衡量仪表测量能力的指标中,通常遇到较多的是精确度(简称精度)的概念。与精度有关的指标有三个:精密度、准确度和精确度等级。
即对某一个稳定的被测量,在相同的工作条件下,由同一个测量者使用同一个仪表,在相当短的时间内按同一方向连续重复测量,获得测量结果(仪表指示值)不一致的程度。
例如某温度计的精密度为0.5k,表明该温度计测量温度时,不一致程度不会大于0.5k。不一致程度越小,说明仪表越精密。有时表面上看不一致程度为零,但并不能说明该仪表精密度好。
例如某距离的真值是1.426米,经某仪表多次测量的结果均为1.4米,这只能说明该仪表显示的有效位数太少。显然能读出的有效值数越多,仪表的精密度才有可能越高。
例如某电压的真值是10.000mV。经某电压表多次测量结果是10.03mV、10.04mV、10.06mV、10.04mV,则该电压表指示值偏离真值的数值为0.06mV。所以该电压表的准确度为0.06mV。
仪表的精密度和准确度都高,其精密度才能高。精密度最终是以测量误差的相对值来表示的。
准确度是由系统误差产生的,它是指服从某一特定规律(如定值、线性、多项式、周期性等函数规律)的误差。产生系统误差的原因有:
仪表工作原理所利用的物理规律不完善;
仪表本身材质、零部件、制造工艺有缺陷;
测量环境有变化;测量中使用仪表的方法不正确;
测量工作人员不良的读数习惯等。
总之,这些误差的出现是有规律的,产生的原因是可知的。所以应尽可能了解各种误差的原因,并设法消除其影响,或者,在不能消除时,确定或估计出其误差值。
随机误差是指在相同的条件下多次测量同一物理量时,在已经消除系统误差的因数之后,测量结果仍有误差。
它是由许多影响量细小变化的总和造成的,而其中的每个影响量的变化规律以及它们之间的关系难以认识,因而表现出随机性。但是,总的看这种随机变化服从统计规律(如正态分布、均匀分布等)。测量中,它表现了测量结果的分散性,该误差不能用校正方法消除,只能利用概率论和统计学的一些方法,评估随机误差对测量结果的影响,通过适当的数据处理,有可能大大地减少它对测量结果的影响。
精确度是反映测量仪表优良程度的综合指标。实际测量中,精密度越高,准确度不一定高,因仪表本身可能存在较大的系统误差。反之,如果准确度高,精密度也不一定高。精密度和准确度的区别,可以用图1-3射击的例子来说明。
在工程检测中,为了简单地表示仪表测量结果的可靠程度,引入一个仪表精度等级的概念,用A表示。
A的定义是,仪表在规定工作条件下,其最大绝对允许误差值相对仪表测量范围的百分数。即:
A%=(Δgmax/xmax-xmin)*100%
式中
gmax——最大绝对允许误差值
xmax-xmin——测量范围的上、下限值
A——精度等级
为了方便,对A的数值以一系列标准百分数值进行分档,如0.001、0.005、0.02、0.05…1.5、2.5、4.0、6.0等。例如某仪表的精度为1.5级,表明该仪表指示值相对误差不大于1.5%。
如果某仪表的输入量从某个任意非零值缓慢地变化(增大或减小),在输入变化值Δ没有超过某一数值以前,该仪表指示值不会变化,但当输入变化值Δ超过某一数值后,该仪表指示值发生变化。这个使指示值发生变化的最小输入变化值称为仪表的分辨率。
分辨率显示仪表能够检测到被测量最小变化量的本领。一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格数值的一半。数字式仪表的分辨率规定为最后一位的数字。
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