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不确定度评定的十条弊病(4)
——基本公式错误
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史锦顺
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6 不确定评定基本公式错误
笔者认为：不确定度评定的基本公式是错误的。
推行不确定度论以来，不确定度评定用得最多的场合是检定装置的评定。国外常称为校准评定。以下统称为“计量评定”。
已发表的大量的不确定度样板评定，基本是计量评定。我认为：计量评定模型错位，误导对单元量微分，所求得的用于计算的基本公式是错误的。
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（一）不确定度计量评定所本公式
不确定度评定的基本方法是对测得值函数作泰勒展开。
欧洲的样板评定，直接写出偏差公式，这是测得值函数泰勒展开的简化形式。
中国的样板评定，与国际上的通用方式是一致的。
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不确定度计量评定的基本公式（又称数学模型）是
EX= X―B （1）
EX(0)+ ΔEX = X(0) + ΔX(分辨)+ ΔX(重复)+ ΔX(其他)―[B(0) +ΔB(标)]
ΔEX =ΔX(分辨)+ ΔX(重复)+ ΔX(其他) ―ΔB(标) （2）
X是仪器示值，B是标准量，EX是差值，加（0）表示无误差时的量。
ΔEX 是要评定的不确定度（元），ΔX(分辨)表示被检仪器分辨力因素，ΔX(重复)表示“用测量仪器测量计量标准”时读数的重复性，ΔX(其他)是被检仪器其他因素的影响；ΔB(标)是标准的误差。
依据（2）式进行不确定度评定，是当前计量不确定度评定的常规。中国的评定如此，欧洲的评定也是如此。其本质就是GUM的泰勒展开法。
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（二）计量的不确定度评定是错误的
史锦顺判断：不确定度理论的计量评定是错误的。
1 被测仪器的误差因素，包括ΔX(分辨)，ΔX(重复)，ΔX(其他)都必然体现在测量仪器的示值X与标准的标称值B的差值之中。不该对测得值X作拆分。
2 在检定工作中，拆分的作用是重计（与指标的内容重复）。
3 在标准考核中，拆分的作用是错计：ΔX(分辨)、ΔX(重复)、ΔX(其他)是计量的对象，把它们算在检定能力上，是错计。
4 公式（2）式混淆了对象与手段的关系。
5 公式（2）不是物理意义确切的计量误差的构成式。用（2）式考究计量问题，是基本公式错误。
基于（2）式的评定，都错了。例如欧洲游标卡尺校准不确定度评定（见附录一）。数字电压表校准不确定度评定（见附录二）。
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（三）不确定度计量评定的公式错误剖析
（1）误差理论意义下的检定误差分析
这里先讲一下误差理论指导下的计量误差分析。
检定是计量的主要形式。计量工作者都懂得，计量误差就是标准的误差（当标准有辅助装置时，其误差要计入到标准的误差中），检定必须选用误差范围比被检仪器误差范围小到1/4(有些取1/3，而时频计量要求取1/10)的计量标准。
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计量的目的是确定被检仪器的误差。计量的误差就是确定被检仪器误差时的误差。
检定的误差公式上节已详细推导，这里更简明地推导如下。
设测得值为X，标准的标称值为B。
设仪器的“真误差元”（以真值为参考）为r(仪)，r(仪) = X―Z；检定得到的仪器测得值与标准的标称值之差值为r(示)，r(示) = X―B，是计量中测得的“视在误差元”。计量标准的标称值为B，标准的真值为Z，标准的误差元为r(标)，r(标) = Z―B。
“视在误差元”与仪器的“真误差元”之差，就是计量的误差元r(计)。
r(计) = r(示) ― r(仪)
= X―B ―（X―Z）
= Z―B
= r(标)
误差范围是误差元的绝对值的最大可能值。误差范围关系为：
│r(计) │max = │r(标) │max
即有
R(计) = R(标) （3）
式（3）是计量误差的基本关系式，计量误差由标准的误差决定。计量误差与被检仪器的误差因素无关。
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（2）“不确定度评定公式错误”剖析
式（2）是不确定度计量评定的基本公式。认识方式上，有如下问题：
1 没弄清“求什么”、“用什么”；不懂哪些是该有的来源量。
2 基本公式不是物理公式的结构式。
3 错误地拆分测得值函数。
4 混淆对象与手段。不确定度评定混淆对象与手段，把被检仪器的问题赖在检定装置上，这是不确定度计量评定的致命伤。
5 搞理论的不联系实际，所设计的评定方法，实际上行不通。
本文附录给出的“游标卡尺校准评定”的例子，很典型地说明不确定度评定的错误与脱离实际。欧洲的权威评定，中国合格性国家认可委员会引用为评定指南，计量院专家写书推荐。多么隆重。结果竟是不能用的瞎话。照此评定，全中国、全世界的游标卡尺都不合格。谁还能相信这种评定？
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不确定度评定的基本公式错误，是根本性的错误。
国家质检总局已通知简化26个项目的不确定度评定。这是正确的，我举双手赞成。什么是简化？有网友问：这些项目简化了，对这些项目，可以不做不确定度评定吗？质检总局网上回答：“可以”。
那些还赞成不确定度论的人们，该认真地想一想。
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附录一 游标卡尺校准不确定度评定的模型与公式
中国合格性评定国家认可委员会 编译《校准领域测量不确定度评估指南》（cnas-GL09:2008）p42；倪育才：《实用不确定度评定》p150 例 游标卡尺的校准（根据欧洲认可合作组织提供的实例改写）。
一、测量原理
用一级钢量块作为工作标准校准游标卡尺。主尺的测量范围为150mm,主尺的分度间隔为1mm，游标的分度间隔为1/20mm,故读数分辨力是0.05mm.
用标称长度在（0.5--150）内不同长度的量块作为参考标准来校准卡尺的不同测量点，例如0mm,50mm,和150mm.但所选量块长度应使它们分别对应于不同的游标刻度，例如0.0mm,0.3mm,0.6mm和0.9mm。
本实例对用于外径测量的游标卡尺校准进行测量不确定度评定。校准点位150mm。-
二、数学模型
卡尺的示值误差Ex可表示为：
Ex=Lix-Ls+δLix+δLM+温度项 （附1）
式中：
Lix——卡尺的示值0
Ls——量块的长度
δLis——卡尺有限分辨力对测量结果的影响
δLM——机械效应，如测量力、阿贝误差、量爪测量面的平面度和平行度误差等对测量结果的影响
（下略）
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【史评】
这个评定样板，是欧洲合格性合作组织给出的，又经中国国家合格性认可委员会的推荐为“指南”，因此，权威性很高。倪育才的书也全文引用。吹得很高，实际是错误的。
1 胡乱估计
测量、计量是实验技术。测量靠仪器，计量靠标准。一切凭实测数据说话。计量是保证测量准确的社会行为，计量权威的基础，是实验事实、是测量结果。计量是社会公证：第一符合实际，第二符合法律，第三对用户负责，不把不合格的仪器误判成合格，第四对生产厂家负责，不把合格仪器误判为不合格。
中国合格性评定国家认可委员会所引用的欧洲合格性合作组织的样板评定，即倪书所引的不确定度评定的上述过程，主要部分δLM，纯属胡乱估计，是瞎编。
2 离奇的结果
本评定的最后结果是被检游标卡尺的示值误差为(0.10±0.06)mm，就是说，此游标卡尺的示值误差的可能值是0.04mm到0.16mm。也就是说，此卡尺示值误差的最大可能值为0.16mm。而我国的国家标准规定，此类卡尺的允许误差是±0.05mm。
卡尺国标与卡尺检定规程，都规定量程150毫米、分辨力0.05毫米的卡尺，最大允许误差是0.05毫米。而此例的评定结果却是示值误差最大可能为0.16毫米。竟相差3倍多。是产品真的不好，还是评定方法不对？我看是：1 瞎编数据；2 不确定度评定方法错误。根本就不能进行此种评定；照此评定法，就不会有任何一把卡尺合格。计量本身的不确定度已是0.06mm,而其误差最大允许值是0.05mm，二者之差已是负值，已没有合格的通道。
3 要害问题是抛开实测
此不确定度评定中，影响最大的项是第5项即机械效应项。
为什么估计量是±50μm？为什么不估计为10μm？又为什么不估计为100μm？大了小了，都是没有根据的废话。计量工作，居然编造数据，不仅无理，而且荒唐。如此荒唐的编造，竟成为中国国家合格性认可委员会的标准文件的样板，真让人没法说话……。
4 不合理的重复
测量的示值离散性、有限的分辨力、卡尺制造中的机械结构的不完善，这些因素的作用，必定表现在测量结果的偏离性与分散性上。也就是说被检仪器的各种误差因素的影响必将体现于它们引入的系统误差上与随机误差上。如果不体现在测量结果上，那就是没有这些因素的作用。虑及误差因素在某些点上可能相互抵消，那就要恰当选点、多选点，使其暴露（精密的测量仪器要进行重复测量）。总之要靠实测，实测的随机误差与系统误差，就是各种误差因素的最终效果。不能另行评定，第一，不实测而评定是瞎评；第二，另评定是重计。
抛开实测而讲究评估，是不确定度评定弊病的根源，是根本性的错误。误差理论讲究实测，一切凭数据说话；不确定度评定是评估，是脱离实际、否定个性的作法，能实际动手测量而空口搞估计，是思想路线的错误。这在计量历史上是一次大倒退。
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附录二 数字电压表校准的不确定度评定
引自：中国合格性评定国家认可委员会 编译《校准领域测量不确定度评估指南》p39 S9 手持式数字万用表 100伏 DC 点的校准；同文载于倪育才编著《实用测量不确定度评定》p178 实例J 手提式多用表 100伏 DC点的校准（根据欧洲认可合作组织提供的材料改写）
一、数学模型
待校准数字电压表的示值误差Ex可表示为：
Ex =Vix-Vs
考虑到数字多用表的有限分辨力对测量结果的影响以及作为参考标准的校准仪电压值漂移或不稳定对测量结果的影响，数学模型为
Ex = Vix – Vs + δVis – δVs
式中：
Vix——由数字多用表所测得的的电压值；
Vs——多功能校准仪输出电压，即校准中所用的参考标准；
δVis——数字多用表有限分辨力对测量结果的影响；
δVs——多功能校准仪电压值的综合影响（分项略）
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【史评】
本评定所用公式等同于（2）式。
ΔVis是数字多用表有限分辨力对测量结果的影响，它必然体现于示值中，这里的分析是重计。
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gxf3266364
发表于 2016-8-18 22:39:42
