学习JJF1001《通用计量术语及定义》规范的体会.docx

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学习JJF1001《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。

如何描述测量的质量

用误差大小来表示。

用概率方法，将各不确定度分量合成，通过测量中获得的信息，描述测量结果。

用校准曲线上的示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性能的主要指标，包括新制的、使用中和修理后的各种情况。

最近我查阅了十大计量专业共18份检定规程及少量校准规范，大部份都在2010-2011年制订，95%都是用误差进行评定的。

确实这种方法既能与计量器具产品标准相协调一致，实际应用上也十分方便实用，这相当于第四种方法中的第二次测量活动。

以上只是个人学习中的一点体会和认识，虽然新版计量术语和我国现行所实施的是相一致的，但很多术语定义都有了变化，又增加了不少新术语，很多内容值得研究学习和探讨，有待进一步加深理解和更好的应用它。

2012年8月18日金华彰写於北京

                                                                            2012年12月15日又作了文字修改

对《通用计量术语及定义》中量及其量值的理解和认识

–学习JJF1001-2011规范的体会之二

金华彰

所谓“计量”当然其核心是“量”，计量工作就是要和量打交道，那儿有“量”，需要量值统一，那儿就离不开计量。

确保全国计量单位的统一和量值的准确可靠是计量工作的基本任务和目的。

量分为被测量和影响量，而量的大小是通过量值来表述的。

而为了确定量值的大小，必须有参照对象﹙如测量单位等﹚来实现，而量的值又存在多种形式，如真值、约定量值、参考量值、测得的量值、示值、修正值等。

由于我国JJF1001-2011规范中计量基础通用的相关术语原则上是按照国际计量学词汇VIM3保持一致而修订的，所以有不少术语有了较大的变化，定义更为严密和准确，而有的则为适应不同观点的认识而有所执中。

下面谈谈个人对量及其与量值有关的术语的一些理解和认识。

一、什么是量

 《通用计量术语及定义》JJF1001-2011规范第3.1条指出：

量【VIM1.1】其定义是“现象、物体或物质的特性，其大小可用一个数和一个参照对象表示。

”而JJF1001-1998规范中，3.1条〔可测量的〕量，其定义是“现象、物体或物质可定性区别和定量确定的属性。

”两者有较大变化：

对量的本质含意提法就有一定差别，一是指是一种“属性”，一是指是一种“特性”，特性是指某一事物特有的性质或特征，而属性是指事物固有的性质，量是指某一事物特有的性质或特征，并不是事物固有的性质，量作为一种特性表述更为准确，量就是指其大小可用一个数和一个参照对象表示的现象、物体或物质的一种特性；定义名称变了，过去把“量”的范围放在名称中，即指〔可测量的〕量，可简称“量”，而现在把“量”的范围放在定义中，这更为严密，过去可以理解“量”十分广义，好像任何人为自定的“单位”都可以确定量的大小，而新定义把“其大小可用一个数和一个参照对象表示”放入定义中，说明量的大小必须有相应的参照对象为依据，而参照对象有特定的含意和要求，量的范围更加明确了，概念也更清楚了；过去一讲量总和测量单位﹙计量单位﹚相联系，为什么现在提“参照对象”，因为3．20条“量值”的新定义变了，过去主要指物理量，而现在“量”的概念扩展了，量已扩大到化学量、生物量，正如量的新定义注2所指出的，“参照对象可以是一个测量单位、测量程序、标准物质或其组合。

”量的新定义既确立了量的含意，也扩大了量范围，扩展了计量工作的范围和领域。

新定义表1中把“量”分为一搬概念的量和特定量，并以例说明，反映了量的广义性，从而也反应了计量涉及范围领域的扩展。

二、什么是被测量

JJF1001-2011规范第4.7条被测量【VIM2.3】，其定义为“拟测量的量。

”而JJF1001-1998规范中，4.7条被测量，其定义是“作为测量对象的特定量。

”VIM第二版被测量定义为受到测量的量。

二者变化很大：

一是1998与2011相比，其范围扩大了，量不只指物理量，还包括化学量、生物量，所以不能专指特定量，而是广义的量，正如新定义中注1所指，“对被测量的说明要求了解量的种类，以及含有该量的现象、物体或物质状态的描述，包括有关成分及所涉及的化学实体。

”；二是新定义与1998和VIM第二版相比，其内含更为明确，这个“量”是指拟测量的量，即打算或准备要测量的量，老定义可以理解既是拟测量的量也可以是己测得的量，新定义明确了“被测量”与“测得的量值”即“测得值”的明显区别；在新定义注3中指出，“测量包括测量系统和实施测量的条件，它可能会改变研究中的现象、物体或物质，使被测量的量可能不同于定义的被测量。

在这种情况下，需要进行必要的修正。

”要注意被测量会受影响量而变化，因为要研究和测量某个量，其测量过程的输入就是首先要确定被测量及其对测量的要求，所以必须详细了解被测量的状态和要求，这是实施测量过程的前题。

在测量过程中“被测量”这一术语十分重要。

三、什么是量值

JJF1001-2011规范第3.20条量值【VIM1.19】全称量的值，简称值，其定义是“用数和参照对象一起表示的量的大小。

”而JJF1001-1998规范中，第3.18条，量值其定义是“一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小。

”其中注指出：

对于不能以一个数乘以测量单位所表示的量，可以参照约定参考标尺，或参照测量程序，或两者都参照的方式表示。

量的大小是用量值来表示的，具体地说就是用数和参照对象一起来表示的量的大小。

上述二定义的区别仍是“参照对象”和“特定量”，老定义主要涉及物理量，虽有注扩大了适用范围，如硬度可以参照约定参考标尺，而新定义它涉及到物理量、化学量和生物量，量是广义的而不必单指特定量；用广义的参照对象来代替测量单位，正如新定义中注1指出的，根据参照对象的类型，量值可表示为：

一个数和一个测量单位的乘积、量纲为一，测量单位1，通常不表示；一个数和一个作为参照对象的测量程序﹙如给定样品的洛氏C标尺硬度﹚；一个数和一个标准物质。

任何量的大小都是客观存在的，不因人们以何种方式表示而改变，同一个量可用多种方式表示，如某物体质量的量值为0.125kg或152g，用其表示量的大小但二者量是相同的。

随着量的含意的扩大，则量值的含意也必将扩大。

量值在计量工作中具有十分重要的作用，因为计量工作的最基本目的就是要确保量值的准确可靠，实现单位量值的统一，即同一个量在不同地区其测量结果在一定准确度范围内的量值是一致的。

四、量的真值、约定量值、参考量值、测得的量值、示值和修正值

量的真值

JJF1001-2011规范第3．21条量的真值【VIM2.11】简称真值，其定义是指“与量的定义一致的量值。

”而JJF1001-1998规范中，第3.19条〔量的〕真值，其定义是“与给定的特定量的定义一致的值。

”新定义除把量的范围扩大了不特指特定量，其它二者含意是相同的。

如前述文章之一所说，对真值的概念不同观点具有不同认识，是不同认识的核心问题。

只有与被测量定义一致的值才是被测量的真值，真值是存在的，但是是不可知的，其实真值是一个理想的概念，但真值是误差理论的重要基础。

作为术语对真值的概念应有一个统一的认识并加以定义，但在实际应用中有的涉及真值概念的术语则采用其它术语名称代之，这正是VIM3和2011版本术语变化的原因。

如把术语“约定真值”改称为“约定量值”，在测量误差定义中的把“被测量的真值”改称为“参考量值”，我理解这是一种折中妥协方案。

约定量值

JJF1001-2011规范第3.22条约定量值【VIM2.12】又称量的约定值，简称约定值，其定义是指“对于给定目的，由协议赋予某量的量值。

”而JJF1001-1998规范中，第3.20条〔量的〕约定真值，其定义是“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。

”可以看出，新定义中没有“特定量”、“不确定度”含意，既把量的范围扩大了，把名称改为约定量值，而内容中不引入不确定度概念，正是不同认织协调一致的结果。

也可能称约定量值更为准确。

我理解约定量值就是能代替真值的量值，因为实际上真值不可获得，在应用时用约定量值来代替，正如新定义中注中指出：

“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。

”但既然约定量值是真值的一个估计值，为什么新定义中要规定“由协议赋予某量的量值”此处如何理解“协议”的概念？

是否包括标淮、检定规程等规范，把计量标准器复现的量值作为约定量值。

好像定义未说明“约定量值”定义的本质含意，使人不易理解，但使用时具有广泛性。

参考量值

在JJF1001-2011规范中，第5.3条测量误差【VIM2.16】，其定义为“测得的量值减去参考量值。

”而JJF1001-1998规范中，第5.16条，〔测量〕误差其定义为“测量结果减去被测量的真值。

”新定义把“被测量的真值”改成“参考量值”，我理解可能是为了避免由于对真值的不同认识，又是一种执中方案，也可能是实用性灵活性更大些。

“参考量值”在2011新规范中第5.4、5.9、7.20、7.27的定义中都使用了这一术语。

我个人认为严格的定义还是1998规范中的好，它反应了误差内在的本质概念，并在定义中注1作了说明：

“由于真值不能确定，实际上用的是约定真值”而在约定真值的定义注1中又指出，约定真值有时称为指定值、最佳估计值、约定值或参考值，提出了术语实际应用的途径。

那么如何理解什么是参考量值呢？

在新定义第5.3条注1中指出：

“①当涉及存在单个参考量值，如用测得值的测量不确定度可忽略的测量标准进行校准，或约定量值给定时，测量误差是已知的。

”这说明在校准或检定中标准器的量值或其它约定量值就是参考量值；在5.4条【VIM2.17】，系统测量误差定义注1中又指出：

“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的测量标准的测得值，或是约定真值。

”在5.6条【VIM2.19】，随机测量误差定义注1中又指出：

“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。

”这说明真值、测量标准的测得值、约定真值、无穷多次重复测量得到的平均值都是参考量值，我认为这样的注解，其实与过去所述的由于真值不能确定，实际上用的是约定真值，约定真值有时称为指定值、最佳估计值、约定值或参考值，多次重复测量得到的平均值来代替真值，只是换了一种说法而已。

JJF1001-2011规范中，第8.19条对“参考量值【VIM5.18】”，简称参考值，有一个定义，即“用作与同类量的值进行比较的基础的量值。

”其中注1为“参考量值可以是被测量的真值，这种情况下它是未知的；也可以是约定量值，这种情况下它是已知的。

”注2“带有测量不确定度的参考量值通常由以下参照对象提供：

a一种物质，如有证标准物质；b一个装置，如稳态激光器；c一个参考测量程序；d与测量标准的比较。

”打了一个圈子又回到真值和约定真值上来。

我认为老定义测量误差为“测量结果减去被测量的真值”，它反应了误差定义的本质特征，而新定义测量误差改为“测得的量值减去参考量值”使人看不清楚误差定义的实质内涵。

而5.3条测量误差【VIM2.16】定义改用“参考量值”，其好处是有利于各种不同观点，可以统一得到认可并能广泛的应用。

测得的量值﹙测得值﹚

在JJF1001-2011规范中，第5.2条【VIM2.10】，新增加了一个术语-“测得的量值”，又称量的测得值，简称测得值，其定义为“代表测量结果的量值。

”我国经常使用这一术语，但1998规范中无此定义。

从定义理解它是指通过测量所得到的被测量的量值，包括单次测得值或多次重复测量的算术平