浅析仪器仪表的精度 这些应该知道

丈量所能达到的精度是选择仪器仪表的重要指标，下面，就为大家具体的讲述了几种不同情况下，误差的产生、计算、标定的方法。但愿能够匡助您选择合适的仪器仪表。


一、丈量误差的定义


丈量误差为丈量结果减去被丈量的真值的差，简称误差。 由于真值（也称理论值）无法正确得到，实际上用的都是商定真值，商定真值需以丈量不确定度来表征其所处的范围，因此丈量误差实际上无法正确得到。


丈量不确定度： 表明公道赋予被丈量之值的分散性，它与人们对被丈量的熟悉程度有关，是通过分析和评定得到的一个区间。


丈量误差： 是表明丈量结果偏离真值的差值，它客观存在但人们无法确定得到。


例如： 丈量结果可能非常接近真值（即误差很小），但因为熟悉不足，人们赋予的值却落在一个较大区域内（即丈量不确定度较大）；也可能实际上丈量误差较大，但因为分析估计不足，使给出的不确定度偏小。因此在评定丈量不确定度时应充分考虑各种影响因素，并对不确定度的评定进行必要的验证。


二、误差的产生


误差分为随机误差与系统误差。


误差可表示为： 误差=丈量结果-真值=随机误差+系统误差


因此任意一个误差均可分解为系统误差和随机误差的代数和系统误差：


系统误差： 因为丈量工具（或丈量仪器）本身固有误差、丈量原理或丈量方法本身理论的缺陷、实验操纵及实验职员本身心理生理前提的制约而带来的丈量误差。


系统误差的特点是在相同丈量前提下、重复丈量所得丈量结果老是偏大或偏小，且误差数值一定或按一定规律变化。减小系统误差的方法通常可以改变丈量工具或丈量方法，还可以对丈量结果考虑修正值。


随机误差： 随机误差又叫无意偶然误差，即使在完全消除系统误差这种理想情况下，多次重复丈量统一丈量对象，仍会因为各种无意偶然的、无法猜测的不确定因素干扰而产生丈量误差，称为随机误差。


随机误差的特点是对统一丈量对象多次重复丈量，所得丈量结果的误差呈现无规则涨落，既可能为正（丈量结果偏大），也可能为负（丈量结果偏小），且误差值起伏无规则。 但误差的分布听从统计规律，表现出以下三个特点：


单峰性 ，即误差小的多于误差大的；


对称性 ，即正误差与负误差概率相等；


有界性 ，即误差很大的概率几乎为零。


从随机误差分布规律可知，增加丈量次数，并按统计理论对丈量结果进行处理可以减小随机误差。


三、精密度、精确度与正确度


用统一丈量工具与方法在统一前提下多次丈量，假如丈量值随机误差小，即每次丈量结果涨落小，说明丈量重复性好，称为丈量精密度好也称不乱度好，因此，丈量无意偶然误差的大小反映了丈量的精密度。


根据误差理论可知，当丈量次数无穷增多的情况下，可以使随机误差趋于零，而获得的丈量结果与真值偏离程度――丈量正确度，将从根本上取决于系统误差的大小，因而系统误差大小反映了丈量可能达到的正确程度。


精确度是丈量的正确度与精密度的总称，在实际丈量中，影响精确度的可能主要是系统误差，也可能主要是随机误差，当然也可能两者对丈量精确度影响都不可忽略。在某些丈量仪器中，常用精度这一概念，实际上包括了系统误差与随机误差两个方面，例如常用的仪表就常以精度划分仪表等级。


仪表精确度简称精度，又称正确度。精确度和误差可以说是孪生兄弟，由于有误差的存在，才有精确度这个概念。仪表精确度简言之就是仪表丈量值接近真值的正确程度，通常用相对百分误差（也称相对折合误差）表示。


仪表精确度不仅和误差有关，而且和仪表的丈量范围有关。误差大，相对百分误差就大，仪表精确度就低。假如误差相同的两台仪表，其丈量范围不同，那么丈量范围大的仪表相对百分误差就小，仪表精确度就高。精确度是仪表很重要的一个质量指标，常用精度等级来规范和表示。精度等级就是相对百分误差去掉正负号和%。按同一划定划分的等级有0.05，0.02，0.1，0.2，1.5等。数字越小，说明仪器仪表的精确度越高。


四、应用精度的选择


在实际应用过程中，要根据丈量的实际情况来选择仪器的量程和精度，并不一定精度等级小的仪器，就一定有的丈量效果。 以万用表的应用为例，采用正确度不同的万用表丈量统一个电压所产生的误差。


例如：有一个10V尺度电压，用100V挡、0.5级和15V挡、2.5级的两块万用表丈量，问哪块表丈量误差小？


解：块表测的答应误差


△X1=±0.5％×100V=±0.50V。


第二块表测的答应误差


△X2=±2.5％×15V=±0.375V。


比较△X1和△X2可以看出：固然块表正确度比第二块表正确度高，但用块表丈量所产生的误差却比第二块表丈量所产生的误差大。因此，可以看出，在选用仪器仪表时，并非正确度越高越好。还要选用合适的量程。只有准确选择量程，才能施展其潜伏的正确度。


五、精度的标定方法


除了同一划定的等级外，跟着电子技术的广泛应用，根据机能的不同，还有如下几种精度标定方法


1.显示值±X：


在电子显示仪器中应用，表示在当前显示值的低位上，有X个字的误差。若显示值为Y，误差△X=X/Y×


2.显示值的X%：


在电子显示仪器仪表中应用，表示当前显示值的X%为当前的误差范围。若显示值为Y误差△X=X%，误差值为±X%×Y


3.分段量程标定 ：


应用于宽量程仪器，仪器在不同的丈量区间内，采用不同的误差标定方法，例如在丈量0.01~1伏电压时，误差为5%，在测1~10伏电压时，误差为1%就是分段标定方法，应用分段标定仪器时，一定要选择好合适的量程，并当真的查看该量程的误差计算和标定方法。


4.数学模型式的误差标定：


给出仪表的误差计算公式F（X），根据仪表当前的丈量结果Y和其他相关前提带入公式，计算出当前误差△X=F（Y）。这种方法测得的误差结果和丈量值的对应关系多为曲线，因为这种方法各点误差不同，应用时应格外留意，当真的计算。

由上面的前提不难得出，针对不同的丈量值，不同的误差标定方法对结果的实际丈量精度是不同的。选择的时候，要针对丈量情况和使用仪器在丈量点的答应误差详细分析，并不一定低等级的仪器仪表就会有的丈量效果。要根据详细情况选择合适的仪器仪表和量程，这样才能限度的减少丈量的误差。