频率计量的八项规章共同抵制不确定度论...

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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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本文的主题，不是规矩湾的由于误读而导致的糊涂，因为这已是本栏目参加讨论者的有目共睹；本文的意思是说明，规矩湾的糊涂，正是来自不确定度论。规矩湾只是受害者之一。为什么这样说呢？

这段话包含明显逻辑错误，规矩湾的糊涂，怎么就来自不确定度，不能因为一个人算术不清楚就否定了整个算术教育，苹果手机也有返修率，再好的工厂也不能保证所有产品都是优等品

连【测量结果完整的报告方式Y＝y±U，k＝2】中小写y的含义都信口胡说的人来长论“测量不确定度”是比较可悲的！

稍有点专业常识的人对“测量结果报告”中“被测量的估计值”的含义是很清楚的——那就是测量者在报告该“测量结果”时，尽其所能给出的“被测量的最佳估计值”【测量者认为是“最佳”的！】，这个值是“测量结果”的主体，一定是要在报告该“测量结果”时给出的！绝不会像某人胡说的那样需“找上级”才知道！..... 这个“被测量的最佳估计值”的具体“取法”可能会因形情不同而稍有异处：（1）对于一般的单次测量结果，它通常就是仪器的直接“测得值”，如果有可靠的修正依据，就会取“修正过的值”。（2）对于近似常量的多次测量结果，它通常就取仪器的多次直接“测得值”的“平均值”，如果有可靠的修正依据，会换成“修正过的平均值”；..... 其“要义”是“测量结果”的“报告者”确实认为它是“最佳估计值”——可能最接近“真值”的“值”——以他当前的能力，找不到更接近“真值”的“值”了！。这些由测量者根据具体情况报告的“被测量的最佳估计值”在一般表述中称作“测得值”是行家都懂的——通过“测量”得到的“被测量的最佳估计值”，不会瞎抠字眼而让“不确定度”因此蒙羞。不过，此例的另一方面也表明：现行的相关“规、章”真有不够严谨的地方。

这个东西根本没有必要证明，也没必要推导，所以JJF 1094 根本没有必要给出过程，这里只是用算术表达出来了，大多对不确定度和误差理论有粗浅了解的人不用半个小时就可表达出来，这太简单了

不确定度的真值所在的区间，是y±U;误差理论的区间是y±R,二者之区别仅仅是包含概率。如果指同一概率，那就二者同一了。所以我说：这是鸠占鹊巢。

先生多次声称不确定度逻辑混乱、四不象、混沌体、糊涂帐，那U和R就有本质不同，怎么可能“如果指同一概率，那就二者同一了”

y=x0+Δx=z+Δx(标)+Δx= z+Δ  (y是测量值、x0是参考值、Δx偏移量、z是真值、Δx（标）是计量标准偏移量，z存在，Δ是误差，否则，这里只是概念性的)

以最佳估计y和U95给出测量结果，被测量Y以95%的概率存在于y-U95～y+U95内，被测量真值为z，真Y在区间z±MPEV内为合格

当Y＞Z时，y+U95≤z+MPEV→ z+Δx(标)+Δx+U95≤z+MPEV→+Δx(标)+Δx≤MPEV-U95→Δ≤MPEV-U95   （1）

当Y＜Z时，y-U95≥z-MPEV→ z+Δx(标)+Δx-U95≥z-MPEV→+Δx(标)+Δx≥-(MPEV-U95)→-Δ≤MPEV-U95    →︱Δ︱≤MPEV-U95      （2）

（1）+（2）→︱Δ︱≤MPEV-U95

【以最佳估计y和U95给出测量结果，被测量Y以95%的概率存在于y-U95～y+U95内，被测量真值为z，真Y在区间z±MPEV内为合格】

其中的“真Y”是什么？

其中的“被测量Y”又是什么呢？ 它与“被测量真值z”是什么关系呢？

若推行者自己胡绕，便不怪史先生抵制了！

史先生8#的论述，概念是非常清晰的。与正常的“不确定度”表述之分歧，仅在“R(标)”与“U95”的取舍而已，若其中的“U95”只包含检定方法的影响（其中所用标准是主要因素），相信史先生便不会如此抵制了？...若其中的“U95”是如许多“实例”中的那么“笼统”，则史先生的抵制非常在理！

所有专业，99.9%的JJG 不会附上不确定度评定， 莫非这些都是在抵制不确定度，这个问题甚至不用思考

　　1.“讲究测量误差，实测后计算误差”，史老师的这句话一点都没有错，这是测量活动应该做的工作，这是在做必要的准确性评判工作，但做准确性评判并不等于说不讲“测量不确定度”，不搞不确定度评定了。
　　频率测量误差或频率测量最大允许误差MPE=±(A×f ＋δ)，和频率测量误差的检定过程中，取3次频率测量的算术平均值f 作为频率测量结果，按Δf=f– fo 计算频率测量误差。都是为了说明被检频率偏离频率真值或参考值（约定真值 fo）的程度，都定量表述被测频率的“准确性”，不能因为它没涉及频率或频率误差的MPE或Δf测量结果的可信性（或称可靠性）或不确定度，就得出它反对讲“测量不确定度”，反对搞不确定度评定的结论，也不能因此而将“未讲”、“未搞”说成是“不讲”、“不搞”。
　　2.“准确度”术语是“定性”的，这是计量通用术语定义的规定，不是不确定度理论的规定，误差理论和不确定度理论都遵守“通用”计量术语的规定。
　　术语“准确度”是VIM和JJF1001给出的定义，VIM和JJF1001是国际国内关于“通用”计量术语定义的标准，都不是关于不确定度评定的标准或规范，把“准确度”定义为定性表述的术语“归罪于”“不确定度”，这有失公正，是一种“冤案”。
　　GB/T6379.1定义“准确度”为“测试结果与接受参照值间的一致程度”，与VIM和JJF1001给“准确度”的定义“被测量的测得值与其真值间的一致程度”并无本质区别，“参照值”其实就是指“约定真值”。通用计量术语标准明确规定了“一致程度”是“定性的”而不是“定量的”。GB/T6379.1也以注的形式说，在“用于一组测量结果时”准确度才是“由随机误差分量和系统误差即偏倚分量组成”，随机误差和系统误差性质不同，将两个性质不同的东西合成能否成为“定量的”值需要商讨，这种“合成”其实是指综合作用的效果，这个效果也是“定性的”。在用于一个测量结果时则更是定性的。
　　3.合格性判别中的待定区是标准的误差范围，而不是不确定度U，史老师所说的这是真理。判别被测量的合格性是误差或误差范围的职责，不是不确定度的职责。因此，不确定度从不声称自己用于被测量的合格性判别，只声称用于判别该测量结果是否可用，或判别用该测量结果判定被测对象合格与否是否可被采信。只有用不确定度判别可被采信的测量结果，才能进一步将该测量结果用于被测量的合格性判别。
　　4.JJF1180的第3.55条所给“比对不确定度”的定义是“频标比对器对测量结果引入的测量误差范围，也称为比对器引入的测量不确定度”。这个定义是对的。但JJG545-2006偷换了术语“不确定度”概念，虽然使用了“不确定度”名称，骨子里却仍是JJG545-1988的“比对精度”。“不确定度”是测量（检定）结果的特性，不是测量设备的特性，因此无法对其“检定”。“不确定度”是凭检定过程的信息估计得到，凭检定无法得到，检定只能得到检定结果和检定结果的误差，得不到不确定度。所以史老师说“比对器的不确定度是阿仑偏差”，一语道破天机。“偏差”不是“不确定度”，JJG545偷换了概念，错用了“不确定度”这个术语。
　　5.不确定度的A类评定，用单值的σ还是要除以根号N，要看获得的测量结果是单次测量的结果还是N次重复测量的平均值。前者的不确定度用单值的σ，N次重复测量的平均值作为测量结果，其不确定度用σ/√N。
　　JJG349-2001用附录给出了“频率测量结果的不确定度评定”示例，起草班子用心是良苦的，大的方向和方法也是正确的。其不确定度的A类评定错了，错就错在测量模型就写错了。“附录”的测量模型是A＝As＋δ，而5.2.4条规定的频率测量的检定测量模型是公式（1） Δf＝f(均)/f0－1，两个测量模型相差甚远。且该条明确规定f(均)是“3次”测量的平均值，即实际测量次数N＝3。即便重复性实验次数n＝10，得到实验标准差σ后，标准不确定度分量也应该是σ/√3，不能是σ，当然也不能是σ/√10。

　　误差理论认为，“合格性判别的标准项是被检仪器的误差范围减计量标准的误差范围”，这一点都不假，但前提条件是“计量标准的误差范围”相对于“被检仪器的误差范围”不能忽略不计。当两者相比后者可以忽略不计时，被检仪器合格性判别的标准就是“被检仪器的误差范围”而不必与计量标准的误差范围相减。日常检定中，严格遵守检定规程规定方法检定时，毫无疑问没有一个检定员不是直接用规程规定的被检仪器的误差范围作为评判其合格性标准的，没有一人用“被检仪器的误差范围减计量标准的误差范围”评判被检仪器的合格性。
　　不确定度论认为合格性判别的标准项是被检仪器的误差范围减U95，与上面的说法的确“这是显然不同的”。上面所说被检仪器合格性判别标准的两种情况，都是检定结果可信性满足U≤MPEV/3时的条件下。当被检仪器合格性判别标准确定后，如果检定方法或检定结果自身的可信性欠缺（不满足U≤MPEV/3）而尚不至于完全不能采信（U＞MPEV）时，为节约检定成本（不重新检定）而又不至于因误判带来重大风险，对上述已确定的被检仪器合格性判别标准应进行一个妥善技术处理，处理方法就是在已确定的判别标准基础上再压缩一个U。
　　我说“不确定度从不声称自己用于被测量的合格性判别”，是因为只是在U＞MPEV/3～MPEV之间时用U对被检仪器合格性判别标准进行一个压缩，压缩后的值只不过是修正后的合格性判别标准，它仍然还是被检对象合格性判别标准。所以，仍是用合格性判别标准评判被检仪器的合格性，不确定度并不用于被检仪器的合格性评判，不确定度评判的也仍然只是测量结果的“可信性”。即不确定度的用法是作如下评判和决策：
　　① U≤MPEV/3的测量结果完全可信，直接用被检仪器检定规程规定的最大允许误差绝对值MPEV作为被检仪器合格性评判标准；
　　② U＞MPEV/3～MPEV之间时的测量结果可信性不足，被检仪器合格性判别标准压缩至(MPEV－U)，用修正（压缩）后的最大允许误差绝对值(MPEV－U)作为被检仪器合格性评判标准；
　　③ U＞MPEV时测量结果完全不可信而无法使用，必须废弃该测量结果，必须要求测量（含检定）人员更换方法重新检测。
　　所以说不确定度U并不用于被测对象的合格性判别，只用于测量结果（含检定结果）是否可信或是否可用的判别，只是在测量结果处于可信不可信之间时，为节约检测成本用来修正（压缩）被检对象合格性判别标准，以确保在使用该测量结果造成的误判不至于产生巨大风险。如果“计量标准的误差范围”相对于“被检仪器的误差范围”不能忽略不计，而确定了合格性判别标准为“被检仪器的误差范围减计量标准的误差范围”，记为MPEV′，当 U＞MPEV′/3～MPEV′之间时，同样判定测量结果可信性不足，被检仪器合格性判别标准同样需压缩至(MPEV′－U)后用于被检仪器合格性评判。