測量儀器的計量特性
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- 發(fā)布時間：2013/9/18 10:11:36
- 作者：銀河電氣
測量儀器的計量特性是指其影響測量結(jié)果的一些明顯特征，其中包括測量范圍、偏移、重復(fù)性、穩(wěn)定性、分辨力、鑒別力和示值誤差等。為了達(dá)到測量的預(yù)定要求，測量儀器必須具有符合規(guī)范要求的計量學(xué)特性。
確定測量儀器的特性，并簽發(fā)關(guān)于其法定地位的官方文件，稱為測量儀器控制。
這種控制可包括對測量儀器的下列運(yùn)作中的一項、兩項或三項：
◎ 型式批準(zhǔn)；
◎ 檢定；
◎ 檢驗。
這些工作的目的是要確定測量儀器的特性是否符合相關(guān)技術(shù)法規(guī)中規(guī)定的要求。型式批準(zhǔn)是由政府計量行政部門做出的承認(rèn)測量儀器的型式符合法定要求的決定。所謂型式，是指某一種測量儀器的樣機(jī)及(或)它的技術(shù)文件(例如：圖紙、設(shè)計資料等)，實質(zhì)上就是該種測量儀器的結(jié)構(gòu)、技術(shù)條件和所表現(xiàn)出來的性能。
檢定是查明和確認(rèn)測量儀器是否符合法定要求的程序，它包括檢查、加標(biāo)記和(或)出具檢定證書。檢驗是對使用中測量儀器進(jìn)行監(jiān)督的重要手段，其內(nèi)容包括檢查測量儀器的檢定標(biāo)記或檢定證書是否有效、保護(hù)標(biāo)記是否損壞、檢定后測量儀器是否遭到明顯改動，以及其誤差是否超過使用中最大允許誤差等。
(一) 標(biāo)稱范圍、量程和測量范圍
測量儀器的操縱器件調(diào)到特定位置時可得到的示值范圍，稱為標(biāo)稱范圍。此時的示值范圍是與測量儀器的整體相聯(lián)系的，是指標(biāo)尺所指示的被測量值可得到的范圍。標(biāo)稱范圍通常以被測量的單位表示，而不管標(biāo)尺上所標(biāo)的單位是什么。標(biāo)稱范圍一般用上限和下限說明，當(dāng)下限(即最小值)為零時，標(biāo)稱范圍一般只用其上限(即最大值)來表示。
標(biāo)稱范圍的上限與下限之差的絕對值，稱為量程。
測量范圍，也稱為工作范圍，是指測量儀器的誤差處于規(guī)定的極限范圍內(nèi)的被測量的示值范圍。在這一規(guī)定的測量范圍內(nèi)使用，測量儀器的示值誤差必處在允許極限內(nèi)；而若超出測量范圍使用，示值誤差就將超出允許極限。換言之，測量范圍就是在正常工作條件下，能確保測量儀器規(guī)定準(zhǔn)確度的被測量值的范圍。
有些測量儀器的測量范圍與其標(biāo)稱范圍相同，例如體溫計、電流表等。而有的測量儀器處在下限時的相對誤差會急劇增大，例如地秤，這時應(yīng)規(guī)定一個能確保其示值誤差處在規(guī)定極限內(nèi)的示值范圍作為測量范圍?？梢姡瑴y量范圍總是等于或小于標(biāo)稱范圍。
注意正確區(qū)別和掌握示值范圍、標(biāo)稱范圍、測量范圍和量程的概念。示值范圍是指測量儀器標(biāo)尺或顯示裝置所能指示的范圍，可用標(biāo)在標(biāo)尺或顯示器上的單位表示；標(biāo)稱范圍是對測量儀器整體而言的，通常用被測量的單位表示；測量范圍是指能保證規(guī)定準(zhǔn)確度、使誤差處于規(guī)定極限內(nèi)的量值范圍；量程則是指標(biāo)稱范圍上、下限之差的絕對值。
例題
某溫度計的標(biāo)稱范圍為（–20～80）℃，則其量程為（）。
A．20℃
B．60℃
C．80℃
D．100℃
答案：D
(二) 額定操作條件、極限條件和參考條件
額定操作條件是指測量儀器的正常工作條件，也就是使測量儀器的規(guī)定計量特性處于給定極限內(nèi)的使用條件。在這些條件中，一般包括被測量和影響量的范圍或額定值，只有在規(guī)定的范圍或額定值下使用，測量儀器才能達(dá)到規(guī)定的計量特性或規(guī)定的示值允許誤差值。例如：工作壓力表測量范圍的上限為10MPa，則壓力的最大值只能加到10MPa。在使用測量儀器時，搞清額定操作條件十分重要，只有滿足這些條件，才能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
測量儀器的規(guī)定計量特性不受損也不降低，其后仍可在額定操作條件下運(yùn)行所能承受的極端條件，稱為極限條件。極限條件應(yīng)規(guī)定被測量和影響量的極限值。
參考條件是指測量儀器在性能試驗或進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)、比對時的使用條件，即標(biāo)準(zhǔn)工作條件，或稱為標(biāo)準(zhǔn)條件。這些條件一般應(yīng)對作用于測量儀器的影響量的參考值或參考范圍做出明確規(guī)定，以真正反映測量儀器的計量性能和保證測量結(jié)果的可比性。
注意正確區(qū)別和掌握額定操作條件、極限條件和參考條件。前者是測量儀器正常使用的條件，后者是為確定測量儀器本身計量性能所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件，中者則是儀器不受損壞和不降低準(zhǔn)確度所允許的極端條件。在這三者中，參考條件的要求最嚴(yán)，額定操作條件則較寬，而極端條件的范圍和額定值為最大。
例題
?。ǎ┦侵笢y量儀器在性能試驗或進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)、比對時的使用條件。
A．額定操作條件
B．測量工作條件
C．標(biāo)準(zhǔn)工作條件
D．極限條件
答案：C
(三) 示值誤差和最大允許誤差
示值就是由測量儀器所指示的被測量值。測量儀器的示值誤差是測量儀器示值與對應(yīng)的輸入量的真值之差，它是測量儀器最主要的計量特性之一，本質(zhì)上反映了測量儀器準(zhǔn)確度的大小，即測量儀器給出接近于真值的響應(yīng)的能力。示值誤差大，則其準(zhǔn)確度低；示值誤差小，則其準(zhǔn)確度高。
示值誤差是相對真值而言的，由于真值不能確定，實際上使用的是約定真值或?qū)嶋H值。為確定測量儀器的示值誤差，當(dāng)接受高等級的測量標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)時，該測量標(biāo)準(zhǔn)器復(fù)現(xiàn)的量值即為約定真值，通常稱為實際值、校準(zhǔn)值或標(biāo)準(zhǔn)值。所以，指示式測量儀器的示值誤差＝示值—實際值，實物量具的示值誤差＝標(biāo)稱值—實際值。
例如：被檢電流表的示值I為40A時，用標(biāo)準(zhǔn)電流表檢定，其電流實際值為Io=39A，則示值40A的誤差△為：
△=I-Io=(40-39)A=1A
即該電流表的示值比其約定真值大1A。
測量儀器示值誤差，通常簡稱為測量儀器的誤差，可用絕對誤差形式表示，也可用相對誤差形式表示。確定測量儀器示值誤差的大小，是為了判定測量儀器是否合格，并獲得其示值的修正值。
對給定的測量儀器，由規(guī)范、規(guī)程等所允許的誤差極限值，稱為測量儀器的最大允許誤差。通常可簡寫為mpe，有時也稱為測量儀器的允許誤差限。
示值誤差和最大允許誤差均是對測量儀器本身而言的。最大允許誤差是指技術(shù)規(guī)范(例如標(biāo)準(zhǔn)、檢定規(guī)程、校準(zhǔn)規(guī)范)所規(guī)定的允許的誤差極限值，它是一個判定測量儀器合格與否的規(guī)定的要求；而示值誤差則是指測量儀器某一示值的誤差的實際大小，它是通過檢定、校準(zhǔn)所得到的一個值或一組值，用以評價測量儀器是否滿足最大允許誤差的要求，從而判斷其是否合格，或者根據(jù)實際需要提供修正值，以提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。
例題：
關(guān)于“示值誤差”，下列說法正確的是（）。
A．示值誤差是測量儀器的示值與對應(yīng)的輸入量的真值之差
B．指示式測量儀器的示值誤差定義為示值與實際值之差
C．示值誤差反映了測量儀器的可靠性程度
D．示值誤差大，測量儀器的準(zhǔn)確度低，反之，則準(zhǔn)確度高。
答案：ABD
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