法来获得！
看看楼主的问题，Y是经过物理测量后得到的，这个数据的客观性没任何问题。请大家注意考虑U的获取方法，是主观的，是用数学方法计算出来的，其中夹杂了各种分析、估计、乃至猜测。一个同样的量块，北京、上海、广东计量院完全有可能得到迥然不同的校准结果，因为不同的人员、不同的分析方法得到不同的结果是必然的！
滥用的情况还在迅速增加，大家注意近年新颁布的国家计量校准规范，对计量标准器的准确度要求部分，常常出现：标准器的扩展不确定度应小于或等于被校准的仪器扩展不确定度的三分之一，令人啼笑皆非！

作者: 威风凛凛 时间: 2016-8-18 19:31
　　“一个同样的量块，北京、上海、广东计量院完全有可能得到迥然不同的校准结果”的现象是完全可能存在的正常现象，这个现象的出现说明了测量结果（校准结果）存在着不同的“误差”，误差的存在是客观现象，只不过是误差过大造成了被测对象的误判风险，测量结果的品质在“准确性”量化指标上出现了较大问题。
　　解决这个问题就需要对三个测量结果进行仲裁。仲裁的方法是：
　　首先，在“谁的测量结果更可信”的问题上达成统一意见，以大家共认的最可信的测量结果为准进行仲裁。这就要用到判定测量结果品质好坏的第二个量化参数“不确定度”。谁的测量结果不确定度小，谁的测量结果就最可信，就以谁的测量结果为准来判定被测对象的符合性。
　　第二，当三家测量结果的测量不确定度基本一致，即可信性大同小异时，就应该再花钱花时间找一个比三家测量不确定度更好的测量方法重新测量，以重新测量的测量结果作为“约定真值”。三家测量结果分别与约定真值相减得到各自的“误差”，以误差最小的测量结果判定的被测对象符合性“胜诉”。
　　第三，经过上述仲裁仍然不能达成一致意见时，对仲裁结果不服者可以上诉上一级质量技术监督部门仲裁，以上级质量技术监督部门的仲裁结果为最终裁定结果。
　　从以上三个仲裁步骤可以看出，对于测量结果的仲裁权威性排序是：以上级仲裁结果作为仲裁依据排第一位作为终裁结果；以与“准确性”优于三家测量结果的“约定真值”相比较的“误差”最小作为仲裁依据排第二；以“可信性”最好（“测量不确定度”最小）的测量结果作为仲裁依据排第三。但是从仲裁的成本和所消耗的时间来看则完全相反，以可信性（测量不确定度）高低仲裁最优，以准确性（测量误差）优劣仲裁排第二，以上诉上级质量技术监督部门仲裁排最后。

作者: cy4080 时间: 2016-8-18 20:22
回复 4# 史锦顺

　　VIM第3版的2008版与2012版说“测量不确定度是包含区间的半宽，而包含区间以一定的概率包含真值”应该是正确的，这正是说明了不确定度与测量误差的本质区别。
　　VIM的这段话意思是，以一定概率包含真值，其包含区间的半宽就是不确定度。要注意的是以一定概率包含“真值”，而不是以一定概率包含“测量结果”。以一定概率包含“测量结果”的是“误差范围”，不是“不确定度”。认为“被测量Y的测量结果y以一定的概率落在(y-U，y+U)的区间内”，就意味着把不确定度U和“误差范围”的最大误差值Δ画了等号。如果像这样解释不确定度，那就的确误差和不确定度就重叠了，两者只能取其一，怎么样解释都无法解释清楚不确定度。
　　福禄克（FLUKE）公司,其样本标的是准确度，也就是标着误差范围，但是向顾客解释说“仪器标的误差指标就是不确定度，……即除了在计量部门把准确度换说成不确定度外，其他一切照旧”显然是一种误导，是乱解释，是典型地把不确定度与误差范围混为一谈划了等号。我认为之所以产生“不把U看成误差范围，怎能计量？”的疑问，关键问题仍然是把判定测量结果品质好坏的“准确性”和“可信性”两个参数混为一谈，“明”换概念。

作者: everloses 时间: 2016-8-18 20:24
我又彻底被搞晕了,本来还想看书终于搞明白了,
现在又昏了
我就想知道我理解对不对?
因为公司系统计算是:MPE include the deviation and the uncertainty
MPE>测量误差+不确定度,就合格
举个例:
恒温炉是200摄氏度,传感器显示201摄氏度,MPE是3摄氏度
公司系统判定合格的话是:3>201-200+不确定度
我理解意思就是:(201-200)+不确定度我现在的检定水平测量出的值可保证有95%可能性它是小于MPE值
不知道这样理解有没有问题,求指导!

作者: 爱上阿南 时间: 2016-8-18 20:31
回复 9# tigerliu

　　还是要严格区分不确定度和最大允许误差，它们是性质截然不同的两个参数，千万不要去人为地画等号。虽然它们都是评定测量结果品质好坏的参数，但一个是测量结果的可信性，另一个是测量结果的准确性，尽管可信性越好准确性越好，准确性越好可信性也会越好，可信性永远都不能和准确性画等号。这就像评定一个物体的物质含量多少也有体积和重量两个参数，一个是体积，另一个是重量，尽管体积越大重量越大，重量越大体积也会越大，但体积永远都不能和重量画等号一样。
当期之所以有的量友老是无法理解不确定度，我认为究其根本原因就是总想把不确定度和最大允许误差或误差范围画等号，只要把这两个术语一画等号，那就自然而然地认为不确定度是个多余，是个自相矛盾无法自圆其说的怪胎了，所以我是坚决反对把不确定度和最大允许误差画等号的，任何时候都不要画等号。

作者: redfree 时间: 2016-8-18 20:42

这个提问是个必须回答的问题。但我认为，世界上没人能回答得圆满，因为这是个没解的问题。有谁自负，说他可以解释，那他必然陷入无法说清的矛盾之中。有谁不服气，咱们就辩论辩论。

原因很简单，那就是：不确定度理论本身不过是美国的几个人，为了否定误差理论而编造出的一些空话、废话、错话。1993年国际计量委员会投票，共18个委员，16票反对。过了不久，又通过了，随后，七个国际组织（现已是八个）联合推荐，中国则是不顾一些名家（例如中国计量科学研究院的马凤鸣、钱钟泰等）的反对，硬性推行。这种不鉴别是非的所谓“国际接轨”，实在不应该。其结果是，二十年来，除了产生大量思想认识的混乱与具体工作的失误，没有任何好作用。

一些宣讲不确定度的人，只会背书，不去想客观问题，回答不了提问；只会说：“我听上边的，我受训时，学的就这样”。自己弄不清楚，还要硬着头皮教人家。真无奈，真可怜。

本网本栏目，吴玉宝网友问：“不确定度到底是什么？”（今天载本栏目第13页，过几天可能变成14页）2011年1月13日提出，到3月17日，两个多月共有85帖参加讨论，结果是各有其词，不可能有共识。其中，规矩湾锦苑先生说：“不确定度不能与测量结果相加减，只有误差或者误差变动的上下限才可以与测量结果相加减”，即不能把不确定度U与测得值用加减的形式连在一起。看了今天规矩湾先生的帖子，先生的观点，颇具一贯性。总之先生认为误差理论与不确定度理论是各行其职的两回事。但先生的具体回答，既违背了不确定度理论，也违背了误差理论。

说“不确定度与测量结果（准确说是测得值），不能相加减”，那不确定度U怎么与测得值联系？这个观点，仅符合先生自己的两套理论并行说，是不符合不确定度论的原意的。不确定度要用，就必须与测得值相加减。创造不确定度理论本来的目的就是代替误差理论，不确定度U不与测得值相加减，不确定度理论就没用存在的价值。

VIM第3版的2008版与2012版都说：测量不确定度是包含区间的半宽，而包含区间以一定的概率包含真值。先生的总观点是误差理论与不确定度理论都对，这里怎么不承认VIM的说法？我奉劝先生一句：不确定度理论与误差理论是相互对立的两种理论，只能认定一种正确，骑墙是不行的。当然，认为只有不确定度理论正确，更不行，因为不确定度理论不符合事实，没有道理。

最近，讨论FS的含义，我查了美国最著名两家测量仪器公司的多种精密仪器的技术说明书，令我十分惊讶：在我们中国被说的得天花乱坠的不确定度理论，在美国的这两家公司，一家竟不予理睬，一家敷衍。安捷伦（Agilent）公司(由著名的HP公司的仪器部改组而成)2012年的技术说明书, 大量测量仪器的性能指标，标写的都是准确度，准确度栏中填写的都是误差范围。我数了一下，一本说明书竟有74个准确度，而有三百多个误差范围的数值，好像世界上根本就没有不确定度一说。于是，我恍然大悟，不确定度论能迷糊全世界，却骗不了他的本国仪器厂家——根本就不理不确定度论这一套。

另一大厂家是福禄克（FLUKE）公司,其样本标的也是准确度，也是标着无数的误差范围。也还是误差理论的那一套。查看其校准部，称曰：校准不确定度。这引起我的极大兴趣，我很想弄明白认可不确定度的校准部门，怎样处理它本公司的仪器的误差范围指标。终于找到一句话：仪器标的误差指标就是不确定度，本公司为对用户负责，置信概率一律取99%。即除了在计量部门把准确度换说成不确定度外，其他一切照旧。

呀！原来如此。不把不确定度与误差范围看成一样或近似相等，就没法理解，没法计量。相信不确定度论的朋友们该想一想，不把U看成误差范围，怎能计量？特别该想一想，为什么美国人臆造的不确定度论能蒙骗许多中国人，却懵不了美国人自己？？？

作者: darny 时间: 2016-8-18 21:19
史老还真是执着啊，一年多了吧。
对于楼主所说的“Y=y±U”我的理解如下：
1、被测量的真值是无法获得的。
2、我们可以用无限次测量的期望μ来估计被测量的真值。用Y来表示，即Y=μ 。
3、但是无限次测量是不可能存在的，因此我们以“无限次测量”这个总体中的一个样本“几次测量”的均值来估计无限次测量的期望μ 。即Y≈y
4、实际测量中又会产生一个新的问题——测量结果是分散的。如何使有限次测量的均值更接近无限次测量的期望?我们规定一个区间：[y-U ，y+U] ，赋予其与区间宽度相应的正态或者t分布的置信度，来表示无限次测量的期望Y可能存在的位置。
5、如此Y=y±U用函数的形式表示了这个区间，并以U的包含因子或置信因子表示区间的可信性。

作者: dzlqsq 时间: 2016-8-18 21:35
回复 7# 史锦顺

　　非常赞成史老师关于我和史老师之间的不确定度讨论并不是为了争强好胜，我一直对史老师对科学孜孜不倦的追求抱着崇敬之心，我认为我们的讨论是对如何理清误差理论与不确定度理论关系，如何正确解释误差和不确定度的讨论的一个缩影，是非常有益的讨论。
　　对于史老师评估我的观点，我的回复是：
　　1.按GUM（国际标准，测量不确定度导则，也引为我国标准）：
　　我的意见并不是不确定度与真值没有关系，反对把不确定度与不可知的真值扯在一起。我在6楼说，以一定概率包含真值，其包含区间的半宽就是不确定度。要注意的是以一定概率包含“真值”，而不是以一定概率包含“测量结果”。以一定概率包含“测量结果”的是“误差范围”，不是“不确定度”。认为“被测量Y的测量结果y以一定的概率落在(y-U，y+U)的区间内”，就意味着把不确定度U和“误差范围”的最大误差值Δ画了等号。但并不反对不确定度与真值存在着关系，这个关系是：“不确定度”是以一定概率包含“真值”的区间宽度（半宽），而测量结果的“可疑度”就是用这个半宽来定量表示。这里一定要注意这是“宽度”而不是真值或测量结果的大小，宽度和大小完全是两码事。
　　2 按VIM 2008版（国际标准，计量名词术语，也引为我国标准）
　　不确定度是包含区间半宽，包含区间以一定概率包含真值。这个理解我认可是我的观点。
　　3 在实用中，例如美国福禄克公司，把不确定度当误差范围看，那样，U就是误差范围，测得值加减误差范围，就是真值的可能存在范围。我的确认为福禄克错误地把不确定度U当成是误差范围最大允许值Δ了。
　　4 测量仪器的U，计量标准的U，检定过程中的被认为是“可信性”的U，各不相同，不知你的U是哪个U。
　　我认为测量仪器和计量标准属于“物”，物是客观存在着的，其特性也客观存在着，因此测量仪器和计量标准不存在不确定度U。但是测量仪器和计量标准客观存在着的计量特性会给测量过程和测量结果引入标准不确定度分量，为了便于表达可以简称其引入的不确定度分量为测量仪器和计量标准的不确定度，可是简称为测量仪器和计量标准的不确定度并不属于测量仪器和计量标准，而仍然属于测量过程或测量结果的不确定度的一部分。
　　检定过程是使用计量标准测量计量器具的一种特殊测量过程，因此检定结果也就是一种特殊的测量结果，测量结果和测量过程不是“物”而是“事”，作为“事”必然就存在着“可信性”程度大小的问题，因此测量结果和测量过程，即检定结果和检定过程必然存在着“可信性”，存在着不确定度U。
　　“物”和“事”均有各自固有的“特性”，即计量标准、测量仪器、测量结果、测量过程均有自己的固有特性，人们要认识其特性必须通过观察和测量得到，凡是测量必有误差，误差就是测量结果对真实的固有特性的偏离，所以误差＝测量结果－真值。
　　于是我们可以得出结论：计量标准、测量仪器、测量结果、测量过程均存在着测量误差；测量结果、测量过程也存在不确定度；计量标准、测量仪器不存在不确定度，但其计量特性会对测量结果和测量过程带来不确定度分量。
　　5.赞成史老师关于误差理论是真学问的说法，我也赞成不确定度理论是真学问的说法。不能因为某些专家尚不能理解不确定度就否认不确定度理论的“真学问”本性。尚未参透不确定度到底是什么东西，无故把不确定度当做误差范围，这是一种混淆不同概念的错误做法，事实上只有把不确定度和误差范围（包括误差）正确加以区分，才能有利于测量工作。

作者: 2支棒棒糖 时间: 2016-8-18 21:37
我的理解：y是测量结果，也就是被测量的估计值。真值不可测得，只能无限逼近。

作者: tgboler 时间: 2016-8-18 21:57
回复 3# 规矩湾锦苑

请问那么当概率为100%时，不确定度是否就是最大允许误差了呢？

作者: 光头人1 时间: 2016-8-18 22:10
另外，用扩展不确定度来评估仪器设备的准确度性能是不恰当的，存在诸多难以克服的缺陷，所以我们不应摒弃误差理论。

作者: vooper 时间: 2016-8-18 22:13
　　测量结果表示：Y=y±U的理解，书上原话：“被测量的值Y以一定的概率落在(y-U，y+U)的区间内”似乎有点问题。
　　Y=y±U，Y代表被测对象的被测量，y是对被测量测量后得到的测量结果，U是被测量测量结果的扩展不确定度。
　　把Y=y±U解释为“被测量Y以一定的概率落在(y-U，y+U)的区间内”，就意味着把扩展不确定度U解释为“误差范围”的最大误差值Δ，把最大误差和扩展不确定度画了等号。如果换成最大误差，则Y=y±Δ可以解释为被测量Y的测量结果y处在(y-Δ，y+Δ)的区间内，现在是U不是Δ。　
　　Y=y±U应该解释为被测量Y的测量结果y的扩展不确定度在一定的概率下为U，即测量结果的可疑度（或反过来说可信度）在一定的概率下半宽为U。实际上不一定“被测量Y以一定的概率落在(y-U，y+U)的区间内”，y落在什么区间内，一定要知道最大误差是多少，需要另一个更准确可靠的测量来得到测量结果作为y的约定真值，才能知道Y的这个测量结果y到底落在什么范围内。

作者: ttyn727 时间: 2016-8-18 22:29
回复 5# OceanLU

一个计量工作者，要把计量中的问题弄清楚，是个很正确的想法。但你的问题，触及到当前计量界的敏感的神经。一个问题，马上会引起一场争论，仅仅我与规矩湾锦苑的争论，就可能有几十个来回。以前我和他的争论，最后一帖，基本上都是他的。不是我不想再说，只是我要写其他文章，没法奉陪。同时也想把问题挂挂，以后有机会再谈。我和他的争论，绝不是争强斗胜，而是误差理论与不确定度理论两大学派争论的一个缩影。

你所从事的温度计量，一般来说是变量测量，即统计测量。这是和经典测量理论中讲到的常量测量，例如长度测量、质量测量，不一样的。比如，测量N次，算西格玛时该不该除以根号N,就是个大问题。

你的测量，要讲清楚，才好帮你分析。

（1）测量目的是什么？检验恒温炉还是检定温度计？

（2）恒温炉、温度计的指标是多少？“传感器”就是温度计吗？

（3）测量多少次？

（4）怎样算的西格玛？

（5）怎样评的不确定度？不确定度包括那些项？

（6）你所说的误差，是温度计的示值减恒温炉的标称值吗？

（7）MEP这个符号应该是最大允许误差，你这里是指谁的MEP?

（8）MEP 怎么包括测量误差与不确定度？

- -

你的问题可能的解答有如下几种：

1 按GUM（国际标准，测量不确定度导则，也引为我国标准）：

不确定度与真值没有关系。不得把不确定度与不可知的真值扯在一起。据此，你的理解不当。

2 按VIM 2008版（国际标准，计量名词术语，也引为我国标准）

不确定度是包含区间半宽，包含区间以一定概率包含真值。据此，你的理解正确。

3 在实用中，例如美国福禄克公司，把不确定度当误差范围看，那样，U就是误差范围，测得值加减误差范围，就是真值的可能存在范围。据此你的理解正确。

4 测量仪器的U,计量标准的U,检定过程中的被认为是“可信性”的U,各不相同，不知你的U是哪个U，因此不好回答。

如果一定让我表态，我的意见是：不确定度理论根不正，逻辑混乱，要弄清不确定度理论，不可能；我上次说的美国的两家大测量仪器公司对不确定度的态度，足可证明人们对不确定度理论的藐视。

还是学点误差理论，那是真学问。工作中，见到“不确定度”，还得处理，就把不确定度当误差处理。美国的福禄克这样干，河南省计量院的检定证书就写着“不确定度（准确度）”，国家计量院的原子频率标准，一会叫准确度，一会叫不确定度；美国的原子频率标准，叫了二十年不确定度，2011年又叫不准确度了。那些权威们都把不确定度就看成误差范围，一个普通的计量工作者实在没法参透不确定度到底是什么东西，只好把不确定度当做误差范围。事实上，不把不确定度看做误差范围，就没法工作。除非只是背书。

作者: 一条龙 时间: 2016-8-18 22:34
想起来有次给某计量杂志审稿，稿件作者论述”田口方法“在计量校准工作中的应用。意思是检一台万用表，测量很少的数据，就可以依据田口方法，计算出大量其它检定点的误差数据，并用大量的实验数据来说明计算出来的数据的有效性。呵呵，实在不知道说什么好了。遗憾的是，被我否定的稿件最终还是在那里发表了。
我还是坚持认为，计量工作的底线就是客观，无论如何，我们出具的数据都应该是根据物理测量来获得的。

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