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仪器仪表测量性能及技术指标知多少?

2015-08-28 12:57:52 来源:中国检测网 阅读:

  测量仪表的质量通常用一个简单的问题进行评估:测量精度如何?尽管这个问题看上去很简单,但答案往往未必如此。选择最适用的测量仪表就需要认识一下影响测量不确定性的一些因素。这样反过来还可更深入了解该类仪表的技术指标所列出的信息以及未列出的信息。
 

  仪表测量的性能根据动态性(量程、响应时间)、准确度(重复性、精密度和灵敏度)以及稳定性(对老化及恶劣环境的容差)来进行评估的。其中,准确度(应该是最大允许误差,经常被叫做精度)通常被视为最重要的质量因素,也是最难以确定的因素。

仪器仪表测量性能及技术指标知多少?
 

  灵敏度与准确度
 

  测量输出变化与标准值变化之间的关系称为灵敏度。理想情况下这种关系呈现为完美线性,但在实际操作中所有测量均会存在某些瑕疵或不确定性。
 

  被测值与与标准值的一致性通常简单地称为“准确度”,但这是一个略微模糊的术语。严格定义的准确度通常包括重复性。重复性指在测量条件不变的情况下,仪器在重复测量时能够达到相似测量结果的能力(见图1)。但是其可能包含也可能不包含湿滞、温度依赖性、非线性和长期稳定性。重复性本身通常是测量不确定性的次要来源,如果精度规范不包含其它不确定性,则其可能会造成对实际测量性能的错误印象。

仪器仪表测量性能及技术指标知多少?
 

  测量值与已知标准值之间的关系往往被称为传递函数。请见图2,当测量值调整时,这种关系也将根据已知校准基准进行微调。理想情况下,传递函数呈现为跨整个量程的完美线性,但在实际操作中大多数测量均会因被测量的大小不同而在灵敏度上发生一些变化。
 

  这种类型的瑕疵被称之为非线性(见图3)。这种现象通常在量程的极限处比较突出。因此,核实精度规范是否包含非线性以及精度是否适用于全量程范围非常必要。若非如此,那么就有理由对接近极限值的测量精度表示怀疑。

仪器仪表测量性能及技术指标知多少?

 

  湿滞是指与被测变量变化方向有关的测量灵敏度变化(见图4)。这可能是导致某些湿度传感器测量不确定的重要原因,而这些传感器采用极易附着水分子的材料制造而成。如果规定的精度未标明是否包含湿滞,那么造成这一测量不确定性的原因就会变得不明确。此外,如果校准顺序仅按一个方向进行,湿滞的作用在校准过程中将不会显示出来,而如果技术规范中忽略了湿滞,那么也将无法掌握测量中的湿滞水平。维萨拉薄膜聚合物传感器的湿滞几乎可以忽略不计,并且始终在规定精度之内。
 

  温度和压力等环境条件也会对测量精度产生影响。如果温度依赖性未确定而工作温度变化剧烈,那么可重复性可能就会受到影响。规定的技术指标规范既可能适用于全量程工作温度,也可能适用于特定、有限或“常规”的工作温度范围。如果没有明确的说明以这种方式表示的技术规范将在一定的温度范围处于无法确定的状态。
 

  稳定性和选择性
 

  随着时间的推移,测量仪表的灵敏度可能会因老化而发生变化。在某些情况下这种作用可能会因受到化学品或其它环境因素的干扰而加速。如果未确定长期稳定性,或者如果制造商无法提供常规校准周期的推荐值,那么技术规范实际上仅代表了校准时间内的精度。灵敏度的缓慢变化(有时候被称为漂移或蠕变)的危害在于其难以发现,且可能会导致控制系统的潜在问题。

关键词:仪器仪表,仪表测量,技术指标

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