Re: [請益] 儀器校正問題

[FlyBrother (妳曾經是我的女孩...)]

※ 引述《ewings (火星人當研究生)》之銘言：
: ※ 引述《FlyBrother (妳曾經是我的女孩...)》之銘言：
: :     要回答這個問題之前,你必須要有誤差的認知.
: :   比如現在我用一台量長度的儀器量一個"號稱"
: :   一公尺的棒子. 量一千次會得到一千個不同的結果,
: :   (如果你的"儀器"比尺厲害很多的話),這一千次量測的結果
: :   ,在數學上,保證會是一個高斯分佈. 把這一千個數字
: :   取(算術)平均,也就是高斯分佈的中心值,若結果
: :   的確是一公尺,那他就是一公尺了,不要懷疑.
: :     但若再量一次呢? 也就是第一千零一次,大概不會
: :   得到剛剛好,完全無誤差的 1.000000000000 m,
: :   應該會得到比如 0.999999998536 m 之類的,重點是
: :   只要你量100次,其中的68次會落在剛剛那個高斯分佈的
: :   一個sigma以內,都算是所謂的"一公尺". 也就是上面
: :   所量到的0.999999998536 m 是可以視為一公尺的.
: :     推文裡的國家標準局,你隨便給他一個號稱一公尺的東西
: :   叫他量一千次,也保證會出現一千次不同結果:
: :     0.999999998536 m
: :     0.999999997429 m
: :     0.999999999951 m
: :     0.999999992487 m
: :     .
: :     .
: :     .
: :   畢竟完全精準而絕對的量測是不存在的. 所謂的"標準"
: :   是大量量測的平均結果,而這件事,你也可以自己做.
: :   只是高斯分佈的sigma也許比不上國家標準局罷了.
: :   若你要做的是極精準的量測,應該要擔心的是手上
: :   的儀器sigma太大,而不是所謂的"一公尺"是真的
: :   還是假的.
: :   =========== 原文擴充段 給ewings 版友 ============
: :     以量長度來做例子,不管是文具店的塑膠尺,商用儀器
: :   或是標準局的高級儀器(多高級我不知道,沒看過,但應該很
: :   厲害), 凡是諸如此類的東西給出的數據,都是用同樣的
: :   過程來處理,不會因為了不起的儀器就用另一套方式處理
: :   數據.
: :     原始問題是問到底一個號稱一公尺的東西可不可信,
: :   否則原提問者不敢拿這個所謂"一公尺"來刻度儀器.
: :   我的回答是:不管你用多好或多爛的儀器來確認,在大量
: :   測量的結果下,只要平均之後是一公尺,那它就是一公尺了.
: :   整個過程需要在乎的是爛儀器的標準差比較大,在需要
: :   高精度的情況下不利於用它的結果來刻度高級儀器.
:   我想你根本性的誤解了這個問題
:   所謂的精準度，是由準度Accuracy與精度precision兩部分組成
:   一個儀器可以每個量測值的差距都非常小，但是量出來卻是錯的
:   人家問的是一公尺的數據可不可信，結果你屁一堆量測值分佈的
:   東西，一點意義都沒有
:   假如儀器的值會受到溫度或是其它因素影響而飄移，就算你量一百萬
:   次，數據的中間值落在剛好一米，那只是"數據飄移後的一米" 不代表
:   那個值落在一米附近，也就是可以有高精度，卻完全沒有準度這種情況
:   但是你完全忽視後者，只是一昧的重複有高精度就好
:   你所謂沒有"絕對精準的量測值"，那也是對的，但是不代表沒絕對值可
:   以參考，一米長的單位早就不是那根鉑銥合金的棒子，而是原子核的波長
:   來定義，那東西在物理上就是一個絕對數字，量到多少那個值就是一米
:   ，而標準局要做的就是利用它來校準準度
: :     ewings版友,你的噓文中說我講的是精度,不是標準值,
: :   可能要麻煩你再讀一次我的原文.
: :     標準值是怎麼來的? 平均多次測量而來,
: :     解析度呢?就是標準差.
: :     此陳述並無矛盾,我兩者都有講.
: :     另外,ewings您在噓文中提到"送標檢局更重要的是確定
: :   量測的平均值是落在標準值的容許範圍上" 依我剛剛所說,
: :   這件事自己做就可以了,不用送標檢局,多量幾次取平均即可.
: :   畢竟您自己都說了"平均值"三個字了.
:   你又知道你的平均值和標檢局標準尺的一樣?
:   儀器量到的數據不只會發散，還會平移哩，尤其是能量計最常衰減飄移
:   而且越往低處飄，數值精度還越高哩，但是準度偏掉一樣零分
: :     還有,ewings在噓文中還有提到金屬尺的使用上會有誤差,
: :   這叫"系統誤差",有別於上述所講的因隨機誤差而產生的
: :   "統計誤差". 只要系統誤差甚小於統計誤差,可以姑且不計.
: :   那如果系統誤差與統計誤差在可比較的量級上呢? 重新
: :   檢視整個量測過程的每一個環節吧. 或是整組砍掉重來.
:   你沒有標檢局的絕對值當參考，你是要用鐵板神算把系統誤差是多少算出來?
:   使用統計法你只能知道全部因子影響後的結果，最好你有辦法在沒有參考值
:   的情況下直接算出系統誤差與統計誤差的比例拉
: :     最後,我自認這篇文章回的還算認真,即便彼此見解不同,
: :   可以好好討論,一起學點東西,我不認為值得拿個"噓"!
: :   (量麵包體積要考慮振動都沒人噓了.... = =)
:   為啥wiki就查得到的東西，卻有人能寫錯?而且還那麼自豪?


    jessti 版友說的比較好回答. 一個1.000 的東西

  量成0.5,無論後面多精確都絕不是正確的. 這種

  量測的結果既不是統計誤差也不是系統誤差,這叫

  gross error. 簡單來講就是根本亂量. 你舉錯例子了.

     回到ewings的內容. 我並沒有說我可以直接算出

  系統誤差與統計誤差的比例. 原問題是一個號稱一公尺

  長的東西到底可信度多少,在系統誤差甚小於統計誤差

  的情況下高斯分佈的中心值就是答案,如果是一公尺就是

  一公尺了.

    一般的尺的刻度是可以信任的,以鐵尺為例吧,鐵的

  線膨脹係數是12.2*10^-6,如果製造的時候是在25度的環境

  ,現在溫度是30度,系統誤差仍然明顯小於統計誤差(sub-mm scale).

  (詳細計算起來,系統誤差約為統計誤差的千分之一)

  除非原提問者要量到nm,若只是萬分之一或十萬分之一公尺

  的精準度,一般儀器亦可勝任. 但提問者不似專業研究人員,

  要確定一個號稱一公尺的東西是否可信,若是在萬分之一

  這種等級,一般的尺其實已足夠(當然判讀時也許要加個放大鏡).

    但若根本不確定系統誤差到底是否真的甚小於統計誤差呢?

  還是以尺為例子吧,若這把尺的材料很特殊,受溫度的影響

  "可能"大過能接受的誤差範圍,亦即系統誤差可能大過

  統計誤差,那也可以靠長期的測量來弭平系統誤差.

  比如說夏天時尺會延展,就低估了測量值,冬天時尺會

  收縮,會高估了測量值,總的平均還是會回到正常. 系統誤差

  永遠存在但可以藉由許多技巧發現以及降低它.

    回到原問題吧,原提問者並沒有說那個要用來被校正

  的儀器到底本身精準度多高,這個也是問題之一,可以說

  題目沒問好. 在某些尺度下系統誤差可以輕易高過

  統計誤差,反之亦然. 當然如果原PO 不放心,可以

  拿第二個甚至第三個儀器來多重確認,這也是一個

  降低系統誤差的方法,A儀器的系統誤差可能朝正方向,

  B儀器朝反方向,多幾個儀器亦是弭平系統誤差的方法之一.

  但只要其他儀器廠商有一定水準,且多次量測出來的結果

  都互相一致,原PO大可相信被測物就是一公尺. ewings

  說得也對,送標準局來檢驗自家儀器是可信的方法之一,

  量很刁鑽精密的長度有此必要. 只是長度的測量是成熟的

  技術,方法也很多元,不同廠牌間的相互比對對於

  增進準確度也有直接的幫助,而且也簡單多了.

    最後,我從沒接觸過標準局,不知道它們是否很盡心盡力

  維護儀器以及確保對系統誤差來源的了解,但就長度或時間量測

  而言,許多超快光學實驗室之類的應該都比標準局還精準,

  那他們是如何校正儀器呢? 一定要自己想一套辦法或是該領域有

  自己的竅門,沒有人說calibration是簡單的事情,一切

  端看能接受的誤差在哪.



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◆ From: 140.109.103.227
※ 編輯: FlyBrother      來自: 140.109.103.227      (09/24 19:50)
→ jessti:....你似乎不太清楚一/二級標準品(器) 跟一/二級效正
→ jessti:量測本來就伴隨著誤差 不管你怎麼量都有 但是標準器就是定
→ jessti:義 愛怎麼量最後結果要相同 再去量其他東西才有比較意義
→ FlyBrother:哪個步驟不伴隨誤差呢? 到處都有誤差,但可接受的範圍
→ FlyBrother:內就是好結果. 量測的結果要一致這一點我們看法沒有
→ jessti:沒經標準校驗管你誤差是隨機還是系統 數值就是有問題 = =
→ FlyBrother:衝突. 但一個簡單的長度校正要送標準局也未必需要.
→ jessti:效正後有該做的統計手法去定detection limit/sensitivity
→ FlyBrother:統計手法大家都一樣,並不隨儀器或步驟而有所不同.
→ jessti:嚴格的條件會對外部條件做規範 重覆幾次不見得很有必要
→ jessti:誰叫你去每個都送 定期給二級標定後在自己內規管理就可以了
→ FlyBrother:重複量測絕對是很有必要的!!
→ jessti:用其他儀器重覆操作才是奇怪的做法 如果有某台怎麼做都對
→ jessti:它扮演的就是標準器的角色
→ FlyBrother:也許可以當標準器,但要注意系統誤差,可能所謂正確值是
→ jessti:重覆幾次的"次數"不見得很有必要
→ FlyBrother:假的. 如果某台怎樣做都對,其他都錯,這在Lab裡也很奇怪
→ jessti:......你有標準器效正 在嚴格的定義的環境下量測 還不能把
→ FlyBrother:重複的次數是統計結論的信心關鍵!!
→ jessti:系統誤差給歸零 要不是該汰舊換新 就是選錯機型
→ FlyBrother:系統誤差如何能歸零???
→ jessti:google 系統誤差這4個字很難嗎? 難到你以為系統誤差不能效
→ jessti:隨機誤差可以效? 隨機誤差並不總靠增加次數就可以消平
→ jessti:信心關鍵? 錯的東西你做再多次只是得到密集的錯誤
→ FlyBrother:我哪一句話說統計誤差可以消去??????????
→ FlyBrother:統計誤差好掌握是因為可以靠多次量測有效降低,我可沒
→ FlyBrother:說過可以把它弄不見
→ FlyBrother:它再低也有極限
→ jessti:我不知道你講的統計誤差是否指隨機誤差 我自己是沒講過這個
→ FlyBrother:我想這個名詞我們指的應該是一樣的,名詞罷了.
→ FlyBrother:很高興跟你討論,有點晚我要回家了,你有新想法的話就繼
→ FlyBrother:續寫在推文裡吧. 晚安
推 wgst88w:好精采！！
→ jessti:一點也不 翻翻儀器分析的專書 幾乎是第一第二章就會下定義
→ jessti:的內容 重點根本不再誤差或量測幾次 那是統計該跑的事
→ jessti:而是原本就有一套國際標準去讓每一部儀器在他們各自的有效
→ jessti:範圍內得到一個有意義的準確值 扯再多跟精準度有關的事都沒
→ jessti:什麼意思
→ jessti:人家在問靶心在哪 怎麼知道我打靶的分數對不對 你一直說打
→ jessti:很多次就對了 人家想知道他手上的槍準不準 打出來對嗎
→ jessti:還是叫他一直打打到靶穿孔就超準無敵準嗎?
→ ewings:其實我覺得FlyBrother可能連有效數字這觀念都不懂