izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2024-7-14-22izmertech-2218Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТРОЛОГИИ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИGENERAL PROBLEMS OF METROLOGY AND MEASUREMENT TECHNIQUESПогрешность – число, параметр или распределение вероятностейError is a number, parameter or probability distributionЛевинС. Ф.LevinS. F.

Сергей Фёдорович Левин

Москва

Sergey F. Levin

Moscow

levina-ae@yandex.ruМосковский государственный технический университет имени Н. Э. БауманаРоссияBauman Moscow State Technical UniversityRussian Federation202417092024071422Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20242024ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2218

Рассмотрена проблема определения формата (формы представления разностью, параметром рассеяния, распределением) характеристик точности результатов при решении измерительных задач в терминах теории погрешностей и концепции неопределённости. Показано, что для погрешности как разности ключевым является вопрос о неизвестности так называемого истинного значения. Для неопределённости измерения при переходе к оцениванию параметра рассеяния по совокупности повторных измерений и избавлении от прилагательного истинное возникает ряд узловых вопросов другого плана – отсутствие логики статистического вывода, несоответствие термина уровень доверия термину доверительная вероятность в государственных поверочных схемах и практическая бесполезность характеристик неопределённости измерения в задачах анализа рисков. Однако бесконечное совершенствование методов и средств измерений в теории погрешностей и неограниченное количество информации для полного описания измеряемой величины в концепции неопределённости представляет собой общий дефект обоих подходов, только другими словами. Концептуально же переход от погрешности к неопределённости является промежуточным этапом к представлению характеристик точности распределениями вероятностей. Дан краткий обзор трансформации точки зрения международной метрологии по этому вопросу. Оценивание точности результатов представлено как структурно-параметрическая идентификация дрейфа метрологических характеристик средств измерений и эталонов, а также метрологическая аттестация методик решения измерительных задач в схеме перекрёстного наблюдения в терминах распределений вероятностей. Это позволяет избавиться от проблем, связанных с неполнотой других форматов представления характеристик точности. Показано, что наиболее полной характеристикой точности для теории погрешностей и концепции неопределённости является формат распределения вероятностей.

The problem of the format (the form of representation by difference, scattering parameter, distribution) of the characteristics of the accuracy of the results in solving measurement problems in terms of the theory of errors and the concept of uncertainty is considered. It is shown that for the error as a difference, the key question is the uncertainty of the so-called true value. For measurement uncertainty, when switching to estimating the scattering parameter based on a set of repeated measurements and getting rid of the adjective true, a number of key issues of a different plan arise – the lack of logic of statistical inference, the inconsistency of the term “confidence level” with the term “confidence probability” in state verification schemes and the practical uselessness of measurement uncertainty characteristics in risk analysis tasks. However, the endless improvement of measurement methods and tools in the theory of errors and an unlimited amount of information for a complete description of the measured value in the concept of uncertainty is a common defect of both approaches, only in other words. Conceptually, the transition from error to uncertainty is an intermediate stage to the representation of accuracy characteristics by probability distributions. A brief overview of the transformation of the point of view of international metrology on this issue is given. The evaluation of the accuracy of the results is presented as a structural-parametric identification of the drift of metrological characteristics of measuring instruments and standards, as well as metrological certification of methods for solving measurement problems in the cross-observation scheme in terms of probability distributions. This allows you to get rid of the problems of incompleteness of other formats for representing accuracy characteristics. The most complete characterization of accuracy for the theory of errors and the concept of uncertainty is the format of the probability distribution. However, the endless improvement of measurement methods and tools in the theory of errors and an unlimited amount of information for a complete description of the measured value in the concept of uncertainty is a common defect of both approaches, only in other words. Conceptually, the transition from error to uncertainty is an intermediate stage to the representation of accuracy characteristics by probability distributions. A brief overview of the transformation of the point of view of international metrology on this issue is given. The evaluation of the accuracy of the results is presented as a structural-parametric identification of the drift of metrological characteristics of measuring instruments and standards, as well as metrological certification of methods for solving measurement problems in the cross-observation scheme in terms of probability distributions. This allows you to get rid of the problems of incompleteness of other formats for representing accuracy characteristics. The most complete characteristic of accuracy for the theory of errors and the concept of uncertainty is the format of the probability distribution.

формат характеристик точностипогрешностьнеопределённостьраспределение вероятностейнеадекватностьсхема перекрёстного наблюденияformat of accuracy characteristicserroruncertaintyprobability distributioninadequacycross-observation schemeReferencesСтандартизация и применение статистических методов. Стандарты и качество, (12), 25 (1987).Standartizaciya i primenenie statisticheskih metodov. Standarty i kachestvo, (12), 25 (1987). (In Russ.)Руководство по выражению неопределённости измерения. Перевод с английского ОНТИ ГП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева». Науч. ред. проф. В. А. Слаев. ВНИИМ имени Д. И. Менделеева, Санкт-Петербург (1999).Rukovodstvo po vyrazheniyu neopredelyonnosti izmereniya. Translated from English VNIIM, ed. prof. V. A. Slaev. VNIIM, St. Petersburg (1999). (In Russ.)Левин С. Ф. Метрология: понятия и термины, фразеологизмы и катахрезы. Контрольно-измерительные приборы и системы, (1), 35–38 (2017).Levin S. F. Metrologiya: ponyatiya i terminy, frazeologizmy i katahrezy. Test and measuring instruments and systems, (1), 35–38 (2017). (In Russ.)Левин С. Ф. Метрология. Математическая статистика. Легенды и мифы 20-го века: Легенда о неопределённости. Партнеры и конкуренты, (1), 13–25 (2001).Levin S. F. Metrologiya. Matematicheskaya statistika. Legendy i mify 20-go veka: Legenda o neopredelennosti. Partnery i konkurenty, (1), 13–25 (2001). (In Russ.)Левин С. Ф. Дефинициальная неопределённость и погрешность неадекватности. Измерительная техника, (11), 7–17 (2019). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2019-11-7-17Levin S. F. Definitional uncertainty and error of inadequacy. Measurement Techniques, 62(11), 933–944 (2020). https://doi.org/10.1007/s11018-020-01716-06Левин С. Ф. Информация, неопределённость, идентификация, детализация и неадекватность. Законодательная и прикладная метрология, (1), 38–45 (2021).Levin S. F. Terms: information, uncertainty, details, identification, and inadequacy. Legislative and applied metrology, (1), 38–45 (2021). (In Russ.)Левин С. Ф. Прикладная метрология и некоторые проблемы математической статистики. Законодательная и прикладная метрология, (3), 17–27 (2021).Levin S. F. Applied metrology: some of the issues of mathematical statistics. Legislative and applied metrology, (3), 17–27 (2021). (In Russ.)Левин С. Ф. Математическая теория измерительных задач: Приложения. Две стороны неопределённости. Контрольно-измерительные приборы и системы, (4), 27–38 (2021).Levin S. F. Mathematical theory of measurement problems: applications two sides of the same uncertainty. Тest & Measuring Instruments and Systems, (4), 27–38 (2021). (In Russ.)Левин С. Ф. О формате представления неопределённостей при решении измерительных задач. Измерительная техника, (4), 14–22 (2022). https://doi/org/10.32446/0368-1025it.2022-4-14-22Levin S. F. On uncertainty representation formats in solving measurement problems. Measurement Techniques, 65(4), 240–249 (2022). https://doi.org/10.1007/s11018-022-02075-8Ивахненко А. Г. Метод группового учета аргументов – конкурент метода стохастической аппроксимации. Автоматика, (3), 58–72 (1968).Ivahnenko A. G. Metod gruppovogo ucheta argumentov – konkurent metoda stohasticheskoj apprksimacii. Аvtomatikа, (3), 58–72 (1968). (In Russ.)Ивахненко А. Г., Копа Ю. В., Тодуа Н. Н., Петраке Г. Метод математического моделирования сложных экологических систем. Автоматика, (4), 20–34 (1971).Ivahnenko A. G., Kopa Yu. V., Todua N. N., Petrake G. Metod matematiche-skogo modelirovaniya slozhnyh ekologicheskih sistem. Аvtomatikа, (3), 20–34 (1971). (In Russ.)Левин С. Ф. Неопределённость результатов решения измерительных задач в широком и узком смыслах. Материалы Международного научно-технического семинара «Математическая, статистическая и компьютерная поддержка качества измерений». Санкт-Петербург, 28–30 июня 2006. ВНИИМ, КООМЕТ, Санкт-Петербург, с. 48, 50 (2006).Levin S. F. Neopredelennost’ rezul’tatov resheniya izmeritel’nyh zadach v shirokom i uzkom smyslah. Proc. International Seminar Mathematics, statistics and computation to support measurement quality, St. Petersburg, 28–30 June 2006, VNIIM, KOOMET, St. Petersburg, pp. 48, 50 (2006). (In Russ.)Левин С. Ф. Неопределённость результатов решения измерительных задач в широком и узком смысле. Метрология, (9), 3–24 (2006). https://www.elibrary.ru/mvqhmbLevin S. F. Neopredelennost’ rezul’tatov resheniya izmeritel’nyh zadach v shirokom i uzkom smysle. Metrologiya, (9), 3–24 (2006). (In Russ.)Левин С. Ф. Неопределённость в узком и широком смыслах результатов поверки средств измерений. Измерительная техника, (9), 15–19 (2007). https://www.elibrary.ru/mvafzbLevin S. F. Indeterminateness of the results of calibrating measuring instruments in the narrow and the broad sense. Measurement Techniques, 50(9), 921–928 (2007). https://doi.org/10.1007/s11018-007-0173-5International Vocabulary of Metrology – Basic and General Concepts and Associated Terms. VIM, 3rd ed. (2007).International Vocabulary of Metrology – Basic and General Concepts and Associated Terms. VIM, 3rd ed. (2007).Международный словарь по метрологии: основные и общие понятия и соответствующие термины. Перевод с английского и французского ВНИИМ им. Д. И. Менделеева, БелГИМ. Изд. 2-е, испр. НПО «Профессионал», Санкт-Петербург. (2010).Mezhdunarodnyj slovar’ po metrologii: osnovnye i obshchie ponyatiya i sootvetstvuyushchie terminy. Translated from English and French VNIIM, BelGIM. Ed. 2. NPO “Professional”, St. Petersburg (2010).Ehrlich Ch., Dybkaer R., Wöger W. Evolution of philosophy and description of measurement (preliminary rationale for VIM3). OIML Bulletin, XLVIII(2), 23–35 (2007).Ehrlich Ch., Dybkaer R., Wöger W. Evolution of philosophy and description of measurement (preliminary rationale for VIM3). OIML Bulletin, XLVIII (2), 23–35 (2007).Bich W., Cox M. G., Harris P. M. Evolution of the “Guide to the Expression of the Uncertainty in Measurement”. Metrologia, 43(4), S161 (2006). https://doi.org/10.1088/0026-1394/43/4/S01Bich W., Cox M. G., Harris P. M. Evolution of the “Guide to the Expression of the Uncertainty in Measurement”. Metrologia, 43(4), S161 (2006). https://doi.org/10.1088/0026-1394/43/4/S01Рабинович С. Г. О необходимости создания новых рекомендаций по оцениванию погрешностей и неопределенностей измерений. Системы обработки информации, 4(85), 23–26 (2010).Rabinovich S. G. O neobhodimosti sozdaniya novyh rekomendacij po ocenivaniyu pogreshnostej i neopredelennostej izmerenij. Sistemy obrabotki informacii, 4(85), 23–26 (2010). (In Russ.)Bich W., Cox M. G., Dybkaer R. et al. Revision of the “Guide to the expression of uncertainty in measurement”. Metrologia, 49(6), 702–705 (2012). https://doi.org/10.1088/0026-1394/49/6/702Bich W., Cox M. G., Dybkaer R. et al. Revision of the “Guide to the expression of uncertainty in measurement”. Metrologia, 49(6), 702–705 (2012). https://doi.org/10.1088/0026-1394/49/6/702Ефремова Н. Ю., Чуновкина А. Г. Развитие концепции «неопределённости измерения» и пересмотр «Руководства по выражению неопределённости измерения». Часть 2. Сравнительный анализ основных положений Руководства и их планируемых изменений. Измерительная техника, (5), 7–11 (2017). https://www.elibrary.ru/ytvxntEfremova N. Y., Chunovkina A. G. Development of the concept of uncertainty in measurement and revision of the Guide to the expression of uncertainty in measurement. Part 2. Comparative analysis of basic provisions of the guide and their planned changes. Measurement Techniques, 60(5), 418–424 (2017). https://doi.org/10.1007/s11018-017-1212-5Эрлих Ч., Дибкер Р., Вёгер В. Эволюция философии и трактовки понятия «измерение». Главный метролог, (1), 11–30 (2016).Erlih Ch., Dibker R., Vyoger V. Evolyuciya filosofii i traktovki ponyatiya “izmerenie”. Glavnyj metrolog, (1), 11–30 (2016). (In Russ.)Левин С. Ф. Руководство по выражению неопределённости измерения: ревизия – смена парадигмы или новая санкция? Законодательная и прикладная метрология, (5), 31–44 (2016). https://www.elibrary.ru/wwoxwbLevin S. F. Rukovodstvo po vyrazheniyu neopredelennosti izmereniya: reviziya – smena paradigmy ili novaya sankciya? Zakonodatel’naya i prikladnaya metrologiya, (5), 31–44 (2016). (In Russ.)Основные термины в области метрологии: Словарь-справочник. Под ред. Ю. В. Тарбеева. Изд-во стандартов, Москва (1989).Osnovnye terminy v oblasti metrologii: Slovar’-spravochnik, ed. Yu. V. Tarbeev, Izdatelstvo standartov, Moscow (1989). (In Russ.)Kolmogorov A. N. On tables of random numbers. Theoretical Computer Science, 207, 387–395 (1998) (Reprinted from Sankhyã: The Indian Journal of Statistics. Series A, 25(4) (1963). https://doi.org/10.1016/S0304-3975%2898%2900075-9Kolmogorov A. N. On tables of random numbers. Theoretical Computer Science, 207, 387–395 (1998) (Reprinted from Sankhyã: The Indian Journal of Statistics. Series A, 25(4) (1963). https://doi.org/10.1016/S0304-3975%2898%2900075-9Колмогоров А. Н. Реальный смысл результатов анализа. Труды II Всесоюзного совещания по математической статистике. Ташкент, с. 240–268 (1949).Kolmogorov A. N. Realnyy smysl rezultatov analiza. Trudy II Vsesoyuznogo soveshchaniya po matematicheskoy statistike. Tashkent, рp. 240–268 (1949). (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.