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關于測量儀器示值特性評價術語的探討

發布時間:2008-11-13 作者:吳迅 來源:www.jlbjb.com 瀏覽:3523

北京市計量檢測科學研究院  吳迅


  測量儀器的示值特性是測量儀器性能好壞的重要標志,是測量儀器的重要技術指標,也是測量儀器的設計、生產單位特別關注,計量、檢驗機構特別重視,測量、使用部門特別關心的重要技術指標。因此對測量儀器的示值特性評價給予準確、科學的術語描述就顯得十分重要。

  測量儀器的示值特性是指測量儀器在測量范圍內各點示值偏離真值的程度,即在測量范圍內各點示值誤差變化的最大范圍。它是測量儀器各部件誤差的綜合體現,反映了測量儀器因制造、使用磨損等因素對測量結果帶來的影響。

  測量儀器的示值特性評價目前用以下幾個術語描述:
  最大允許誤差——對給定的測量儀器,規范、規程等所允許的誤差極限值。
  示值誤差——測量儀器示值與對應輸入量的真值之差。
  準確度——測量儀器給出接近于真值的響應能力。
  準確度等級——符合一定的計量要求,使誤差保持在規定極限以內的測量儀器的等別、級別。
  測量不確定度——表征合理賦予被測量之值的分散性,與測量結果相聯系的參數。

  以上術語分別從設計、生產、檢驗和使用的角度對測量儀器的示值特性評價給予描述。從定義上看,最大允許誤差是設計、生產單位或國家、行業主管部門人為地對測量儀器的示值特性給予的規定,提的是要求。準確度是無法定量的定性概念,準確度等級是測量儀器的一種分類形式。測量不確定度是與測量結果相聯系的參數,一般不直接作為測量儀器的示值特性評價指標。從客觀評價的角度看,按測量儀器的實際情況對測量儀器示值特性進行評價的術語是示值誤差。

  示值誤差從20世紀70年代ISO提出以來,至今定義未變。它講的是在儀器的測量范圍內某一點(測量段)的示值與產生該示值的真值之差。由于真值不知,往往用約定真值代替真值使用,使示值誤差具有了實際使用價值。

  人們在用示值誤差評價儀器某點的示值準確程度后,還常將其重新定義或擴大使用——評價測量儀器整體的示值特性,如取各點示值誤差值中的最大值作為測量儀器示值誤差的測量結果。根據定義,示值誤差只是針對儀器測量范圍中的某一點(測量段)而言,是對測量儀器示值特性中的某個點示值準確程度的具體描述。當取某點示值誤差作為測量儀器示值特性的測量結果時,就意味著該測量儀器各點示值誤差的變化范圍不大于該點示值誤差,這時的“示值誤差”顯然已不是原定義的示值誤差了,而是該測量儀器的各點示值誤差變化的最大范圍了。

  在未進入數字時代之前,測量儀器在某一測量范圍內,一般只有一個起始點也就是它的原點(零點),各點的示值均是相對同一個起始點,誤差的大小具有可比性,從這個意義上講,在整個測量范圍內擇其最大值作為測量儀器示值特性的測量結果具有一定合理性。

  隨著數字時代的到來,測量儀器的數字化、自動化為使用者帶來極大的方便,特別是隨意清零功能為使用者帶來方便。同時由于清零的隨意性,也使得各點的示值有可能不是對同一起始點而言,造成示值誤差之間有可能不具有可比性,從這個意義上講,在整個測量范圍內仍選擇示值誤差最大值作為測量儀器示值特性的測量結果就未必妥當了。

  實際上,人們測量示值誤差的真正目的是為了對測量儀器的示值特性進行客觀評價。但是目前僅有對測量儀器示值特性客觀描述的具體術語——示值誤差,缺乏一個從測量儀器示值特性整體進行客觀描述的術語,造成“示值誤差”術語的借用或說使用的擴大化。為解決這個問題,建議使用“示值誤差范圍”術語。

  示值誤差范圍——對給定的測量儀器,其示值誤差變化的極限值。

  示值誤差范圍的大小是通過測量給定測量儀器的測量范圍內N個示值誤差值,再根據有關規定對數據進行處理后得到的。在方法上與借用“示值誤差”概念確定測量儀器的示值特性并無區別。但在概念上有如下的明確:

  1.客觀評價測量儀器示值特性的總任務是確定示值誤差范圍,分任務是測量示值誤差;
  2.評價測量儀器示值特性的技術術語是示值誤差范圍,示值誤差只是為確定示值誤差范圍而必須要測量的一個參數;
  3.對測得的示值誤差值可根據規定做任意處理,得到的是示值誤差范圍,不必擔心與“示值誤差”定義發生沖突;
  4.在測量示值誤差時,允許起始點浮動(即不在零點上),為測量帶來方便;
  5.測量最終得到的是該測量儀器客觀存在的示值特性——示值誤差范圍,其與設計、生產單位或規范、規程等給出的該測量儀器示值最大允許誤差直接對應,一目了然。

  采用“示值誤差范圍”術語對測量儀器示值特性進行評價,是隨著技術的進步對名詞術語進行的科學規范,它將原來附加在“示值誤差”上用于測量儀器示值特性評價的概念明確提出,并給予準確、科學地定義,同時還“示值誤差”概念的原貌,消除了一詞多用帶來的概念上的混亂,避免了“示值誤差”概念的誤用(如示值誤差:±2μm)帶來的尷尬。

  增加了“示值誤差范圍”術語后,測量儀器示值特性評價在主觀上是通過示值最大允許誤差給出的;在客觀上是通過測量其示值誤差確定其示值誤差范圍得到的;也可根據其示值誤差范圍確定準確度等級進行分類評價;對無法確定示值誤差范圍的某些高、精、尖的科研課題,還可通過對其測量結果不確定度的評定進行間接評價。由此形成一組對測量儀器示值特性比較科學、客觀、準確、合理的評價術語。

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