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儀器儀表的精確度與分辨率這么解釋才是最牛的

衡量?jī)x表測(cè)量能力的指標(biāo)中,通常遇到較多的是精確度(簡(jiǎn)稱精度)的概念。與精度有關(guān)的指標(biāo)有三個(gè):精密度?準(zhǔn)確度和精確度等級(jí)。


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描述測(cè)量?jī)x表指示值不一致程度的量叫精密度。

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即對(duì)某一個(gè)穩(wěn)定的被測(cè)量,在相同的工作條件下,由同一個(gè)測(cè)量者使用同一個(gè)儀表,在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)按同一方向連續(xù)重復(fù)測(cè)量,獲得測(cè)量結(jié)果(儀表指示值)不一致的程度。

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例如某溫度計(jì)的精密度為0.5k,表明該溫度計(jì)測(cè)量溫度時(shí),不一致程度不會(huì)大于0.5k。不一致程度越小,說明儀表越精密。有時(shí)表面上看不一致程度為零,但并不能說明該儀表精密度好。

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例如某距離的真值是1.426米,經(jīng)某儀表多次測(cè)量的結(jié)果均為1.4米,這只能說明該儀表顯示的有效位數(shù)太少。顯然能讀出的有效值數(shù)越多,儀表的精密度才有可能越高。


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描述儀表指示值有規(guī)律地偏離真值的程度叫準(zhǔn)確度。

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例如某電壓的真值是10.000mV。經(jīng)某電壓表多次測(cè)量結(jié)果是10.03mV?10.04mV?10.06mV?10.04mV,則該電壓表指示值偏離真值的數(shù)值為0.06mV。所以該電壓表的準(zhǔn)確度為0.06mV。


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精確度是精密度和準(zhǔn)確度兩者的總和,即儀表在測(cè)量性能上的綜合優(yōu)良程度。

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儀表的精密度和準(zhǔn)確度都高,其精密度才能高。精密度最終是以測(cè)量誤差的相對(duì)值來表示的。

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準(zhǔn)確度是由系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的,它是指服從某一特定規(guī)律(如定值?線性?多項(xiàng)式?周期性等函數(shù)規(guī)律)的誤差。產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因有:

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儀表工作原理所利用的物理規(guī)律不完善;

儀表本身材質(zhì)?零部件?制造工藝有缺陷;

測(cè)量環(huán)境有變化;測(cè)量中使用儀表的方法不正確;

測(cè)量工作人員不良的讀數(shù)習(xí)慣等。

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總之,這些誤差的出現(xiàn)是有規(guī)律的,產(chǎn)生的原因是可知的。所以應(yīng)盡可能了解各種誤差的原因,并設(shè)法消除其影響,或者,在不能消除時(shí),確定或估計(jì)出其誤差值。


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精密度是兩個(gè)因數(shù)確定的,一個(gè)是重復(fù)性,它是由隨機(jī)誤差決定的;另一個(gè)是儀表能顯示的有效位數(shù),能讀出的有效位數(shù)越多,儀表的精密度越高。

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隨機(jī)誤差是指在相同的條件下多次測(cè)量同一物理量時(shí),在已經(jīng)消除系統(tǒng)誤差的因數(shù)之后,測(cè)量結(jié)果仍有誤差。

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它是由許多影響量細(xì)小變化的總和造成的,而其中的每個(gè)影響量的變化規(guī)律以及它們之間的關(guān)系難以認(rèn)識(shí),因而表現(xiàn)出隨機(jī)性。但是,總的看這種隨機(jī)變化服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律(如正態(tài)分布?均勻分布等)。測(cè)量中,它表現(xiàn)了測(cè)量結(jié)果的分散性,該誤差不能用校正方法消除,只能利用概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)的一些方法,評(píng)估隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,通過適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理,有可能大大地減少它對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

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精確度是反映測(cè)量?jī)x表優(yōu)良程度的綜合指標(biāo)。實(shí)際測(cè)量中,精密度越高,準(zhǔn)確度不一定高,因儀表本身可能存在較大的系統(tǒng)誤差。反之,如果準(zhǔn)確度高,精密度也不一定高。精密度和準(zhǔn)確度的區(qū)別,可以用圖1-3射擊的例子來說明。

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在工程檢測(cè)中,為了簡(jiǎn)單地表示儀表測(cè)量結(jié)果的可靠程度,引入一個(gè)儀表精度等級(jí)的概念,用A表示。

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A的定義是,儀表在規(guī)定工作條件下,其最大絕對(duì)允許誤差值相對(duì)儀表測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)。即:

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A%=(Δgmax/xmax-xmin)*100%

式中

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gmax——最大絕對(duì)允許誤差值

xmax-xmin——測(cè)量范圍的上?下限值

A——精度等級(jí)

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為了方便,對(duì)A的數(shù)值以一系列標(biāo)準(zhǔn)百分?jǐn)?shù)值進(jìn)行分檔,如0.001?0.005?0.02?0.05…1.5?2.5?4.0?6.0等。例如某儀表的精度為1.5級(jí),表明該儀表指示值相對(duì)誤差不大于1.5%。

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如果某儀表的輸入量從某個(gè)任意非零值緩慢地變化(增大或減小),在輸入變化值Δ沒有超過某一數(shù)值以前,該儀表指示值不會(huì)變化,但當(dāng)輸入變化值Δ超過某一數(shù)值后,該儀表指示值發(fā)生變化。這個(gè)使指示值發(fā)生變化的最小輸入變化值稱為儀表的分辨率。

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分辨率顯示儀表能夠檢測(cè)到被測(cè)量最小變化量的本領(lǐng)。一般模擬式儀表的分辨率規(guī)定為最小刻度分格數(shù)值的一半。數(shù)字式儀表的分辨率規(guī)定為最后一位的數(shù)字。