本帖最后由 史锦顺 于 2015-12-12 08:54 编辑
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(一)GUM温度测量评定实例
我们举个例子,说明:一律除以根号N ,严重低估被测量的变化。
GUM在给出不确定度的数量定义时,说的十分明白,西格玛除以根号N叫A类不确定度(见叶书42页)。本来,变量本身的分散性是西格玛,被根号N除的结果就不是分散性了,而是一个缩小了根号N倍的值,此值太小了,用来表达被测量的变化性能,是极大的歪曲。
GUM有个测量温度的例子(见叶书47页,GUM2008版仍是同样的数)。测得值如下(单位摄氏度):
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96.90/98.18/98.25/98.61/99.03/99.49/99.56/
99.74/99.89/100.07/100.33/100.42/100.68/100.95/
101.11/101.20/101.57/101.84/102.36/102.72
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95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105
1234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
{ o oo o o [oo o o o oo o o]oo o o o o }
[------------------------------------------------------------------------------------------]
{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}
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GUM就上列数据给出结果:σ=1.49℃;除以根号20,得标准不确定度u=0.33℃
温度测得值的平均值是100.14℃,变化范围是96.90℃到102.72℃。下半宽为3.24℃;上半宽是2.58℃。 如此大的变化是温度计问题吗?显然不像,最普通的水银温度计,误差也在0.2℃以下。从其0.01℃的分辨力来看,大概是优于普通温度计的电子温度计。数据的变化,应该是被测量的变化。温度变化范围是5.82℃,这是实实在在的温度变化区间。
这个问题,显眼是变量测量,是统计测量问题。用统计理论处理此问题,求到σ,就是温度分散特性;Δ= 3σ= 4.5℃是极限偏差。由此给出指标±Δ,即±4.5℃;实测数据20个,都在所给区间内,符合逻辑。
请看GUM的处理。σ除以根号20,得不确定度u=0.33℃,此为标准不确定度;按GUM常例,k取2,于是得扩展不确定度U=0.66℃. 即数据包含区间的半宽是0.66℃. 区间高端是100.80℃;区间低端是99.48℃。对照实际数据,高端排除7个数,低端排除5个数。
一共才20个数据,不确定度论算出的区间,竟只包含8个数据,而排除12个数据。什么置信区间?什么包含区间?置信不可信,包含区间不包含。不确定度真不是东西!难怪计量院的一位副院长说它是“瞎扯淡”,马凤鸣说它是“吃饱撑的”,而一位网友说它是“洋垃圾”。
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(二)史评
可以画出三个区间:
A区间 半宽2σ(平),就是红色区间[99.48,100.80];
B区间 半宽2σ,就是紫色区间[97.16,103.12] ;
C区间 半宽3σ,就是绿色区间[95.67,104.61].
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A区间是不确定度理论给出的区间(红色),显然太小了,只包含8个数据,却漏掉12个数据;
B区间是包含概率95%的区间,漏掉一个数据;
C区间是包含概率99%的区间,包含全部数据而有余。
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A区间是不确定度理论的区间,是不合理的。不确定度评定给出区间的算法是错误的。
B区间是按单值的分散性,而取2σ 的区间,包含概率95%,略显小些,尚可;
C区间是按单值的分散性,而取3σ的区间,包含概率99%,可靠、保险。1993年以前的科技生产水平,都可达到;降低包含概率(置信概率)是不对的,是开历史的倒车。
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