测量不确定度到底是什么？

回复 31# 史锦顺


    我说真值真的不确定，是根据目前还不能确定“电子究竟是波还是粒子”而说的。而对波粒二象的电子，则更无法确定边界。所以说，“真值真的不确定。”如：1983年第17届国际计量大会将米定义为，光在真空中，在1/299792458秒时间间隔内所行进路径的长度。可是，大家如何准确复现出“光在真空中，在1/299792458秒时间间隔内所行进路径的长度”呢？如何界定“哪里是光在真空中，在1/299792458秒时间间隔内所行进路径的长度的边界”呢？因此我说“真值真的不确定”。
    以上是我目前的看法，下面我将学习您的大作《不确定度理论置疑》。多谢您的指教，也谢谢大家的讨论，感觉有了不少收获，谢谢大家！多谢！！

测量不确定度那玩意，我在工作中除了除了建标时要用到，其它时候简直就是毫无用处。纯粹是为了理论而搞得理论，鸟用都没有。

而且这个测量不确定度没有唯一性，不同的人用不同的方法可以得出各不相同的结论，鬼知道哪个才是对的

真么看都是“真值（约定真值）、误差（绝对误差、相对误差、引用误差、随机误差、系统误差）、稳定性、重复性”的概念清楚和实用。

也许真的是我的脑子比较笨吧！

真值即在不確定度的範圍內~

真值即在不確定度的範圍內~
biota 发表于 2011-2-12 12:20

    不一定吧？！也有一定的概率（虽然概率较小）在不确定度的范围之外吧？！

认真拜读了各位的看法和意见，我觉得还是应该回到不确定度的概念和误差的概念上去。
　　我们需要的是认知被测对象，因此需要对其计量特性测量，通过测量结果来判定被测对象的大小多少强弱和好坏。那么测量结果的品质怎么来评价呢？我认为有两个指标（或称为参数）可以作为评价测量结果品质好坏。
　　一个是“误差”。误差是被测参数的测量结果与其真值之差。表示测量结果偏离真值的程度，不妨姑且称之为测量结果“准确性”参数。真值是被测参数客观存在的符合定义的真实的值。但只要是测量，就必然受到组成测量过程的“人机料法环”诸要素的影响，我们一般来说永远也不能获得真值。可是我们仍然可以用约定真值代替真值找到测量结果的误差。既然是“约定”就存在着约定的条件不同，因此约定真值是相对的，只要合理就可以了。客观存在着的真值就是约定真值无限趋近于的极限值。修正值是误差的反号，如果测量结果加上修正值就是测量者给出的另一个修正后的测量结果了，这个修正后的测量结果将比未修正的测量结果更贴近真值，测量结果的准确性得到了提高。
　　另一个是“不确定度”。测量不确定度用来评价测量结果的“可信性”好坏的参数。不确定度的定义是“表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数”，并没有写成“表征合理地赋予被测量测量结果的分散性，是测量结果的特性参数"。我认为，这是因为不确定度是表征被测量“真值”的分散性，并不是表征测量结果的分散性，只是用这个真值的分散性来评价测量结果的可信性。因此，前面有的量友压力测量值0.456MPa，不确定度0.002MPa理解成测量结果介于0.454MPa～0.458MPa之间是错误的。不确定度不能与测量结果相加减，只有误差或者误差变动的上下限才可以与测量结果相加减。另外，如果用修正值修正后给出新的测量结果，由于修正值是另一个测量过程得到，那个测量过程也存在着不同程度的“可信性”，使原来未修正前的测量结果的“可信性”变坏，因此修正后的测量结果比修正前的测量结果可信性降低。
　　一个测量结果准确性不好，可信性也不好，这个测量结果是没有任何价值的。一个测量结果准确性好，可信性不好，或者可信性好，准确性不好，价值也是不大的，充其量可以作为“残次品”参考。只有准确性和可信性都好的测量结果才是人们所需要的测量结果“合格品”。当然这个“都好”好到什么程度，也要适度，是相对的，有标准或者有约定（共识）的。
　　因此，不能用“不确定度”否定“误差”，也不能用“误差”否定“不确定度”。

回复 40# 规矩湾锦苑


    如果测量不确定度不能和测量结果以一定的概率加减的话，那测量不确定度又有什么意义，它表征的分散性又该怎样去理解？

回复 1# 吴玉宝


与国际接轨

回复  规矩湾锦苑


    如果测量不确定度不能和测量结果以一定的概率加减的话，那测量不确定度又有什么意 ...
shriew 发表于 2011-2-17 10:08

　　可以和测量结果相加减的只有误差或者它的反号修正值，如果以一定的区域相加减，那就是误差变动区域，是误差的正负两个极限限定的区域。
　　不确定度的定义说的很清楚，它是“与测量结果相联系的参数”，“表征合理地赋予被测量之值的分散性”，这里的分散性是指“被测量之值”即“被测量的真值”的分散性，而不是被测量的“测量结果”的分散性。
　　那么“与测量结果相联系的参数”说明了测量结果的什么特性呢？JJF1001给测量不确定度术语的注1说“说明了置信水准的区间的半宽度”。也就是说不确定度这个半宽是测量结果“置信水准”的区间半宽，是我们相信这个测量结果的程度的半宽，而不是测量结果变化区间的半宽。测量结果变化区间的半宽是误差变动区间的半宽。测量结果置信水准的半宽是不确定度。一个是说明测量结果准确性（偏离真值的距离），另一个是说明测量结果可信性（我们在多大程度上相信测量结果）。
　　不确定度最大的作用就是评价测量结果的可信性和为测量结果所做的努力是否值得。方法是看被测对象的控制限是多大，不确定度与被测对象的控制限的比例是否合适。在1/3～1/10之间，我们就充分相信测量结果，放心大胆地用这个测量结果和被测参数的控制限相比较，判定被测参数合格与否。＞1/3就不能相信测量结果。＜1/10就说明为测量结果而投入的成本过大了，得不偿失。

回复 43# 规矩湾锦苑


    多谢老师指点，是否可以这样理解，测量结果是确定的，但真值是以一定的概率存在测量结果的一个区间宽度之内。也就是说真值是在测量结果的正负多少一个区间内的。如果这样，又引出一个我之前提出来的一个问题，我们这里不关注文献规定，只讨论理论问题。如果假设测量结果为10.008mm，不确定度为0.001mm，允许误差为+/-0.008mm，那么该测量结果判断合格还是不合格？
按照误差理论来判断的话，它应该是合格的，但真值同时又是95%的概率落在10.007mm~10.009mm之间，如果判断此测量结果合格，但是真值又有一般的概率在10.008~10.009之间。那么此处又改如何判断？这种测量结果在日常测量中还是经常碰到的，所谓的擦边问题。

回复 44# shriew

　　不能像你那样理解。“测量结果是确定的”完全正确，“真值是以一定的概率存在测量结果的一个区间宽度之内”是错误的，应该把“测量结果”去掉，变成“真值是以一定的概率存在一个区间宽度之内”，区间的半宽就是不确定度。这个半宽与测量结果有联系，但是这个区间的位置与测量结果无关，区间的位置只与真值大小有关。
　　假设测量结果为10.008mm，不确定度为0.001mm，允许误差为+/-0.008mm。
　　被测参数的控制限是T＝(+0.008)－(-0.008)＝0.016，U/T＝1/16＜1/10，应该说本测量结果的获得是奢侈的，得不偿失的，但是却是勿容质疑的，我们应该完全相信10.008mm这个测量结果是准确可靠的。我们用这个完全勿容质疑的测量结果与被测参数的控制范围相比较，假设图纸标注为10.000(±0.008)，则测量结果介于9.992mm～10.008mm之间即为合格，那么测量结果10.008当然应该判断为合格。
　　再强调一点，“测量结果为10.008mm，不确定度为0.001mm”并不能说明“真值95%的概率落在10.007mm~10.009mm之间”，只能说明“真值的分散性95%的概率在半宽为0.001mm的区域内”，因为10.008是测量结果，并不是真值，也就是说真值的变化区域中心并不一定是10.008，因为还没有用比取得这个测量结果准确度更高的另一个可以作为“约定真值”的测量结果之前，我们并不知道真值是什么。我们怎么可以自以为是地认为真值就是在以10.008为中心的一个变化区域呢？
　　我们把被测参数和误差放大10倍，变成“假设测量结果为100.08mm，不确定度为0.01mm，允许误差为±0.08mm”。现在奢侈地选择了千分尺检测（本可以用卡尺），检测结果为100.08，你敢肯定被测参数的真值“95%的概率落在100.07mm~100.09mm之间”吗？因为你用的这把千分尺的实际的示值误差并不清楚，换另一把千分尺有可能得到另一个测量结果，岂不是真值的变化中心又是另一个。要想知道被测参数的真值，你必须用比用千分尺测量更高准确度的另一个测量方法获得，比如用立式光学计和量块比较测量。立式光学计测量的结果可作为千分尺测量结果的真值。假设立式光学计测量结果为100.068mm，我们可以说千分尺测量结果100.08的误差是+0.012。但不能因这个+0.012的误差而否定千分尺引入的不确定度大小，千分尺测量结果的不确定度并没有变化，仍然是0.01，它说明被测参数的真值介于100.058～100.078之间，而不能说被测参数的真值介于100.07～100.08之间。但是这两个变化区域的半宽都是0.01，这个0.01就是不确定度。

我谈三个问题：判断合格性的ε、e 准则；两个σ的选取；不确定度的本质。

1 ε、e 准则

在合格性判断时，一个重要问题是如何处理临界的情况。IEC(国际电工委员会)在1960前后出台过一个文件，提出ε、e 准则，内容大致为；

设产品规格允许偏差为ε，测量仪器误差为e，实测偏差为Δ（各数均取绝对值）。

产品出厂检验：Δ＜ε- e 产品合格；Δ≥ε- e 产品不合格；

产品购买方检验：Δ≤ε+ e 产品合格；Δ＞ε+ e 产品不合格。
   这项准则是解决争议的好办法，买卖双方各自“严以律己，宽以待人”。要不吃亏，提高你自已的测量仪器水平（即减小e）
   本人在计量测量岗位35年，坚守这个准则。在宇航外测设备指标的检测中，按此原则处理本所产品，在鉴定会上被军方誉为“信得过”。

2 取σ的两类情况

对常数测量，被测量不变，测量仪器有误差，多次测量取平均值，随机误差取平均值的标准偏差，即取σ（平）=σ除以根号N。

对统计测量，取单值的标准偏差σ。

3 不确定度的本质

不确定度论者自己对不确定度的定义，有五类共七种：

（1）真值范围

An estimate characterizing the range of values within which the true value of a measurand lies. （VIM 1984版3.09）

表征被测量的真值所处的量值范围的评定

（2）分散性

A parameter, associated with the result of measurement, that characterizes the dispersion of the values that could reasonably be attributed to the measurand （VIM 1993版3.9）

表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数

B parameter that characterizes the dispersion of the quantity values that are being attributed
to a measurand, based on the information used（VIM 2004版2.11）

根据所用到的信息，表征赋予被测量量值分散性的参数

C non-negative parameter characterizing the dispersion of the quantity values being attributed to a measurand, based on the information used （VIM 2008 版2.26）

根据所用到的信息，表征赋予被测量量值分散性的非负参数
  （3）系统误差与随机误差的总和

Usually, only an upper limit of the absolute value of the total error is estimated, sometimes loosely named “uncertainty”.（VIM 2008版引言）

通常，仅能对总误差的绝对值的上限作估计，通常大致地称为“不确定度”。
   （4）包含有真值组的包含区间的半宽度。（VIM2008版）

（5）测量不确定度是对测量结果的不信任程度。（GUM）

不确定度论者，信口雌黄，没个准谱，一会这样说，一会那样说。人们怎么信任他?

依据测量不确定度的A型B型评定所包含的内容，按照逻辑学之内涵明确、外延等值的原则，对测量不确定度这个概念比较合适的定义是：

测量不确定度是测量仪器误差与被测量变化共同构成的测得值对真值的离散程度。

这个定义是我对它的概括。但如果承认这个定义，“不确定度”也就该被废止了。

测量仪器误差本身就存在不确定度。实际上对不确定度有贡献的量远不止“测量器具误差”和“被测量变化”这两项。我们通常所说的人、机、料、法、环这五大因素都有可能对不确定度有贡献。“测量器具误差”和“被测量变化”只是其中的“机”和“料”两个方面。

现在有关不确定度的解释版本确实太多，所以造成大家理解上有困难，难以同一认识。

回复 47# 路云


   

我说测量不确定度是测量仪器误差和被测量的变化的混合体，并说如果承认这一点，不确定度论就该废止了。这是因为，科学要精确，学科要分细，计量应该明确自己是干什么的。测量仪器有误差，造成测得值与实际值的差，这是人的认识的差，是“识差”，人们按习惯称为误差，四百年来积累的关于误差的知识称误差理论，VIM把坚持这套理论的人称为误差论。

而被测量本身的变化是另外的一大类，即统计学的研究对象。例如对某一粮库，入库多少粮食、出库多少粮食，测量准不准，是测量问题，考究的是测量误差；而对粮库管理水平的考察，出库比入库少了多少，这是物量本身的变化，不能与测量误差混为一谈。

把测量仪器误差和被测量的变化混在一起，是不确定度论的一大弊病。GUM上的测温度的例子（叶德培《测量不确定度》47页 ），我国样板评定的测温度的例子（见本栏目史锦顺的评论），体现了这一点。用误差2摄氏度的温度计，去测量温度变化2摄氏度的恒温器，测量结果用不确定度表达，一笔糊涂帐，没法说清是温度计误差，还是恒温炉的变化。这是个无效测量。

我们是计量工作者，计量工作者测量温度，就是要判别合格性。温度计误差或是恒温炉变化，必须一个可忽略，才能突显并确定另一个。比如一个工业恒温器指标是标称值80℃、变化范围2℃，要用误差范围0.6℃以下的温度计测量才能判别恒温器的合格性。而要检定误差范围0.6℃的温度计，其要求条件是：测量时温度环境的变化与所用温度标准误差范围的总和不能超过0.2℃。以上做法，是按传统的方法，即误差论的方法，是正确的做法。

不确定度论分不开仪器误差与物理量的变化，笼统地测，笼统地评，得不出合格性判断，计量工作者用它办不成事，表明不确定度论本身是一套错误的东西。要它做甚。

“人机料法环”，我确实只提到“机”（测量仪器误差）、“料”（物理量的变化）两项。但请注意，我提的两项混淆，若能被认可的话，那就足可使不确定度论无地自容了。我研究十年才敢说它多一项，你顺口就加上“人”、“法”、“环”三项，你的效率高出我几万倍。但就我所知，在经典测量学中，这三项都包含在误差中或说明书规定的用法中，例如使用环境之要素温度，量块要在恒温室中用，而铯原子钟的工作条件是0℃到40℃，一般野外条件都可用，温度变化（工作温度范围内）引入的误差已包含在误差内，不另算；方法要按说明书规定的方法，比如预热几分钟后用；而这些都不影响基本误差。至于人的影响，我知道的仅有指针式仪表视差一条，就是要正视，不可斜读，其实这可归入方法项中（现在大多数已发展成数字式仪表，避免了此类问题）。世上最重要的是人，一切指标都要人去测，但人们追求的是对客观的认识。如果指标因人而异，那就失去了它的客观性，就没意思了。测量计量尤其要讲究客观性。所以我认为，“人机料法环”共同形成不确定度的讲法，是说不确定度是个大杂烩，这无疑比我对不确定度的揭露更深刻。

“人机料法环”的讲法，出自何处，那位网友知道，请告知。如果是不确定度宣贯者的语言，也就罢了；如果能查出国际文献出处，倒是可以成为同不确定度论者论战的一颗子弹。

认同48楼的意见，这种在多数人看来还含糊不清的东西，是是应该拿来推广的。
要推广至少要等有关方面先自己把相关概念给缕清楚了再说。
关于“人机料法环”的讲法，印象中是出自于企业质量管理方面的一种学说（或者说是方法），具体的我也没搞过，所以现在还无法提供其具体出处。

不好意思，上面打字打错了一处。
认同48楼的意见，这种在多数人看来还含糊不清的东西，是不应该拿来推广的。
要推广至少要等有关方面先自己把相关概念给缕清楚了再说。

我觉得：“测量不确定度理论”找了“误差理论”中“真值”的漏洞。现实生活中，我们很难给出“真值”，但是“约定真值”是很容易给出的。实际上，我们只要把“真值”，改为“约定真值”，并且规定所有的误差比较，必须在同一个约定真值下进行。“误差理论”就非常完美了。
   个人意见，请大家批评、指教！！

测量不确定度就是对测量质量的定量表征

我觉得：“测量不确定度理论”找了“误差理论”中“真值”的漏洞。现实生活中，我们很难给出“真值”，但是 ...
吴玉宝 发表于 2011-2-22 13:09

      真值就是客观值、准确值，实际值。承认真值存在，承认真值可认识，这是误差理论的出发点，也是人们起码的、最基本的认识。真值可认识，我们才去测量。为考查测量仪器准不准才有计量。你我和许多人都觉得误差理论好，好学、好用。就是因为误差理论符合正常的认识规律，符合实际的需要。
      不确定度论从“不可知论”出发，否定真值的可认识性，绕开真值，讲什么“分散性”“不信任程度”，而实际用的无非是测量仪器误差和被测量的变化，不确定度实际上是这两项的混合体。而分不开这两项，在计量实践上就没法用。当前我国频率界（包括美国频率界、医疗检测界）抵制不确定度论，就是因为它“医”“病”不分。
    “约定真值”早就是国际惯例，所谓公制标准，“米”原器，就是各国的共同约定。至于“约定真值”一词，我在60年代就常看到，可不是不确定度论的发现。你认为有“约定真值”误差论就顺畅了，那好，约定真值本来就有，这就是说误差理论本来就是顺畅的。这和不确定度论无关。说“误差理论完美”，不当，它也要发展。我最近就写了两篇发展误差理论的文章。

这样的讨论很有意义，可以加深对测量不确定度的理解。

回复 48# 史锦顺

我并没有否认您的观点，我只是说不确定度的解释版本太多，不易大家理解。不确定度既然存在，自然有其存在的道理，不要彻底否认，将其一棍子打死。这里是论坛，不是辩论会，也不是国际计量大会，是大家学习交流之场所，大家各自亮明自己的观点就行了，没有必要强加别人接受。说得对的、有道理的，相信大家也会接受。

误差研究的是测量结果的准确度，不确定度研究的是测量结果的可靠度，都是定量给出了各自的结果。并不存在有你没我，或有我没你的势不两立的结果。您研究了十年将不确定度彻底否定，相信提出不确定度论的国际知名专家研究的时间也不一定比您短。

人、机、料、法、环只是大家公认的产生不确定度的五方面的因素，同理，误差不也是从这五个方面去着手分析吗？有必要去深究其出处吗？那是不是两者都是所谓的“大杂烩”呢？我承认“误差”包含了人、机、法、环四个方面的因素，但接受不了“测量器具的误差”包括了这四个方面的因素的说法。

定义：表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。
1）、误差与测量不确定度是两个完全不同相互联系的概念，它们之间并不排斥。误差理论是测量不确定度评定的基础，而测量不确定度评定则是误差理论的一项重要应用。
（2）、误差与测量不确定度不同混淆使用。不可简单将“误差”改成“不确定度”。也不表示“误差”一词不再使用。出具校准证书、研制计量标准、制定检定规程等规定使用测量不确定度。
（3）、误差仅与测量结果及被测量的真值有关。测量不确定度与测量的仪器、测量方法、条件、程序等有关。在重复性条件下进行重复测量，得到的测量结果一般是不同的，因此测量误差也不相同。但不同测量结果的不确定度是相同的。
（4）、测量仪器没有不确定度。不要采用“测量仪器的不确定度”的说法。 应采用“测量仪器引入不确定度”。表征测量仪器的性能的仍然是“示值误差”、“最大允许误差”等。
(5)、误差表示测量结果偏离真值的多少，不确定度表示测量结果的分散性，不说明测量结果偏离真值的多少，与真值无关，仅是测量结果的可靠信息。

回复 44# shriew


    对于你说的判断合格与否的问题，应该按如下处理：

发表于 2011-2-11 14:20 | 只看该作者

对于楼主的例子，判定合格与否是要分不同情况来讨论的： 1. 如果是生产厂家要证明自己的产品合格，那么检验的标准是应该是（允许误差-测量不确定度），对于本例就是0.008-0.001=0.007，那么10.008的测量结果就是不合格了 2.如果是客户想证明该产品不合格，要求退货，那么检验的标准是应该是（允许误差+测量不确定度），对于本例就是0.008+0.001=0.009，那么10.008的测量结果就合格了 3.如果是计量检定机构作出判断，那么就依据1/3或1/5法则，正如上述很多帖子提到的，对于本例，不确定度可以忽略，该产品属于合格（临界）