《史氏测量计量学说》征求意见稿(9)
史锦顺
第9章 计量新说
计量的宗旨是量值的准确一致。计量机构的任务是:建立计量基准标准,并形成体系;进行量值传递,保证测量仪器准确。主要方式是检定。各种实用的测量仪器(示教仪器除外),都要按时送检。本章所论,主要是针对以合格性判别为直接目标的检定。
1 计量标准
计量依靠计量标准。
计量标准有标称值与准确度两项标志。
计量规范《JJF1180-2007时间频率计量名词术语及定义》鉴于标准标称值的重要性,把标称值作为定义准确度的比较标准,是有见识的。但把标称值说成是“纸面值”,没有触及标称值的本质。
基准是复现单位定义值的装置。基准的实际值与标称值的偏差,构成基准的不准确度(误差范围)。这里的“标称值”指的是单位的定义值或根据定义值得到的计算值。这是国际计量大会的约定值。标准的标称值,同样也可以理解为是定义值。
在论及基准、标准的性能时,标称值是定义值,真值是实际值。标准的真值比标称值低一个档次。
在计量中,对被检仪器起物理作用的是标准的真值,而人们只知道标准的标称值与误差范围。于是人们又把标准的标称值看成是人们对标准量值的认定。在对检定的分析中,同一级量,标称值是比真值低一个档次的相对真值。
在基准标准的定义中,偏差元是真值减标称值;而在计量实用中,标准的误差元是标称值减真值。偏差元与误差元,差个正负号。
其实,误差的概念是差距,类似于距离,正负号是必须去掉的。实用的是误差范围,正负号在取绝对值时消失了,因此没有矛盾。如果进行修正,则要严格注意这个正负号。
测量实践中,主要用测得值这个概念,有时也叫示值。有些有刻度的仪表,把刻度值也称为“标称值”,不妥。为使称呼意义明确,刻度值应按其实际作用称为“示值”,就是测得值。由此,测量仪器示值不该叫标称值。
2 计量的误差
计量的误差公式推导如下。
必须认清:求什么,用什么,靠什么,得什么。物理公式必须物理意义确切。物理公式必须是意义明确的“构成公式”。
测量是用测量仪器测量被测量,以求得被测量的值。而检定是用被检仪器来测量已知量值的标准,以求得测量仪器的误差,看是否合格。检定是测量的逆操作。测量仪器的误差,是检定的认识对象。检定的目的是求得仪器的误差,必须是测得值与被测量真值之差,而得到的是测得值与标准标称值之差;对计量本身的误差分析,就是求这二者的差别。
设测得值为Ym,计量标准的标称值为B,标准的真值为Y;仪器的误差元(以真值为参考)为r(仪),检定得到的仪器测得值与标准的标称值之差值为r(示),标准的误差元为r(标)。
1 要得到的测量仪器的误差元为:
r(仪) = Ym – Y (9.1)
2 检定得到仪器的视在误差元为:
r(实验) = Ym – B (9.2)
3 标准的误差元为
r(标) = B–Y
4 (9.2)与(9.1)之差是计量误差元:
r(计) = r(实验) – r(仪) =(Ym-B)-(Ym-Y)
=(Y–B)
= - r(标) (9.3)
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) (9.4)
(9.4)式是计量误差的基本关系式,计量误差由标准(及其附件)的误差范围决定。计量误差与被检仪器的误差因素无关。
3 计量的资格
公式(9.4)指出:计量的误差取决于所用计量标准的误差。因此,要选用误差范围足够小的标准。标准的误差范围与被检仪器的误差范围指标之比要小于等于q;q值通常取1/4,时频计量q取值为1/10。当前我国多数计量项目取q值为1/3,偏大。
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