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测量仪表的基本性能

323 2022-07-20 10:19:23

测量仪表的性能直接关系到测量结果的误差大小。评价测量仪表基本性能的主要指标有以下几个。


1.精确度

1)精密度。精密度反映仪表指示值的分散性。对某一稳定的被测量,由同一个测量者、用同一个仪表连续重复测量多次,其测量指示值的分散程度即是精密度。它表示随机误差的大小,精密度高,意味着随机误差小。


2)准确度。准确度反映测量值与真值的偏离程度,它是系统误差大小的标志。准确度愈高,系统误差愈小。

精密度与准确度的综合指标是精确度(简称精度),有时可取两者的代数和。精确度高反映了精密度和准确度都比较高。精确度常用测量误差的相对值表示。


2. 稳定性

稳定性用稳定度和影响量两个指标表示。


1)稳定度。在测量条件不变的情况下,在规定时间内,由仪表中的随机性变动、周期性变动、漂移等引起的指示值变化称为稳定度。


2)影响量。外界环境变化引起的仪表指示值变化称为影响量,例如由温度、湿度、振动、电源电压及频率等变化而引起的指示值偏差。影响量也是表示稳定性的一个指标。


3.输出-输入特性

(1)静态特性

输入的被测量参数不随时间变化或变化很缓慢时,测量仪表的输出量与输入量之间的关系,称为静态特性,主要指标有线性度、灵敏度和滞环等。


1)线性度。线性度(又称非线性误差)反映输出量与输入量的实际关系曲线偏离拟合直线的程度,表示为


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3.误差的分类

(1)系统误差

在同样的条件下多次重复测量同一个量时,其误差的绝对值和符号保持不变,或在条件变化时,与某一个或几个因素相关的有规律性误差,称为系统误差,简称系差。例如应变片电阻值随温度的变化而变化的误差,仪表的零位误差等。产生这种误差的主要根源是仪表制造、安装及使用方法不正确。利用系统误差的规律性,并通过修正或补偿的办法,可以减小或消除这种误差。


(2)随机误差

随机误差是指服从统计规律的误差,简称随差,也称偶然误差。在相同条件下,重复测量某一量时,每次测量的误差变化无常,没有规律,然而大量重复测量却显示出统计规律。这种误差即为随机误差。用统计方法对测量数据进行处理,可以发现和估计这种误差的影响。


随机误差反映了测量结果的分散性,故可用来衡量测量精密度。

随机误差是由许多复杂的偶然因素造成的,如电磁场变化、气压和湿度的变化、热起伏、空气流动等。它不像系统误差那样可以用修正或补偿技术措施来减小或消除。


应指出,统计误差与系统误差之间的界限并不是绝对的。当对某些误差的根源认识不清时,往往把它归结为随机误差;当对某些误差来源及其变化规律掌握后,又可以将它作为系统误差。另外,在任何一次实际测量时,系统误差和统计误差都会同时出现,两者有时也难以区分。


(3)粗差

在测量中与实际值明显不符的误差称为粗差。例如,操作错误、传感器安装不符合要求、读错、记错等都会引起粗差。带有粗差的测量结果称为坏值或异常值。对于这种情况,应找出误差根源,重新进行测量。


误差的来源大致可分为以下几类∶传感器或仪器引起的误差,称为工具误差;测试设备和线路的安装、布置、调整不完善引起的误差,称为装置误差;测量方法不正确或不完善所导致的误差,称为方法误差;由环境因素,如温度、湿度、气压、电磁场等变化引发的误差,称为环境误差;人员误差;等等。在实际测量中应根据具体试验条件综合分析这些误差的影响。