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频率计量的八项规章
共同抵制不确定度论
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史锦顺
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本文所指的频率计量的八项规章,包括一项计量规范和七项检定规程:
[1]《JJF1180-2007 时间频率计量名词术语》
[2]《JJG492-2009 铯原子频率标准检定规程》
[3]《JJG1004-2005 氢原子频率标准检定规程》
[4]《JJG292-2009 铷原子频率标准检定规程》
[5]《JJG181-2005 石英晶体频率标准检定规程》
[6]《JJG545-2006 频标比对器检定规程》
[7]《JJG349-2014 通用计数器检定规程》
[7附]《JJG349-2001 通用计数器检定规程》
[8]《JJG841-2012 微波频率计数器检定规程》
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(一)讲究“测量误差”不讲“测量不确定度”;实测后计算误差,而不搞GUM的不确定度评定。
不确定度论的出世与立论的理由是“真值不可知,误差不可求,而要评定不确定度”。
频率计量的八项规章,讲测量误差的定义、测量误差的测量方法,测量误差的计算和表达,却不讲不确定度,不搞不确定度评定。
例如,[8]《JJG841-2012 微波频率计数器检定规程》
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【引文】 [8]的条款
5. 2 频率测量误差
频率测量最大允许误差按式(1)计算。
MPE= 土(A×f +δ) (1)
式中:
MPE——频率测量最大允许误差,Hz;
A——内置石英晶体振荡器频率准确度;
f—— 被测频率,Hz;
δ——分辨力,Hz。
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【史评】
标题“频率测量误差”中的“误差”是泛指概念,包括误差元与误差范围。“最大允许误差”,就是误差范围。以上说法,符合误差理论的通常习惯。
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【引文】 [8]的条款
7. 2. 2. 4 频率测量误差的检定
检定过程中,被检微波频率计数器分辨力设置在最高挡,合成信号发生器输出频率调至各频段频率测量上限, 信号电平调至0dBm ,取3 次频率测量的算术平均值f 作为频率测量结果,按式(2) 计算频率测量误差。
Δf = f – fo (2)
式中:
Δf 频率测量误差,Hz;
f 频率测量结果,Hz;
fo 合成信号发生器输出频率值,Hz。
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【史评】
从5.2的频率误差范围定义,到7.2.2.4的误差值测量计算,讲的都是误差、误差范围(最大允许误差的绝对值),而不用不确定度表达指标,不进行不确定度评定。本文所指的八项规章都是这样的。
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(二)抵制不确定度论的“准确度定性说”,用准确度当定量的性能指标。
人所共知,GUM与VIM都规定:准确度是定性的,不能给出数值。
频率计量的八项规章,却一律把准确度当定量的指标。这是抵制不确定度论的明显的标志,是重要的举措。其总代表是[1]《JJF1180-2007 时间频率计量名词术语》
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【引文】规章[1]条款
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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【史评】
《JJF1180-2007 时间频率计量名词术语》给出频率准确度的定义,用定量的表达,这是其他七项规程一律用准确度当性能指标的基础。主起草人马凤鸣先生,功不可灭。
有人说,马氏此举不当;我则认为马氏有理、有功。以下是我的网上文章的论述
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准确度定性说的根源与目的
真值、误差、准确度,这三大概念,是误差理论的核心概念。不确定度论一出世,为给自己的存在找理由,便肆意诬陷这三个概念。“真值不可知”,第一;“误差不可求”第二;第三点:准确度是定性的,不能用数字表达。
不确定度论如此对待学术问题,在科学史上是少见的。不是讲理,而是诬陷。其实,人们易于看穿这个鬼把戏,不确定度论本来没有什么货色,测量计量领域的问题,误差理论本可以顺利地解决,不确定度这一套实际是多余的,于是不确定度论的炮制者们就硬编理由,说准确度是定性的(定性就是不能用数字表达,由此就说该用可定量的不确定度),这是编造的瞎话之一。可悲的是,不符合客观的东西,编瞎话编不周全,于是,矛盾多多、问题多多,笔者的揭露,竟已写短文百余篇。那些不确定度的拥护者们,你们谁又能回答这些质疑呢?不确定度论有那么多弊病,掩盖是掩盖不了的。纸包不住火。
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准确度定性说违反中国国家标准与国际标准
准确度是定量的,这有国家标准与世界标准的规定。
有人说:JJF1180作为专业的规范违反计量界的总规范JJF1001。应该说明,正是JJF1001鹦鹉学舌,说准确度是定性的,这就违反了中华人民共和国国家标准,违反了ISO国际标准。
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A 中华人民共和国国家标准 《GB/T 6379.1-2004测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)第一部分:总则与定义》对应国际标准《ISO 5725-1:1994》
3.6 准确度(accuracy)
测试结果与接受参照值间的一致程度。
注2 :术语准确度,当用于一组测试结果时,由随机误差分量和系统误差即偏倚分量组成。
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B 中华人民共和国国家标准 《GB/T 6379.6-2004 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)第六部分:准确度值的实际应用》对应国际标准《ISO 5725-6:1994》
1 范围
1.1 GB/T6379本部分的目的是说明能应用准确度数据的各种不同的实际情形。
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中国国家标准GB/6373,以及对应的国际标准ISO5725,规定准确度由随机误差与系统误差构成。随机误差与系统误差都是定量的,准确度必然是定量的。此标准的第6部分(单列一项标准),专门讲准确度值的实际应用,这就说明准确度必是有“值”的,准确度必是定量的。
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不确定度论之准确度定性说,违背中国标准和国际标准。如果论权力等级, JJF该服从GB。至于ISO,今日东明日西,有失体面。当然,老史志在追求真理,并不顾虑权势。谁都比我权力大,我只服从正确的。我的天职是揭发错误。
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(三)合格性判别中的待定区是标准的误差范围,而不是U95。
八项规章都有明确规定,准确性检定,标准的准确度要比被检仪器高一个量级(10倍),稳定度检定,标准的稳定度指标要比被检仪器的稳定度高3倍。由是,计量的误差,前者小于被检仪器的1/10,后者小于检定对象的1/18(均方合成),都可忽略。如顾及待定区,宽度是标准的误差范围,而不是U95。不评定U95,不存在判别式之标准项混入被检仪器性能的错误。
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(四)名称叫“不确定度”,而其内容是“阿仑标准频差”
有人说,JJF1180有“不确定度”,从而推断说主起草人马凤鸣是赞成不确定度的。我好生奇怪,难道马氏也掉在不确定度的坑里了?这几天查阅各项检定规程,却得到相反的结果。原来,上述规程中也偶用“不确定度”,是什么东西呢?且看:
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【引文】引自[6]《JJG545-2006 频标比对器检定规程》
6.2.8 比对不确定度的检定
比对不确定度检定方法用自相关原理,即同一信号加到参考和被测输入端。输入频率为1MHz .
【史评】
规程要求按(5)式计算比对器的不确定度。(5)式正是阿仑标准偏差的表达式。原来比对器的不确定度是阿仑偏差。
哈哈!原来马凤鸣先生所说的比对器的不确定度,竟是阿仑标准偏差,而不是GUM的不确定度!
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(五)A类不确定度评定,用单值的σ,而不除以根号N。
本文所指的八项规章之一的[7]《JJG349-2014 通用计数器检定规程》有个已被代换的版本是[7附]《JJG349-2001 通用计数器检定规程》。旧版的2001版有个附录讲不确定度评定。
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【引文】摘自[7附]
《JJG349-2001 通用计数器检定规程》
附录B 晶体振荡器的测量结果的不确定度评定
B3 输入量的标准不确定度评定
B.3.2.2 来源于被测量晶体震荡器的测量不重复性,可通过连续测量得到的测量列,采用A类评定方法进行不确定度评定。
连续测量10次得到测量列:5000000.Hz后的尾数
.0149// .0146// .0147// .0149// .0146// .0150// .0148// .0146// .0151// .0145
平均值为 5000000.01477Hz
将数据代入贝塞尔公式计算,得s =0.0002 Hz
所以μ(δ2) = s/5MHz =4E-11
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【史评】
1 这份检定规程,不是国家计量院的人起草的。2001年,适逢推行不确定度论的高潮期,起草人虽然没在正文中用不确定度评定,却在附录中,讲述了对晶振的测量结果的不确定度评定。这在时频界是极少有的,但毕竟是用了,也算不确定度论在时频界的一次表演。可是,这位起草人,用标准偏差代替阿仑偏差来表达分散性,把它叫做“不确定度”,却没按A类不确定度评定的方式办理,没有除以根号N(即根号10)。即比“A类不确定度”大3倍多。事情很明白,这里处理的是统计变量的测量,必须用单值的西格玛来表征分散性(稳定性),而不能除以根号N,这就抵制了A类评定除以根号N的作法。
2 此规程的这个附录B,在2011版的《JJG349-2014 通用计数器检定规程》中,已取消。这样,在本文所列的有效的八项频率计量的规章中,就彻底没有GUM的不确定度了。
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