崔伟群 发表于 2016-10-8 15:45
您提到我,我就试着回复一下:
1.如果不忽略实际工作中的任何影响因素,无论什么测量或计量,毫无例外每 …
–
论统计方式
–
史锦顺
–
纵横两种统计方式,是测量计量理论的关键性问题。我提议崔伟群先生来评论一下,其目的在于引起他的注意。看来,他并没认识到这个问题的重要性。
–
牛很大;牵着牛鼻子,就能控制它。不确定度论的理论、作法很多,但它的基本体系,却是建立在一个统计方式上。抓住这个统计方式,就抓住了不确定度论的要害。
崔先生表达过,不确定度的统计的基础,是一种情况,那就是“用许多台仪器测量同一个量”。这对我很有启发。必须面对的问题是:这符合测量计量的实际情况吗?
–
我认为:应用中的测量,是认识量值,仅仅是一种情况,那就是用一台仪器测量待测的量。精密测量,要进行多次重复测量。统计是针对多次重复测量进行的。在这种统计方式下,测量仪器的系统误差是恒值。系统误差没有分布,没有方差。
–
“为认知量值,用多台仪器测量同一个量”,是一种脱离客观实际的空想,是不存在的。不确定度理论建立在这个虚拟的基础上,说明不确定度的立论,没有客观根据,是不成立的。这是不确定度理论的致命伤。以下从统计学的观点出发,做进一步探讨。
–
(一)统计方式的定义
基础测量(经典测量),被测量是常量。
1)不确定度方式
不确定度论的统计方式,简称“不确定度方式”:用同一型号(同样规格)的多台(例如20台,下同)仪器测量同一被测量(常量)。
不确定度方式是各台仪器间的统计,称“台域统计”。统计平均、统计方差都是按各台仪器的台号展开。对时间轴来说,统计时刻是一个点,统计方向垂直于时间轴,是横向统计。
–
2)误差方式
误差理论的统计方式,简称“误差方式”:用一台仪器多次(例如20次)测量同一被测量(常量)。
误差方式的采样点对应时刻不同的各次测量,称“时域统计”。统计平均、统计方差都是按各次测量的顺序号展开。每次测量对应时间轴上的一个点,N次测量对应时间轴上的N个点。统计方向是沿时间轴方向,是纵向统计。
–
(二)统计的意义
统计的对象是随机变量。常值是随机变量的一个特定点。
1 求统计平均值
2 求标准偏差
3 求误差范围(误差绝对值的一定概率意义上的最大可能值)
4 基于误差量的绝对性和上限性,求误差合成的计算公式。要体现可能的抵消作用。
–
(三)统计试验与统计实践
常量的计算,按数学计算的规律进行。加、减、乘、除,乘方、开方……
统计变量的计算,要根据统计变量的规律进行。
统计试验,是通过采样,确定统计规律,确定统计特征值。
统计实践,利用统计试验中得到的规律与特征值进行计算。
–
统计试验必须与统计实践相符合,必须是同一方式。
–
测量计量的统计实践,是对重复测量的统计,是时域统计。测量计量的统计试验,必须是时域统计。这样,统计实验的特征值(及规律)才能在统计实践中有效,才能应用。
–
如果统计实践是一种方式,而统计试验是不同的另一种方式,那就犯了统计方式错位的错误。错位的统计,规律不符,特征值混淆,统计实验无效。
–
(四)几种情况分析
4.1 计量的重复测量与应用测量的重复测量
一台仪器,送计量部门计量。在计量中,因为有计量标准(标称值代表真值,由此而引入的计量误差可略)经重复测量,经统计计算,可以确定:
1)系统误差值
β = M平 – B
2)标准偏差σ
3)平均值的标准偏差σ平
4)随机误差范围3σ
5)仪器的误差范围(准确度,MPEV)
R仪 = √[β2+(3σ平)2+(3σ)2 ]
6)测定系统误差时的误差范围
R系 =√[(3σ平)2 + R标2 + 分辨力误差2 ]
–
计量中,对一台仪器进行重复测量,统计是时域统计。在该仪器的实际应用中,也是时域统计。二者的统计方式,都是“误差方式”,因此在计量中获得的特征值,都可以在应用中使用。注意有如下特点:
1)系统误差与随机误差,性质不同、作用不同、处理方式不同,不能混淆。
2)系统误差是恒值,没有方差(方差为零)。
3)系统误差可以修正;随机误差不能修正。
4)在误差合成中,系统误差的交叉系数的绝对值是1,对二、三项系统误差,合成公式应为“绝对和”,而不是“方和根”。
–
4.2 不确定度统计中,统计方式错位
对随机误差,不确定度理论把平均值的标准偏差定义为“标准不确定度”。因为随机误差是统计变量,这样做,是可以的。但不确定度理论认为,仪器的误差范围除以根号3是标准不确定度,这是错误的。是不成立的。主要错误是
1)误差范围以系统误差为主。这样做,把时域统计中的恒值误差,当成是随机的。这不符合基本事实。实际情况是,在多次重复测量中,系统误差是恒定的值,硬把它说成是随机的,毫无道理。
2)认为系统误差是随机的,于是在误差合成中,认为系统误差间必然有相互抵消的作用。于是取“方和根”。这种看法和作法都是错误的。
3)这种认识上的错误,根源是统计方式的错位。在生产厂,为获知一批仪器性能及其一致性,可以进行“台域统计”。用100台同规格的测量仪器测量同一计量标准。各台仪器的系统误差不同,呈某种分布(如均匀分布)。注意,此分布表现的是各台仪器间的不同。系统误差的值对各台仪器不同,是随机的,可以求其方差,计算标准偏差。可以定义平均值的标准偏差为标准不确定度。但这个“标准不确定度”,是多台仪器测量一个量时存在的特征值,如果在应用中是“用多台仪器测量一个被测量”,那时,这个“标准不确定度”是成立的,是有效的。而实际情况不是这样。实际情况是用一台仪器,对同一量进行多次测量。统计方式不同。用“多台仪器测量一个量”的统计方式得到的“系统误差为随机变量”,而“用一台仪器测量一个量”的统计方式,得到“系统误差为常值”,二者是根本不同的,不能通用。
由于统计方式的错位,对系统误差,标准不确定度在实际应用中是不成立的,是无效的。这动摇了全部不确定度理论的基础。
–
4.3 比对是哪种统计?
【崔伟群论点】
“物理上的使用一个样品进行传递比对比较符合多台设备测量一个被测对象的情况。”
【史评】
不是。这种量值传递方式,目的是确定参加比对的各台仪器自身的误差值。为此必须对每一台进行重复测量。统计,必须是对每一台自身的时域统计,统计结果才有用。
此时如果进行台域统计,那就是对参加比对的全体的性能进行评定,得到的不是每台的个性,而是多台仪器全体的共性。这个统计方式,与仪器的实际应用的统计实践是错位的。因为应用中是“一台仪器多次重复测量一个量”。
–