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計量論壇

標題: 不恰當的統計——十一論不確定度論 [打印本頁]

作者: 史錦順    時間: 2011-6-19 06:47
標題: 不恰當的統計——十一論不確定度論
本帖最后由 史錦順 于 2011-6-19 06:52 編輯

            不恰當的統計——十一論不確定度論   

                                                            史錦順

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概率論與數理統計是科學,有廣泛的應用領域。

在測量計量學范疇中,處理隨機誤差、量值的隨機變化,要用統計方法;但對具體儀器的系統誤差,用統計方法是錯誤的。

這好比診斷病癥,一個人發低燒,懷疑患了肺結核,到醫院就診;醫生應該以確定的方法,例如拍個X光片,并給出確定的結論:有病還是沒病。如果醫生是個統計迷,回答病人說:“你有萬分之一可能性是患了肺結核”,這是說廢話。

會計算賬,也必須是用確定值的方式,而不準用統計的方式。如果允許按統計的方式,準到萬分之一,一條100億元投資的高速公路,會計就可以“合理的”拿100萬元。這當然不行。

十論講的是一類錯誤:用統計方法處理系統誤差;本段講一個不恰當的作法:用統計方法處理電子儀器的正負1誤差。

電子技術中有個分支叫脈沖技術。脈沖技術廣泛用于電子儀表,使讀數都有正負1問題。脈沖只有“有”還是“無”,或稱“1”或“0”兩種狀態,沒有過渡狀態。而客觀的量,不一定是整數;于是顯示的最低位便有加1或減1的可能。這就是正負1誤差。

本來,正負1的絕對值是1,即該項誤差的誤差范圍是1。在該儀器的總誤差中肯定是很小的一部分(否則就會去提高顯示位數)。把它當做誤差范圍是1的隨機誤差去處理也就完事了。不確定度評定指南的例子(例如電子計數器測頻),估計分布,算概率,搞了一通,本是個極小的誤差,竟搞成占總不確定度九成半的最大分量,在合成不確定度的2.96中,正負1誤差一項竟占到2.9,芝麻竟成西瓜。這是用統計方法用過了頭,顛倒了主次。

下邊指出一個不該用統計方法的地方。

頻標比對器,是比較性儀器,不存在絕對誤差,即準確性問題。只有分辨力和穩定度。最老的型號BP-2型頻標比對器(早已停產),在對5兆赫倍增2000倍時(由此決定分辨力),穩定性為尾數加減1。這是一個測試、計算都很簡單的指標給法。也是一個嚴格的指標給法。

檢定時把5兆赫標準頻率同時送入比對器的“標準”與“被測”二輸入端,輸出標稱值為25000000兆赫。尾數每變化1,即為1E-10(秒采樣)。80年代,本單位有數臺此品牌儀器,年年由我帶人檢定。此儀器一直保持符合只加減一個字這條要求(即分辨力1E-10)。

(接下樓)


作者: 史錦順    時間: 2011-6-19 06:57
本帖最后由 史錦順 于 2011-6-19 06:59 編輯

1#


    后來興起統計法,似乎只有用了統計法,算過方差才可靠,其實是不自覺地降低了對產品的要求。國家比對器檢定規程規定,要用阿侖方差計算這項指標,于是出現,已跳正負3,計算后的阿侖偏差仍滿足分散性為1的情況(乘4或5才與原變化范圍概念一致)。這是用統計不當的一例。

不確定度論者大概會說,這是你們誤差論原本的不當,與不確定度論無關。不對。看官注意,不用不確定度的辦法評定比對器的性能,是頻率界抵制不確定度論的暫時現象。第一種可能,人們認清不確定度論不行,從而廢止它,那就不存在這種頻率界的頂牛情況;第二種可能,全面徹底貫徹不確定度論,(若不堅決斗爭,這種可能性就會成為現實),就得用不確定度來評定比對器的指標。

我們按不確定度的評定方法來試一試。示值隨機抖動問題,A類評定(B類無用或極小)。測試方法同上,記下100讀數(測頻都取100次)。尾數跳動在正負14之間,大致正態分布。算西格瑪為4.9,除以根號100(除以根號N才叫不確定度)即除以10,得0.49 ,k取2,得擴展不確定度0.98,小于1,符合不確定度為1的要求。

按不確定度的統計方法,把跳14個字的儀器,判成符合一個字跳動的指標,這就不僅是“不當”了,簡直是胡來!

焦點對向我自己。1991年所里的重要民品項目,程控交換機時統設備,進入熱銷期。訂單很多,人員易增,而能測8.192兆赫又能達到2E-10分辨力的測量儀器緊缺。已向國外訂貨,但預計要一年時間。為應急需,課題組給我立了個項目,報所里批準,改造已報廢的幾臺比對器。這是一種新方案,稱為異值頻率比對器(被測頻率8.192兆赫,標準頻率5兆赫),兩個月后,改造完成。所里組織驗收,會上我先表態,要完全按正負1的尾數跳變來要求。(如按規程要求的按阿侖方差處理,尾數允許跳3。)

測試方法是以5兆赫標準頻率為“標準”,以共源的HP8662的8.192MHz附近的頻率為“被測”,比對器后連通用的分辨力為1Hz的頻率計。

實測結果,頻率計讀數與HP8662的改變值一致,偶有差異,不超過正負1。驗收,順利通過。我的體會是,用點低噪聲管,達到過硬的正負1指標,并不難。

正負1,就是正負1,那種用統計的辦法,算來麻煩不說,客觀上起了降低產品實際性能的作用。

總之,對數字式測量儀器的正負1指標,用統計的辦法處理,不恰當。而用不確定度的A型評定辦法,即使跳數高達14,也得判合格(上例,滿足1E-10)。

不確定度論,不行。


作者: jhabcd    時間: 2011-6-19 09:02
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作者: wleii    時間: 2011-7-1 13:58
提示: 作者被禁止或刪除 內容自動屏蔽
作者: 文生    時間: 2011-8-23 12:55
感覺很有道理,樓主高明,不確定度的概念一直困擾我很長時間。




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