測量儀器修正使用，儀器的測量不確定度是什么？

現(xiàn)在一個普遍的說法，測量儀器利用校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行修正使用，測得值的不確定度就是校準(zhǔn)得到的修正值的測量不確定度。

對于實(shí)物量具，這是對的。

對于非實(shí)物量具，這是錯誤的。

原因如下：

校準(zhǔn)結(jié)果可能是這樣的：



補(bǔ)充內(nèi)容 (2023-2-21 08:48):
感謝140#廣州小法 提供的證書實(shí)例，在174#提供了進(jìn)一步的說明

大家希望修正后的情況是這樣的：

實(shí)際上，修正后的情況是這樣的：
因?yàn)樾拚狄彩菧y不準(zhǔn)的。修正后系統(tǒng)誤差為零是不可能的。

這對于有些測量設(shè)備是有用的。例如使用1年后的測長儀，示值誤差超過最大允許誤差

經(jīng)過校準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)誤差很大，經(jīng)過修正，誤差變小，再次校準(zhǔn)，考慮測量不確定度后，示值誤差優(yōu)于最大允許誤差。
這時，在測得值的不確定度評定中，儀器引入的測量不確定度應(yīng)使用MPE，而不是”校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度“U"
MPE作為儀器引入的測量不確定度分量，當(dāng)然要經(jīng)過轉(zhuǎn)化后使用。

您這個表述，個人認(rèn)為是不準(zhǔn)確的。

第一，您圖中表示的，只是單次測量結(jié)果的不確定度，而不是平均值的測量結(jié)果的不確定度。

其次，修正都是單向修正，不可能是雙向修正(如2樓示圖中，有的測量結(jié)果向上修正，有的測量結(jié)果向下修正)。

第三，“示值誤差的不確定度”不是以理想的0誤差為中心的，而是以實(shí)際誤差(誤差的平均值)為中心的。它實(shí)際上已經(jīng)涵蓋了修正不完善的不確定度。理想的0誤差，那是人們約定的常數(shù)，不存在不確定度。

修正僅僅是將這組測量結(jié)果的所有測得值，向右平移了“修正值”個單位(綠色曲線)，“測量結(jié)果的不確定度U”并沒有發(fā)生改變。

路云 發(fā)表于 2022-11-20 00:35
您這個表述，個人認(rèn)為是不準(zhǔn)確的。第一，您圖中表示的，只是單次測量結(jié)果的不確定度，而不是平均值的測量結(jié) ...

第一，您圖中表示的，只是單次測量結(jié)果的不確定度，而不是平均值的測量結(jié)果的不確定度。

怎么看出來的？圖中橫軸是示值。每一個點(diǎn)可以是不同示值的平均值。

其次，修正都是單向修正，不可能是雙向修正

修正是使系統(tǒng)誤差修正為零。系統(tǒng)誤差有正有負(fù)。

第三，“示值誤差的不確定度”不是以理想的0誤差為中心的，而是以實(shí)際誤差(誤差的平均值)為中心的。

3樓表達(dá)的是這個意思。1樓和3樓圖分別表達(dá)了您圖中的意思。


我討論中關(guān)注的是“量儀”，是非實(shí)物量具。

davidow 發(fā)表于 2022-11-20 15:02
第一，您圖中表示的，只是單次測量結(jié)果的不確定度，而不是平均值的測量結(jié)果的不確定度。

怎么看出來的？ ...

怎么看出來的？圖中橫軸是示值。每一個點(diǎn)可以是不同示值的平均值。

討論問題，無需將問題復(fù)雜化，沒有必要用不同的被測量值來討論。只需對一個被測量值的多次測量結(jié)果進(jìn)行討論分析，討論修正與不修正的情況在坐標(biāo)圖上的展示足矣。

修正是使系統(tǒng)誤差修正為零。系統(tǒng)誤差有正有負(fù)。

你這么說就沒有討論的意義了，那這與“隨機(jī)誤差”又有什么區(qū)別呢？不同的測量點(diǎn)，誤差當(dāng)然有可能會有正負(fù)，但各點(diǎn)的絕對不確定度的大小也是不相同的。“系統(tǒng)誤差”與“隨機(jī)誤差”的最大區(qū)別就是有規(guī)律性。對于非實(shí)物量具而言，通常都要求呈線性關(guān)系，而不是你1樓圖中所示的隨機(jī)狀。

3樓表達(dá)的是這個意思。1樓和3樓圖分別表達(dá)了您圖中的意思。

你1樓3樓也好，2樓4樓5樓也罷，所有示圖間的差異，就是準(zhǔn)確度的“示值誤差”不同(已修正與未修正)，修正前后的“測量結(jié)果的不確定度”大小沒有任何變化。

路云 發(fā)表于 2022-11-20 15:58
怎么看出來的？圖中橫軸是示值。每一個點(diǎn)可以是不同示值的平均值。討論問題，無需將問題復(fù)雜化，沒有必要 ...

討論問題，無需將問題復(fù)雜化，沒有必要用不同的被測量值來討論。

圖示是一臺非實(shí)物量具的修正概念。由于實(shí)物量具的修正使用沒有異議，而非實(shí)物量具的修正和使用情況與實(shí)物量具有差異，特拿來討論。

系統(tǒng)誤差有正有負(fù)。
是我沒有說清楚嗎？對于非實(shí)物量具的同一個校準(zhǔn)點(diǎn)，其系統(tǒng)誤差是一個值，但是可能是正的，也可能是負(fù)的。對于一臺非實(shí)物量具需要校準(zhǔn)多個校準(zhǔn)點(diǎn)，總體來看，各校準(zhǔn)點(diǎn)的系統(tǒng)誤差可能有正有負(fù)，這并非隨機(jī)誤差。不同校準(zhǔn)點(diǎn)之間系統(tǒng)誤差的大小和符號，并不是系統(tǒng)的，特別是修正后的殘余系統(tǒng)誤差，不同點(diǎn)之間的關(guān)系是隨機(jī)的。否者修正是無效的。

修正前后的“測量結(jié)果的不確定度”大小沒有任何變化。
是的，在一個校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行校準(zhǔn)，修正后進(jìn)行再校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度是不會變化的。
您在別的回復(fù)中一再強(qiáng)調(diào)，校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度不會隨著修正或不修正變化。這一點(diǎn)我是同意的。但是修正或不修正對使用這臺（非實(shí)物量具）測量儀器進(jìn)行測量，得到的測量結(jié)果的不確定度是會發(fā)生影響的。這就是第4樓和第5樓所要表達(dá)的含義。

關(guān)于示值最大允許誤差
同時，這里再解釋一下，第1樓的最大允許誤差可以認(rèn)為是出廠指標(biāo)，由生產(chǎn)商制定。第4、5樓的最大允許誤差是測量過程設(shè)計(jì)的指標(biāo)，由用戶規(guī)定。第5樓顯示的是修正后滿足使用要求，可以使用。如果修正后仍然象第4樓一樣，就不能投入預(yù)期的應(yīng)用。

從第5樓可以看出：
1. 如果修正后就以校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度作為下一級測量不確定度評定的“測量儀器的測量不確定度”，顯然低估了測量儀器的影響。
2. 測量過程設(shè)計(jì)規(guī)定測量儀器的最大允許誤差，如果通過校準(zhǔn)，確認(rèn)測量儀器在考慮了測量不確定度后滿足設(shè)計(jì)要求，就可以使用。由于這個最大允許誤差是設(shè)計(jì)時的規(guī)定，所以這個測量過程的測量結(jié)果，其中的測量不確定度不會重新進(jìn)行評定，儀器引入的測量不確定度分量由“最大允許誤差”轉(zhuǎn)化而來。
3. 如果不是通過測量過程設(shè)計(jì)規(guī)定測量儀器的最大允許誤差，通過校準(zhǔn)后的示值誤差+測量不確定度規(guī)定最大允許誤差，那么風(fēng)險(xiǎn)在于，下次校準(zhǔn)（無論復(fù)校周期是多長）就可能出現(xiàn)超差現(xiàn)象。
4. 如果以校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度作為下一級測量不確定度評定的“測量儀器的測量不確定度”，除非系統(tǒng)誤差完全被修正，如第2樓所示，并且以確定修正值完全相同的方法得到測得值，并且測得值的重復(fù)性與校準(zhǔn)時完全一樣，否則評定的測量不確定度是不成立的。

補(bǔ)充內(nèi)容 (2022-11-21 19:04):
圖示的最大允許誤差，可以是生產(chǎn)商發(fā)布的，也可以是用戶規(guī)定的。用戶規(guī)定的可能比生產(chǎn)商規(guī)定的大，也可能小。

樓主過于憂慮了。
1、修正值是對計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測量值進(jìn)行修正，達(dá)到更準(zhǔn)確的目的，沒有直接影響到不確定度；
2、根據(jù)試驗(yàn)規(guī)定的儀器最大允許誤差，是以合適的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所能達(dá)到最劣的不確定度來確定的，而不是認(rèn)為的提高技術(shù)指標(biāo)。所以只要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)符合要求，出現(xiàn)超差的可能性很小。
3、系統(tǒng)誤差不可能完全修正，所以評定時應(yīng)以合理的方式確定，而不是引入了修正值就一定用修正值的不確定度。

請不要物理問題變成一個語文文字游戲

davidow 發(fā)表于 2022-11-21 07:33
討論問題，無需將問題復(fù)雜化，沒有必要用不同的被測量值來討論。

圖示是一臺非實(shí)物量具的修正概念。由于 ...

對于非實(shí)物量具的同一個校準(zhǔn)點(diǎn)，其系統(tǒng)誤差是一個值，但是可能是正的，也可能是負(fù)的。對于一臺非實(shí)物量具需要校準(zhǔn)多個校準(zhǔn)點(diǎn)，總體來看，各校準(zhǔn)點(diǎn)的系統(tǒng)誤差可能有正有負(fù)，這并非隨機(jī)誤差。

這個不用解釋，誰都清楚。某一點(diǎn)的系統(tǒng)誤差估計(jì)值(或修正值)一旦確定，就不可能改變。所以你只需對任意一點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表述，其他點(diǎn)都一樣。

特別是修正后的殘余系統(tǒng)誤差，不同點(diǎn)之間的關(guān)系是隨機(jī)的。

所謂“殘余系統(tǒng)誤差”，實(shí)際上就是“綜合誤差”的“隨機(jī)誤差”部分。它才是真正引起“測量結(jié)果不確定度”的來源之一(即以“系統(tǒng)誤差估計(jì)值”為中心的離散區(qū)間半寬度)。

是的，在一個校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行校準(zhǔn)，修正后進(jìn)行再校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度是不會變化的。

但是修正或不修正對使用這臺(非實(shí)物量具)測量儀器進(jìn)行測量，得到的測量結(jié)果的不確定度是會發(fā)生影響的。這就是第4樓和第5樓所要表達(dá)的含義。

這個不僅僅是在校準(zhǔn)過程，任何測量過程都是一樣的。你只進(jìn)行了一組測量，不存在修正后進(jìn)行再校準(zhǔn)的說法。用該(非實(shí)物量具)測量儀器也一樣，用它對某量進(jìn)行多次測量，得到一組測量結(jié)果(修正前)，取其“平均值(修正前)”作為最終測量結(jié)果。現(xiàn)在還是對這組測量結(jié)果進(jìn)行修正，得到修正后的測量結(jié)果及其“平均值(修正后)”。修正前后的兩組“測量結(jié)果”(包括修正后的各測得值和平均值)，除了準(zhǔn)確度不同，整個測量過程的人、機(jī)、料、法、環(huán)完全相同。你告訴我，什么因素導(dǎo)致“測量結(jié)果的不確定度”發(fā)生變化？

同時，這里再解釋一下，第1樓的最大允許誤差可以認(rèn)為是出廠指標(biāo)，由生產(chǎn)商制定。第4、5樓的最大允許誤差是測量過程設(shè)計(jì)的指標(biāo)，由用戶規(guī)定。第5樓顯示的是修正后滿足使用要求，可以使用。如果修正后仍然象第4樓一樣，就不能投入預(yù)期的應(yīng)用。

測量過程設(shè)計(jì)的指標(biāo)，實(shí)際上就是測量設(shè)備使用場合，對所使用的測量設(shè)備的預(yù)期使用的計(jì)量要求。通俗地說，就是測量設(shè)備的“合格判據(jù)”，不是法律法規(guī)(檢定規(guī)程)規(guī)定的“法定計(jì)量要求”。您說“如果修正后仍然象第4樓一樣，就不能投入預(yù)期的應(yīng)用。”那是指“誤差”不滿足預(yù)期使用的計(jì)量要求，不是“不確定度”的問題，“不確定度”的大小并沒有改變。這種情況你修不修正，“誤差”都不滿足要求，跟不確定度沒關(guān)系。是偏移性的“準(zhǔn)確度”的問題，不是離散性的“可靠度”問題，后者是不能通過修正的手段來改善的。

這種問題無需再次討論，也只有論壇蠢貨會說出， 儀器不修正使用，評定時依然采用不確定度來計(jì)算分量！！！！

理屈詞窮無言以對，14樓的蠢豬就識相閉嘴滾遠(yuǎn)一點(diǎn)吧。不要在這里篡改原義編造謠言胡說八道。我的觀點(diǎn)一直都是：當(dāng)已知儀器不確定度的情況下，無論是否修正測量，都可以直接引用該儀器溯源證書給出的儀器的不確定度，作為下一級測量過程，由該儀器引入的不確定度分量。

感謝樓主分享

感謝樓主分享！這個只是比較高深啊！

路云 發(fā)表于 2022-11-25 17:53
理屈詞窮無言以對，14樓的蠢豬就識相閉嘴滾遠(yuǎn)一點(diǎn)吧。不要在這里篡改原義編造謠言胡說八道。我的觀點(diǎn)一直都 ...

見

卡尺的分辨力是0.01mm，不確定度可以達(dá)到0.007mm嗎?
http://m.bkd208.com/forum.php?mo ... 8&fromuid=35018
(出處: 計(jì)量論壇)

之 54樓

十年砍柴2022 發(fā)表于 2022-12-1 14:37
感謝樓主分享！這個只是比較高深啊！

只是基本概念。但是確實(shí)現(xiàn)在有一些不同的理解。這些理解互不相容，必然其中有誤。這里討論的目的是找出正確的理解，避免量傳中的錯誤，最終避免計(jì)量造成的經(jīng)濟(jì)損失。

davidow 發(fā)表于 2022-12-2 08:12
只是基本概念。但是確實(shí)現(xiàn)在有一些不同的理解。這些理解互不相容，必然其中有誤。這里討論的目的是找出正 ...

您按照“誤差”與“不確定度”的概念，分別在出具的證書/報(bào)告中給出，我想沒有誰會看不明白，也不可能會造成什么經(jīng)濟(jì)損失。相反，您將“誤差”與“不確定度”攪合在一起，更容易導(dǎo)致客戶一頭霧水。

試想，在不確定度未引進(jìn)我國之前，你把儀器的“實(shí)際誤差”與“示值變動性”加在一起，以“實(shí)際誤差+示值變動性”作為最終的“儀器示值變動性”報(bào)告給客戶行不行？

路云 發(fā)表于 2022-12-2 15:47
您按照“誤差”與“不確定度”的概念，分別在出具的證書/報(bào)告中給出，我想沒有誰會看不明白，也不可能會造 ...

非常遺憾，討論了這么久，您還沒有明白我提出的觀點(diǎn)。

您說對了一半。

對于實(shí)物量具而言，通過校準(zhǔn)，給出其量值和測量不確定度，這時候，符合了您所述的，不要將誤差和不確定度混在一起。我們評價這個量值的好壞，通過不確定度就可以了。

您沒有理解的另一半：

對于非實(shí)物量具（量儀），實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)僅是校準(zhǔn)的第一步。這時候沒有量值被測得。我們用量儀對已知量值的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量，看到儀器的示值與已知量值有差異，我們稱這個差異為示值誤差。示值（或示值誤差）不是一個量值，被測的量值不用這臺被校準(zhǔn)儀器測量就已知了。校準(zhǔn)的第一步僅確認(rèn)一下，被校準(zhǔn)的儀器示值誤差在最大允許的范圍之內(nèi)。如果超差了，需要修正，修正后，再確認(rèn)一下，被校準(zhǔn)的儀器示值誤差恢復(fù)到最大允許的范圍之內(nèi)了。

例如，校準(zhǔn)千分尺時，用千分尺測量一塊20mm的量塊，量塊的參考值為20.0008mm，千分尺示值為19.999mm。19.999mm不是量塊的量值。當(dāng)認(rèn)為這把千分尺合格（示值誤差在最大允許誤差范圍內(nèi)），并根據(jù)測量程序設(shè)計(jì)方案，在特定條件下使用這把千分尺測量工件時，評定得到其測量不確定度為U=0.005mm，k=2（校準(zhǔn)的第二步）。通過實(shí)際測量活動，得到零件尺寸為18.756mm時，我們認(rèn)為這個值是零件尺寸的測得值。零件尺寸18.756mm，U=0.005mm，k=2是測量結(jié)果。

由于校準(zhǔn)的“新”定義至今沒有得到大家的接受，我整理出上述解釋和示例，供大家參考。如果不理解上述介紹，您會永遠(yuǎn)在誤差和不確定度之間徘徊。

看大神們?nèi)A山論劍真精彩，長知識！

十年砍柴2022 發(fā)表于 2022-12-3 15:22
看大神們?nèi)A山論劍真精彩，長知識！

謝謝！大家一起討論，共同學(xué)習(xí)！

您的支持是最大的鼓勵！

davidow 發(fā)表于 2022-12-3 15:19
非常遺憾，討論了這么久，您還沒有明白我提出的觀點(diǎn)。

您說對了一半。

您沒有理解的另一半：

對于非實(shí)物量具（量儀），實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)僅是校準(zhǔn)的第一步。這時候沒有量值被測得。我們用量儀對已知量值的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量，看到儀器的示值與已知量值有差異，我們稱這個差異為示值誤差。示值（或示值誤差）不是一個量值，被測的量值不用這臺被校準(zhǔn)儀器測量就已知了。校準(zhǔn)的第一步僅確認(rèn)一下，被校準(zhǔn)的儀器示值誤差在最大允許的范圍之內(nèi)。如果超差了，需要修正，修正后，再確認(rèn)一下，被校準(zhǔn)的儀器示值誤差恢復(fù)到最大允許的范圍之內(nèi)了。

已知量的量值憑什么說它不是量值？非要對未知量的測量結(jié)果才叫“量值”嗎？這是哪家的規(guī)定呀？難道用國家基準(zhǔn)對省級計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)、省級計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對地市級計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)、地市級計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對企事業(yè)單位的最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)，企事業(yè)單位的最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對其使用的工作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)鏈上的這么多級校準(zhǔn)都不叫“校準(zhǔn)”嗎？企事業(yè)單位用工作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)工作計(jì)量器具還不叫“校準(zhǔn)”，非得到用工作計(jì)量器具對未知量值的測量后，才叫形成完整的校準(zhǔn)嗎？這完全就是對“校準(zhǔn)”定義的曲解。只有對已知量的測量，才能獲得“示值誤差”，有了“示值誤差”(或“修正值”)，就能夠通過“示值”獲得最終測量結(jié)果的關(guān)系了。

關(guān)于修正，并不是說超差了才需要修正，不超差就不可以修正。修正操作與超不超差沒有任何關(guān)系。按照“檢定”的理念，超差了就不允許用(不存在修正使用)，不超差(合格)才允許使用。在合格的狀態(tài)下，可以不修正使用，也可以修正使用。校準(zhǔn)的理念就是修正使用，儀器是否超差，沒有嚴(yán)格地限定，只要儀器復(fù)現(xiàn)量值的不確定度足夠小，就能夠獲得準(zhǔn)確、可靠的測量結(jié)果。至于最末一級對未知量的測量，可以采用檢定的理念做不修正測量，也可以采用校準(zhǔn)的理念做修正測量，就看測量者可接受的風(fēng)險(xiǎn)承受能力了。

由于校準(zhǔn)的“新”定義至今沒有得到大家的接受，我整理出上述解釋和示例，供大家參考。如果不理解上述介紹，您會永遠(yuǎn)在誤差和不確定度之間徘徊。

我認(rèn)為我沒有在誤差和不確定度之間徘徊，我對誤差和不確定度概念與功能的理解非常明確與清晰，從沒有將兩者攪合混淆在一起討論。

路云 發(fā)表于 2022-12-4 18:16
您沒有理解的另一半：對于非實(shí)物量具（量儀），實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)僅是校準(zhǔn)的第一步。這時候沒有量值被測得。我們 ...

已知量的量值憑什么說它不是量值？

作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)物量具的參考值作為已知值當(dāng)然是量值，但是它不是由被校準(zhǔn)的量儀賦予的。所以被測量儀的示值只是為了確定其示值誤差的過渡性中間值，不是被測量儀的值。比如測量范圍為0-25mm的外徑千分尺，其值是在0-25mm范圍內(nèi)無數(shù)點(diǎn)。用它測量參考值20.0008mm的量塊，得到示值為19.9999mm，不能說量塊的量值變成了19.9999mm。