高海波

[關(guān)鍵詞]測(cè)量?jī)x器;計(jì)量;特性

測(cè)量?jī)x器的計(jì)量特性是指其影響測(cè)量結(jié)果的一些明顯特征，其中包括測(cè)量范圍、偏移、重復(fù)性、穩(wěn)定性、分辨力、鑒別力[閾]和示值誤差等。為了達(dá)到測(cè)量的預(yù)定要求，測(cè)量?jī)x器必須具有符合規(guī)范要求的計(jì)量學(xué)特性。

確定測(cè)量?jī)x器的特性，并簽發(fā)關(guān)于其法定地位的官方文件，稱為測(cè)量?jī)x器控制。這種控制可包括對(duì)測(cè)量?jī)x器的下列運(yùn)作中的一項(xiàng)、兩項(xiàng)或三項(xiàng)，即型式批準(zhǔn)、檢定、檢驗(yàn)。

這些工作的目的是要確定測(cè)量?jī)x器的特性是否符合相關(guān)技術(shù)法規(guī)中規(guī)定的要求。型式批準(zhǔn)是由政府計(jì)量行政部門做出的承認(rèn)測(cè)量?jī)x器的型式符合法定要求的決定。所謂型式，是指某一種測(cè)量?jī)x器的樣機(jī)及（或）它的技術(shù)文件（例如：圖紙、設(shè)計(jì)資料等），實(shí)質(zhì)上就是該種測(cè)量?jī)x器的結(jié)構(gòu)、技術(shù)條件和所表現(xiàn)出來的性能。檢定是杏明和確認(rèn)測(cè)量?jī)x器是否符合法定要求的程序，它包括檢查、加標(biāo)記和（或）出具檢定證書。檢驗(yàn)是對(duì)使用中測(cè)量?jī)x器進(jìn)行監(jiān)督的重要手段，其內(nèi)容包括檢杏測(cè)量?jī)x器的檢定標(biāo)記或檢定證書是否有效、保護(hù)標(biāo)記是否損壞、檢定后測(cè)量?jī)x器是否遭到明顯改動(dòng)，以及其誤差是否超過使用中最大允許誤差等。

一、標(biāo)稱范圍、量程和測(cè)量范圍

測(cè)量?jī)x器的操縱器件調(diào)到特定位置時(shí)可得到的示值范圍，稱為標(biāo)稱范圍。此時(shí)的示值范圍是與測(cè)量?jī)x器的整體相聯(lián)系的，是指標(biāo)尺所指示的被測(cè)量值可得到的范圍。標(biāo)稱范圍通常以被測(cè)量的單位表示，而不管標(biāo)尺上所標(biāo)的單位是什么。標(biāo)稱范圍的上限與下限之差的絕對(duì)值，稱為量程。例如：某溫度計(jì)的標(biāo)稱范圍為（一30～80）℃，則其量程為l80-（-30）∣℃=llO℃;某電壓表的標(biāo)稱范圍為100V，則其量程為∣100-0∣v=l00v。

測(cè)量范圍，也稱為工作范圍，是指測(cè)量?jī)x器的誤差處于規(guī)定的極限范圍內(nèi)的被測(cè)量的示值范圍。在這一規(guī)定的測(cè)量范圍內(nèi)使用，測(cè)量?jī)x器的示值誤差必處在允許極限內(nèi)：而若超出測(cè)量范圍使川，示值誤差就將超出允許極限。換言之，測(cè)量范圍就是在正常工作條件下，能確保測(cè)量?jī)x器規(guī)定準(zhǔn)確度的被測(cè)量值的范圍。

有些測(cè)量?jī)x器的測(cè)量范圍與其標(biāo)稱范圍相同，例如體溫計(jì)、電流表、壓力表、密度計(jì)等。而有的測(cè)量?jī)x器處在下限時(shí)的相對(duì)誤差會(huì)急劇增大，例如地秤，這時(shí)應(yīng)規(guī)定一個(gè)能確保其示值誤差處在規(guī)定極限內(nèi)的示值范圍作為測(cè)量范圍?？梢姡瑴y(cè)量范圍總是等于或小于標(biāo)稱范圍。

注意正確區(qū)別和掌握示值范圍、標(biāo)稱范圍、測(cè)量范圍和量程的概念。示值范圍是指測(cè)量?jī)x器標(biāo)尺或顯示裝置所能指示的范圍，可用標(biāo)在標(biāo)尺或顯示器上的單位表示;標(biāo)稱范圍是對(duì)測(cè)量?jī)x器整體而言的，通常用被測(cè)量的單位表示：測(cè)量范圍是指能保證規(guī)定準(zhǔn)確度、使誤差處于規(guī)定極限內(nèi)的量值范圍;量程則是指標(biāo)稱范圍上、下限之差的絕對(duì)值。

二、額定操作條件、極限條件和參考條件

額定操作條件是指測(cè)量?jī)x器的正常工作條件，也就是使測(cè)量?jī)x器的規(guī)定計(jì)量特性處于給定極限內(nèi)的使用條件。在這些條件中，一般包括被測(cè)量和影響量的范圍或額定值，只有在規(guī)定的范圍或額定值下使用，測(cè)量?jī)x器才能達(dá)到規(guī)定的計(jì)量特性或規(guī)定的示值允許誤差值。例如：工作壓力表測(cè)量范圍的上限為10MPa，則壓力的最大值只能加到lOMPa;額定電流為10A的電能表，其輸入電流不得超過10A。在使用測(cè)量?jī)x器時(shí)，搞清額定操作條件十分重要，只有滿足這些條件，才能保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

測(cè)量?jī)x器的規(guī)定計(jì)量特性不受損也不降低，其后仍可在額定操作條件下運(yùn)行所能承受的極端條件，稱為極限條件。極限條件應(yīng)規(guī)定被測(cè)量和影響量的極限值。

參考條件是指測(cè)量?jī)x器在性能試驗(yàn)或進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)、比對(duì)時(shí)的使用條件，即標(biāo)準(zhǔn)工作條件，或稱為標(biāo)準(zhǔn)條件。這些條件一般應(yīng)對(duì)作用于測(cè)量?jī)x器的影響量的參考值或參考范圍做出明確規(guī)定，以真正反映測(cè)量?jī)x器的計(jì)量性能和保證測(cè)量結(jié)果的可比性。

注意正確區(qū)別和掌握額定操作條件、極限條件和參考條件。前者是測(cè)量?jī)x器正常使朋的條件后者是為確定測(cè)量?jī)x器本身計(jì)量性能所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件，中者則是儀器不受損壞和不降低準(zhǔn)確度所允許的極端條件。在這三者中，參考條件的要求最嚴(yán)，額定操作條件則較寬，而極端條件的范圍和額定值為最大。

三、示值誤差和最大允許誤差

示值就是南測(cè)量?jī)x器所指示的被測(cè)量值。測(cè)量?jī)x器的示值誤差是測(cè)量?jī)x器示值與對(duì)應(yīng)的輸入量的真值之差，它是測(cè)量?jī)x器最主要的計(jì)量特性之一，本質(zhì)上反映了測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度的大小，即測(cè)量?jī)x器給出接近于真值的響應(yīng)的能力。示值誤差大，則其準(zhǔn)確度低;示值誤差小，則其準(zhǔn)確度高。

示值誤差是相對(duì)真值而言的，由于真值不能確定，實(shí)際上使用的是約定真值或?qū)嶋H值。為確定測(cè)量?jī)x器的示值誤差，當(dāng)接受高等級(jí)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)時(shí)，該測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器復(fù)現(xiàn)的量值即為約定真值，通常稱為實(shí)際值、校準(zhǔn)值或標(biāo)準(zhǔn)值。所以，指示式測(cè)量?jī)x器的示值誤差=示值一實(shí)際值，實(shí)物量具的示值誤差=標(biāo)稱值一實(shí)際值。

測(cè)量?jī)x器示值誤差，通常簡(jiǎn)稱為測(cè)量?jī)x器的誤差，可用絕對(duì)誤差形式表示，也可川相對(duì)誤差形式表示。確定測(cè)量?jī)x器示值誤差的大小，是為了判定測(cè)量?jī)x器是否合格，并獲得其示值的修正值。

對(duì)給定的測(cè)量?jī)x器，由規(guī)范、規(guī)程等所允許的誤差極限值，稱為測(cè)量?jī)x器的最大允許誤差。通?？珊?jiǎn)寫為mpe，有時(shí)也稱為測(cè)量?jī)x器的允許誤差限。

示值誤差和最大允許誤差均是對(duì)測(cè)量?jī)x器本身而言的。最大允許誤差是指技術(shù)規(guī)范（例如標(biāo)準(zhǔn)、檢定規(guī)程、校準(zhǔn)規(guī)范）所規(guī)定的允許的誤差極限值，它是一個(gè)判定測(cè)量?jī)x器合格與否的規(guī)定的要求：而示值誤差則是指測(cè)量?jī)x器某一示值的誤差的實(shí)際大小，它是通過檢定、校準(zhǔn)所得到的一個(gè)值或一組值，用以評(píng)價(jià)測(cè)量?jī)x器是否滿足最大允許誤差的要求，從而判斷其是否合格，或者根據(jù)實(shí)際需要提供修正值，以提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

四、靈敏度

測(cè)量?jī)x器響應(yīng)的變化除以對(duì)應(yīng)的激勵(lì)變化，稱為靈敏度。它反映測(cè)量?jī)x器被測(cè)量（輸入）變化引起儀器示值（輸出）變化的程度，用被觀察變量的增量（即響應(yīng)或輸出量）與相應(yīng)被測(cè)量的增量（即激勵(lì)或輸入量）之商來表示。如果被測(cè)量變化很小，而引起的示值改變（輸出量）很大，則該測(cè)量?jī)x器的靈敏度很高。

靈敏度是測(cè)量?jī)x器重要的計(jì)量特性之一，其值應(yīng)與測(cè)量目的相適應(yīng)，并不是越高越好。例如：為了方便讀數(shù)，及時(shí)地使示值穩(wěn)定下來，有時(shí)還需要施加阻尼，特意降低靈敏度。