史锦顺
-
客观世界存在的量,有常量和变量。变量有慢变化量和快变化量。
被测量的变化远小于测量仪器误差的测量是基础测量(被测量是常量或慢变化量);测量仪器误差远小于被测量变化的测量是统计测量(快变化量测量)。
凡用测量仪器进行测量的地方,总是离不开测量仪器分辨力的限制,因此表达任何测量结果,都不可忘了分辨力。
测量直接得到的是测得值,测得值可能很小,甚至为零,但测得值加减误差范围才是测量结果。对测量的完整表达必须是测量结果。测量结果表达必须包括分辨力。
给出任何单项测量结果、综合测量结果、总测量结果,都要包含分辨力。给出任何项的测量结果,如果小于分辨力,都是不对的。
-
(一)测量重复性,显示都是一个数的情况
1980年代,一位技术人员研制一台高稳晶振,他用一台进口频率计测量晶振的稳定性,1秒采样,测量100个数,示值都是5000000Hz, 代入贝塞尔公式,计算结果为零,代入阿仑方差公式计算,计算结果也为零。找我问该如何表达晶振的频率稳定度。我告诉他:频率计的分辨力,秒采样是1赫,你能得知的最小变化量1赫兹,因此只能说此晶振的稳定度是2E-7。当然,这是计数式频率计分辨力太低造成的,你的晶振的稳定性可能高得多,而用频率计测量,分辨不出来。他说:我用公式算就是西格玛为零吗,难道公式不能用?我说:你的每个测得值的误差都可能是正1或负1,你把示值与误差一起代入公式,结果就是正1,除以5E6,就是2E-7。公式没错,是你忘了示值本身的分辨力。
此例的正确表达:变化量的测得值0Hz,而测量仪器分辨力是1Hz,测量结果应为
Δf =0Hz±1Hz
-
此测量分辨率太低,要另选测量仪器。用频标比对器(倍乘20000倍)用计算计数器(分辨力0.01赫),于是分辨力提高2E5倍,秒采样测量分辨力达到1E-13,这样才能测量高稳晶振的稳定度。
要测量 量的变化,数值式仪表必须有3个字以上的变化才能测量,否则就被分辨力所掩盖。
-
(二)示值等于标准值的情况
网上讨论,曾有一例,大致是说用卡尺、千分尺与比长仪测量一长度。用卡尺量,得10.00mm;用千分尺量得10.010mm,用比长仪量得10.0000mm。因比长仪误差很小,测得值可视为真值,于是,卡尺的误差为0,千分尺的误差为0.10mm.
以上表达法就是忘了分辨力的作用。设卡尺的分辨力是0.05mm,而千分尺的分辨力是0.005mm,两个测量结果的表达应为:
卡尺: L=10.00mm±0.05mm
千分尺: L=10.010mm±0.005mm
说“卡尺误差为零”,是不对的,是忘了分辨力的作用。任何测量的结果,误差都不可能是零。因为测量仪器必定受分辨力的限制。严格地说,用于分析的误差元等于测得值减真值,而用于表达测量的结果的,必须是“测量结果”,是测得值加减误差范围。什么时候都不能说“测量误差为零”这样的不妥当的话。
-
(接下页)- |