论不确定度区间公式(5)
——统计变量与真值群
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史锦顺
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(一)不确定度理论的处理对象,包括统计变量
GUM符号表
Xi 与被测量Y有关的第i个输入量。
注:Xi 可以是物理量或随机变量。
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GUM 4.1.1
很多情况下,不能直接测得被测量Y,而是由N个其他量X1,X2,…,XN通过函数关系f来确定
Y=f(X1,X2,…,XN)
注:1为了节省符号,对物理量(被测量)和代表该量可能观测到的随机变量,在本导则中使用同一符号。
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由上可知:不确定度理论所处理的测量,被测量既包括常量(真值唯一的物理量),也包含变量,即统计变量。
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(二)不确定度区间包含真值群
《JCGM 200-2012》
2.26 (3.9) measurement uncertainty
non-negative parameter characterizing the dispersion of the quantity values being attributed to a measurand, based on the information used
2.26 测量不确定度
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。
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NOTE 2 The parameter may be, for example, a standard deviation called standard measurement uncertainty (or a specified multiple of it), or the half-width of an interval, having a stated coverage probability.
此参数可以是诸如称为标准不确定度的标准偏差(或其特定倍数)或是说明了包含概率的区间半宽度。
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2.36 coverage interval
interval containing the set of true quantity values of a measurand with a stated probability, based on the information available
2.36 包含区间
基于可利用的信息而确定的区间,此区间以指定概率包含被测量的真值群。
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2.37 coverage probability
probability that the set of true quantity values of a measurand is contained within a specified coverage interval
2.37 包含概率
在指定的包含区间内,包含被测量真值群的概率。
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由上,不确定度区间包含有真值群。
误差理论的量值区间中,包含真值,但真值是唯一的,区间限定该真值存在的范围。
不确定度理论的区间中,既包含一个群体——真值群,也包括真值群可能占而未占的区间(误差区间)。总之,不确定度区间由量值群区间与测量误差区间共同构成。
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(三)不确定度理论的测量是混合测量
通常测量分两类:基础测量与统计测量。
基础测量的被测量为常量或慢变化量,满足如下条件:
Δ(变) << Δ(测) (1)
统计测量的被测量是统计变量,满足如下条件:
Δ(测) << Δ(变) (2)
其中Δ(变)是被测量的变化; Δ(测)是测量仪器的误差。
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基础测量,被测量是常量,有唯一真值,表征量是仪器误差,用平均值的西格玛,即西格玛要除以根号N。可以剔除异常数据。
统计测量,被测量是统计变量,测量仪器误差可略,测得值各个是真值,真值蜕化为量值,被测量是个量值群(真值群)。表征量是被测量的分散性(稳定性),用单值的西格玛,不准除以根号N。不能剔除异常数据。
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不满足公式(1)、公式(2)两个条件的测量,是混合测量。混合测量还可以理解为是既包括基础测量、也包括统计测量的测量。
混合测量的特点:被测量的变化与测量仪器误差这二者,都不能忽略。也就是说:测得值的变化,既包含被测量的变化,又包含测量仪器误差。对混合测量,没有合理的处理方式,通常要避开。较好的方法是选用档次较高的测量仪器,使其成为统计测量。时频测量与计量,天天都这样做,早已是常规,早已是常识。
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本文(一)指出:不确定度理论的处理对象,包括统计变量;本文(二)指出:不确定度区间包含真值群。据此,笔者判断:不确定度理论针对的对象,是混合测量。这是不确定度理论错误多多的根源,是不确定度评定弊病多多的根源,是不确定度推广以来的一切混沌、混淆的根源。在混合测量中打转转,导致不确定度理论与不确定度评定没有出路。
一旦理清问题,避开混合测量,也就没有不确定度论存在的土壤,不确定度论也就消亡了。
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