在測量不確定度的評定中,分布狀態(tài)、置信概率和包含因子均是其必不可少的技術(shù)參數(shù)。國家計量技術(shù)規(guī)范JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》的5.6條款和表3,對此有專門的規(guī)定。筆者認為:置信概率是其分布密度函數(shù)的積分,表3中的各分布狀態(tài)下的包含因子,關(guān)鍵的前提是置信概率必須等于100%(正態(tài)分布等于99.73%除外),若置信概率不等于100%,則不能直接運用表3中的包含因子k值。比如眾所周知的:在正態(tài)分布下的置信概率為99%時,對應(yīng)的包含因子k99=2.576;置信概率為95%時,對應(yīng)的包含因子k95=1.960等。
除正態(tài)分布以外的其他各種分布難道就不服從該對應(yīng)關(guān)系嗎?常見各種有關(guān)測量不確定度的論文及上海市計量測試技術(shù)研究院編著的《常用測量不確定度評定方法及應(yīng)用實例》(以下簡稱《實例》)中有如下問題,有的甚至還是普遍問題:
(1)在估計服從均勻分布,△u(xi)/u(xi)=10%、20%……50%時,自由度有取50、12或8和2的,但包含因子千篇一律取(《實例》P29、P51、P115、P231……比比皆是)。
(2)有的在估計服從均勻分布時,不作可靠性估計,就取,而自由度有取50、12或不作交代的(《實例》P211、P371、P459、P490等)。
(3)有的在估計服從三角分布時,不作可靠性估計,就取,而自由度有取12、50或100的(《實例》P20、P35、P42、P170)。
(4)有認為服從正態(tài)分布,k=3,估計△u(xi)/u(xi)=0.10、0.15……0.20,自由度等于50、22、12的(《實例》P122、P130、P247)。
(5)有不作分布狀態(tài)的估計,即取包含因子kP=2或,而自由度均等于50的(《實例》P450)。
(6)有認為:相對擴展不確定度Urel=某數(shù)%,即取k=2或k=1.96,并估計△u(xi)/u(xi)=0.10或0.20,自由度等于50或12的(《實例》P572、P594、P616)。
(7)更有甚者:估計服從梯形分布,包含因子,而自由度=50的(《實例》P51、P59)。
(8)有認為服從兩點分布,包含因子取值未作說明,而實際運算時卻作的(《實例》P432)等,不一而足。
對此,筆者有以下不同看法:
(1)正因為是均勻分布,所以置信概率作90%或80%可靠估計時,對應(yīng)的包含因子應(yīng)分別為:,(該k值的計算方法不適用于其他任何分布),自由度分別等于50、12.5。如就取,則自由度只能是無窮大。
(2)既為均勻分布,又取,即默認其置信概率為100%,其對應(yīng)的自由度也就只能是無窮大,而絕不可能是其他任何數(shù)。
(3)既為三角分布,又取,即默認其置信概率為100%,其對應(yīng)的自由度也就只能是無窮大,而絕不可能是其他任何數(shù)。
(4)既然是服從正態(tài)分布,又取k=3,則置信概率就是99.73%,自由度當(dāng)然應(yīng)該等于(1-99.73%)-2/2=68587。
(5)分布狀態(tài)與置信概率的估計,在測量不確定度的B類評定中缺一不可,否則就無法確定包含因子。既然是不作分布狀態(tài)的估計,又取kP=2,則既可認為服從置信概率100%時的梯形分布,自由度為無窮大,又可認為服從置信概率95.45%時的正態(tài)分布,自由度等于241。而,則只能認為是服從置信概率100%時的均勻分布,自由度當(dāng)然是無窮大。
(6)據(jù)JJF1059-1999的5.3條款,此種情況應(yīng)按正態(tài)分布考慮。從k=2或k=1.96來看,類似正態(tài)分布,但前者的可靠性為95.45%,自由度等于241;后者的可靠性為95%,自由度等于200。
(7)梯形分布時,包含因子k100=2,其k值絕不可能大于2。JJF1059-1999之5.6條款規(guī)定:,β=0.71。據(jù)我們研究,β的精確值應(yīng)為?,F(xiàn)文中類似β值的0.333,因未作解釋,不知何意。
(8)兩點分布時,包含因子k100=1,而非。
雖說在B類評定中涉及的分布狀態(tài)、置信概率都是根據(jù)評判者的經(jīng)驗主觀地作出的估計,因人而異會有不同程度的差異。但各參數(shù)之間的關(guān)系必須按照規(guī)范(標(biāo)準(zhǔn))的要求協(xié)調(diào)起來。否則必將造成以下差錯:由于出現(xiàn)在分母中的包含因子k值均取的是置信概率為100%時的最大值,故使得B類評定中的各分量均變小,從而導(dǎo)致合成不確定度、擴展不確定度的人為縮?。桓鞣至靠煽啃缘碾S意估計,使得自由度、有效自由度失準(zhǔn),從而導(dǎo)致最終給出的kP、UP失準(zhǔn)。
按對三角分布和梯形分布各置信概率時的包含因子計算公式的研究,我們認為:
①服從三角分布的各置信概率時的包含因子計算公式應(yīng)是:
②服從梯形分布的各置信概率時的包含因子計算公式應(yīng)分段進行:
(2)當(dāng)置信概率>82.84%時
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更多>2019-03-28