学习JJF1001-2011《通用计量术语及定义》规范的体会

《通用计量术语及定义》JJF1001-2011规范修订中最突出的变化-学习JJF1001-2011规范的体会和认识之一金华彰说明，此文我在2012年12月15日对约定值混合法部分文字作了修改。国家计量技术规范《通用计量术语及定义》JJF1001-2011已于2011年11月30日由国家质检总局发布，于2012年3月1日起实施，以代替JJF1001-1998规范。这是我国计量工作中一件大事，因为统一我国计量名词术语及定义是计量工作一项基础性建设，它涉及到计量工作的方方面面，影响着计量行业的共同语言，普及计量知识，开展计量技术交流，促进计量事业的发展。尤其是在促进我国计量技术法规的制定工作中，更具有重要意义。这次修订的主要原因，是为了与2007年发布的《国际计量学词汇-基础通用的概念和相关术语》﹙VIM第3版﹚相一致。这次修订内容有很大变化，应用领域范围扩大了，涉及物理量﹑化学量﹑生物量等领域，术语内容更为全面而细化，术语的概念含意更为严格和广义，涉及到不同的认识和观点。JJF1001-1998规范共158个词条，而JJF1001-2011增加到215个词条，使术语更加联系实际方便应用。其最突出的变化，VIM第3版实际上采用了误差和不确定度同时并存的方法，这也成为我国JJF1001-2011规范修订中最突出的变化。一﹑VIM第3版是包容不同观点的折中方案ISO/IECGUIDE99:2007《国际计量学词汇-基础通用的概念和相关术语》﹙VIM第3版﹚，据了解在修订中遇到了很大困难，主要是对真值的概念和作用；测量的目的；如何定义测量结果；如何描述测量的质量，存在着不同认识，所以VIM第3版是包容不同观点的折中方案。现实中对测量有3种描述方法，并在不同领域中正在广乏使用，同时又提出了第4种折中方案，即：1.经典方法﹙即误差方法﹚；2.GUM关于测量不确定度方法；3.IEC测量结果的兼容性方法；4.约定值混合法（将误差与不确定度同时使用的方法）。VIM第3版实际上采用了误差与不确定度同时并存的第四种方法。上述四种测量方法，其差别如下：内容1.经典方法﹙误差方法﹚2.GUM方法3.IEC方法真值认为存在唯一的真值，实际上它是不可知的。真值存在，真值不是唯一的，是不可知的，不鼓励使用。怀凝真值的存在，认为既然真值不可知，又何必提真值。测量的目的获得与真值尽可能接近的值。获得测得值及其不确定度或其它有关信息表示。依靠测量结果计量兼容性的概念去评定测量结果的有效性，。测量结果即指测量获得的值，它偏离真值，存在误差，有系统和随机误差，可采取修正或多次测量等措施。它是被测量的估计值，通常测量结果为测得值和有关信息（不确定度）。即测得值，测量所得到的量值。如何描用误差大小来表示。用概率方法，将各不确用校准曲线上的示述测量的质量定度分量合成，通过测量中获得的信息，描述测量结果。值范围和校准值上的测得值范围表述，不用概率统计方法，而用校准获得。优缺点真值不可知，误差不能准确知道，未有误差合成方法，很难评定测量结果与真值一致的程度。优点，解决了真值和误差问题，采用概率方法，解决了不确定度的合成，方法更为精练。不采用概率方法，不用合成，用校准曲线，实用方便。第4种方法，即4﹑约定值混合法。.约定值混合法就是鉴于“误差”一词的使用仍然如此广泛，因此保留了该术语，用“误差”同时引入“不确定度”，即“误差”和“不确定度”同时使用，以判定被测量值是否附合要求或法律规定的方法，称“约定值混合法”。该方法分为二步：1）.第一步，用更高等级的计量标准对测量标准进行校准，该测量标准得到的测得值的平均值称为约定值，该给出的约定值是具有不确定度的；2）.第二步，用上述测量标准第二次去校准低等级的计量器具时，可用约定值来评定误差，这种误差可用数字表示，即相对约定值的差。可从低等级的计量器具上得到的测得值与测量标准约定值之差，它是被校准计量器具的系统误差中的己知部分。测得值的误差由系统误差中的未知部分、系统误差中的己知部分及随机误差三部分组成。约定值混合法的优点是当约定值不确定度很小时可以直观的使用，即被评定的低等级的计量器具的示值误差在其最大允许误差限内时，即可判定为合格，不需要进行不确定度分析。实例：用标准法码校准一个秤，砝码为经过高等级标准校准过的测量标准，秤为低等级的计量器具。秤的示值可和标准法码的约定值比较，即示值－约定值（即标准值）＝示值误差，可知误差和法律法规最大允许误差比较，就可决定秤是否附合要求。约定值混合法当约定值的不确定度很小时可以使用。这种方法使用直观实用，对准确度高的计量标准用不确定度评定，既科学合理又全面；而对准确度低的计量器具开展检定或校准用误差方法既方便又实用，尤其对制造计量器具生产厂对产品进行出厂检验，和开展计量器具首次检定或随后检定或校准都十分方便。这是一种现实可行的实用方法，避兔使用真值或约定真值，而用约定值，而得到了大家的认可和接受，在术语上进行了协调。我理解，误差和不确定度并存，是VIM第3版最突出的变化。二﹑从JJF1001-2011规范中，可看出上述理念在术语定义中的变化如JJF1001-2011规范中3.21条量的真值﹙VIM2.11﹚简称真值，其定义是“与量的定义一致的量值。”而JJF1001-19983.19条[量的]真值，定义“与给定的特定量的定义一致的值。”定义基本一致。但“注”的变化很大，VIM第三版中注﹙即新规范3.21条注〕就表述了三种对真值的不同观点，“注：1.在描述关于测量的“误差方法”中，认为真值是唯一的，实际上是不可知的。在“不确定度方法”中认为，由于定义本身细节不完善，不存在单一真值，只存在与定义一致的一组真值；然而，从原理上和实际上，这一组值是不可知的。另一些方法﹙指IEC方法﹚免除了所有关于真值的概念，而依靠测量结果计量兼容性的概念去评定测量结果的有效性。2.在基本常量的这一特殊情况下，量被认为具有一个单一真值。3.当被测量的定义的不确定度与测量不确定度其它分量相比可忽略时，认为被测量具有一个“基本唯一”的真值。这就是GUM和相关文件采用的方法，其中“真”字被认为多余的。”这反映了对真值虽然有了统一定义，但在认识和理解上是不同的，“量的真值”定义是个各方认可的析中方案。如JJF1001-2011规范中3.22条约定量值﹙VIM2.12﹚又称量的约定值，简称约定值。其定义是“对于给定的目的，由协议赋予某量的量值。”而JJF1001-1998中3.20条﹙即VIM第二版﹚[量的]约定真值，定义为“对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值，有时该值是约定采用的。”为了适用于不同观点，新规范术语名称中尽量不出现“真值”，所以用约定量值表述，定义中也不出现了不确定度要求。新规范3.22条注﹙VIM第三版注﹚“注：1.有时将术语“约定真值”用于此概念，但不提倡这种用法。2.有时约定量值是真值的一个估计值。3.约定量值通常被认为具有适当小（可能为零）的测量不确定度。”这又是不同观点的理解认识。而新规范中所指“由协议赋予”也很难使人理解，实际约定量值是否具有广义性。如JJF1001-2011规范中5.3条测量误差﹙VIM2.16﹚，定义为“测得的量值减去参考量值。”在JJF1001-1998规范中5.16条[测量]误差﹙即VIM第二版﹚中，定义是“测量结果减去被测量的真值。”这和VIM第三版定义有了较大区别，测量结果改为测得的量值，真值改为参考量值。因为新规范“测量结果”定义己作了修改，它包涵了有关信息，用测得的量值更为准确广意。而为什么将真值改为参考量值，在新规范系统测量误差5.4条和随机测量误差5.6条定义注中已作了说明，即系统测量误差定义中，“注：1.系统测量误差的参考量值是真值，或是测量不确定度可忽略不计的测量标准的测得值，或是约定量值。”在随机测量误差定义中，“注：1.随机测量误差的参考量值是对同一被测量由无穷多次重复测量得到的平均值。”用“参考量值”这又是一种折中方案，既不用“真值”的用语，其含意又具有不同的观点。在JJF1001-2011规范中5.4条，系统测量误差定义中与在JJF1001-1998规范5.20相比，也去掉了“真值”二字，同样不用“真值”的用语。我理解严格的说应是“由测量所得到赋予被测量的值减去真值”更为准确，因为误差概念是建立在真值基础上的。关于对“测量结果”和“测得值”两个术语的关系，也可以看出由於不同认识对术语的影响。在JJF1001-2011规范中5.1条测量结果﹙VIM2.9﹚，定义为“与其它有用的相关信息一起赋予被测量的一组量值。”而在JJF1001-1998规范中5.1条﹙即VIM第二版﹚中，测量结果的定义是“由测量所得到的赋予被测量的值。”定义有所变化。VIM第三版即JJF1001-2011规范中5.1条的注指出－，注：1、测量结果通常包含这组量值的相关信息。2、测量结果通常表示为单个测得的量值和一个测量不确定度。对某些用途，如果认为测量不确定度可忽略不计，则测量结果可表示为单个测得的量值，在许多领域中这是表示测量结果的常用方式。3、在传统文献和1993版VIM中，测量结果定义为赋予被测量的值，并按情况解释为平均示值、未修正的结果或已修正的结果。这又是几种不同的观点和认识。测量结果术语VIM第三版与原JJF1001-1998即VIM第二版定义有很大变化。新版的定义其实代表GUM方法观点，测量结果就是测得的量值和测量不确定度有关信息。为了适用其它观点，VIM第三版即JJF1001-2011规范中，新增了5.2条“测得的量值”词条，简称测得值，其定义是“代表测量结果的量值。”虽然过去经常使用测得值，但在JJF1001-1998中没有列入测得值定义，为什么新规范中﹙即VIM第三版﹚增加了这一术语，说明对测量误差和IEC方法得到了进一步重视，当测量标准的测量不确定度可忽略不计时，实际上测得值不需要其它有用相关信息即可作为测量结果，这是不同观点协调的结果。但这二条仔细分析可应用于不同方法，但既有区别又有重复相关之处。在JJF1001-2011新规范中，5.8条为测量准确度﹙VIM2.13﹚，5.9条为测量正确度﹙VIM2.14﹚，5.10为测量精蜜度﹙VIM2.15﹚。多年不多见的“测量正确度”和“测量精蜜度”又回来了。过去认为今后将大力采用测量不确定度，测量误差的概念将逐步弱化，但这一次可以看出，测量误差最基本的三个概念述语又列入了术语词条，这反应了国际上对测量误差概念的进一步肯定和重视。测量重复性﹑测量复现性在新规范术语定义中，是指在重复性﹑复现性测量条件下的测量精蜜度。这反应了在VIM第三版即新规范中，是对不同观点不同认识情况下的一种妥协，采用测量不确定度和测量误差同时并存的现实，这也是认识上的一种进步和发展，理论要联系实际，与实际的应用相结合。从过去我国制定的JJF1001-1998规范的指导思想来看，基本上和VIM第三版的思路是一致的，结合我国的实际情况，在我国实际上巳采用了第4种方法，我们既强调采用测量不确定与国际上一致，同时为适应检定﹑校准工作，采用了测量误差方法作为法制计量检定的评定方法，一方面控制计量标准器与被检计量器具测量准确度的关系，同时以计量器具最大允许误差作为规程﹑规范所允许的误差极限值。如在我国《测量仪器特性评定》JJF1094-2002技术规范中，5.3.1.4条测量仪器示值误差符合性评定的基本要求中规定，对测量仪器特性进行符合性评定时，若评定示值误差的不确定度满足下面要求，则可不考虑示值误差评定的测量不确定度的影响。评定示值误差的不确定度与被评定测量仪器的最大允许误差的绝对值之比，应小于或等于1:3，即被评定测量仪器的示值误差在其最大允许误差限内时，可判为合格。在JJF1001-2011新修订的规范中，同样保留了这种思路，在第7章测量仪器的特性中，保留了原有的固有误差﹙7.30条﹚﹑引用误差﹙7.31条﹚﹑示值误差﹙7.32条﹚，因为在我国计量检定规程中，作为计量器具法制管理的重要技术依据，基本上还是采用最大允许误差作为考核计量器具