接 1# 史锦顺 文
(四)误差理论的人、绳、狗模型
在误差理论中,误差元是测得值减真值,随机误差元构成随机误差范围,再与诸系统误差合成误差范围。合成误差的最大绝对值叫误差限,误差限就是包含区间的半宽。以真值为中心,以误差限为半径画个圈,就是误差范围。一台高等级的计量标准被几台普通的同规格的测量仪器测量,测得值将在以标准的标称值(相对真值)为中心、以误差限为半径的圈中;反过来,以测得值为中心,以误差限为半径画个圈,就一定包含真值。此圈与过圆心的数轴的交点,是包含区间的界限。在已知包含区间大小的条件下,第一,以真值为中心,则测得值在包含区间内;第二,以测得值为中心,则真值在包含区间内。这第二点对测量十分重要,是误差理论的核心,也是测量学的根本点。
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测量的目的是求得真值,但测量仪器有误差,真值得不到,得到的是测得值,并且知道真值在以测得值为中心的、以误差限为半宽的包含区间中。这样,测量就得到了关于真值的信息。包含区间越小,就是测得值与真值的差距越小,也就是越准确。测量的可实现的目的是获得准确度够格的测得值。得到测得值,准确度满足使用要求,也就达到了测量的目的。
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测量计量学,归根到底,就是讲真值、测得值和误差范围(误差限,即包含区间半宽)。在误差理论中,这三者的关系很清楚。这好比人牵着几只狗。人是真值,狗是测得值,绳长是误差限,狗与人的距离是误差元。误差限(绳长)是特定的,而误差元(人狗距离)是小于误差限的任意值。
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一次测量,有10个测得值,误差限是8米。这好比人用8米长的绳子10条,牵着10只狗。人站在那里,绳子限制了狗的活动范围,狗必定在以人为中心的、半径为8米的圈内。若牵狗人为逃避警察追捕而穿着隐身服,别人看不见人,而只能见到狗。抓捕牵狗人的警察一旦知道这种人狗关系,于是用半径为8米的网,以任何一只狗为中心抛网,必将套住牵狗人。
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以上讲的误差理论的人、绳、狗模型,是针对基础测量而言的。而统计测量是另一种情况。统计测量的条件是测量误差远远小于被测量本身的变化。测得值就是真值。这时恰当的的比喻是人抱着狗,而活动在舞台上。人是真值,测得值是狗,人狗距离可略。舞台是包含区间,包含着人,也就包含着狗。
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把测量区分为基础测量(常量测量)和统计测量(变量测量),包含区间的概念很清楚。对基础测量,以真值为中心,包含区间包含着可能出现的测得值;以任一测得值为中心,包含区间必包含着真值。在统计测量中,量本身在变,测得值的包含区间,就是量值(真值)本身的变化区间。
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(五)VIM 2008版包含区间置疑
上段讲的是误差理论的人、绳、狗模型。其核心是绳子连着人和狗,就是误差联系着真值和测得值。而不确定度论的模型呢?
不确定度的定义很明确,是讲分散性。测得值比做狗,偏差比做绳,则10个测得值就像10只狗。10条绳,绳子一端连着狗,另一端连在一起。绳长8米,狗间距离的最大值是16米。就是说,所有狗在直径为16米的圈内。但是,能找到人吗?找不到,因为没说明绳子另一端是人,绳的另一端可能是木桩子,也可能仅是一个结。也就是说不确定度论中,测得值与真值没关系。
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不确定度论回避真值概念,不给出测得值与真值间的关系,是没法由测得值而得知真值的。
VIM 说包含区间包含真值,而不讲如何才能包含真值;那个真值恰似“天上掉下个林妹妹。”
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不确定度论不提真值,不设立测得值与真值的关系量,又不分常量测量与变量测量,是谈不清包含区间这个概念的。说包含区间包含真值,但没法说明是怎样包含的。谁能说清楚,请试试看。
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