注册计量二级2章4节

注册计量二级，整理了测量仪器、测量仪器的特性的内容，有兴趣的可以看看哟。

测量仪器及其特性

• 测量仪器
  • 测量仪器及其作用
    • 测量仪器的概念
      • 定义：是指单独或与一个或多个辅助设备组合，用于进行测量的装置
      • 特点
        • 多种形式
          • 实物量具
          • 测量仪器
          • 测量系统
        • 单独或连同辅助设备一起使用
    • 测量仪器的作用
      • 测量仪器是人们获得量值的工具，它是测量的基础，是从事测量的重要条件
      • 计量器具是复现测量单位、实现量值传递和量值溯源的重要手段
      • 计量器具是实施计量法制管理的重要工具和手段
      • 计量器具是开展科学研究、从事生产活动补课缺少的重要工具和手段
  • 实物量具、测量系统、测量设备和测量链
    • 实物量具
      • 定义：具有所赋量值，使用时以固定形态复现或提供一个或多个量制的测量仪器
      • 特点
        • 本身直接复现或提供量值，比如砝码上的标称值
          • 对于多刻度的玻璃量器，则通常取其满刻度值作为标称值
        • 在结构上一般没有测量机构，比如：砝码、量块、标准电阻
        • 一般需要依赖其他配套的测量仪器，不能直接测量出被测量值
      • 分类
        • 按提供的量值
          • 多值量具
          • 单值量具
        • 按工作的方式
          • 从属量具
            • 需要借助其它量具才能测
          • 独立量具
            • 自个能测
    • 测量系统
      • 一套组装的并适用于特定量的规定区间内给出测得值信息的一台或多台测量仪器
    • 测量设备
      • 为实现测量过程所必需的测量仪器、软件、测量标准、标准物质、辅助设备或其组合，软硬件组合（概念最宽泛）
    • 测量链
      • 是测量系统从测量信号输入单元到输出单元形成的测量信号的传递链，例如：由传声器、衰减器、滤波器、放大器和电压表组成的电声测量链
  • 测量仪器的分类
    • 指示式测量仪器
      • 提供带有被测量量值信息的输出信号的测量仪器，比如电压表、温度计
    • 显示式测量仪器
      • 输出信号以可视形式表示的指示式测量仪器
    • 数字式测量仪器
      • 是指提供数字化输出或显示的测量仪器 例如：通常使用的数字电压表、数字电流表、数字功率表、数字频率计等
    • 记录式测量仪器
      • 这是相对显示式测量仪器而言的，是指提供示值记录的测量仪器 如温度记录仪、气压记录仪等 如温度记录仪可以单点记录，也可以多点打印记录，这类测量仪器具有记录器
    • 模拟式测量仪器
      • 其输出或显示为被测量或输入信号的连续函数的测量仪器。例如：玻璃水银温度计，则是将被测温度变化为水银柱高度长度进行指示。大白话，输入与输出成函数关系
  • 测量传感器、检测器、敏感器
    • 测量传感器
      • 用于测量的，提供与输入量有确定关系的输出量的器件或器具
    • 检测器
      • 为了确定某特定量是否达到了某一规定的阈值的器件或物质。 例如：对制冷装置检测其制冷剂是否泄漏的卤素检漏仪，在化学反应中用检测器的化学试纸，为了检测是否有测量讯号而使用的示波器
    • 敏感器
      • 称敏感元件，是直接受被测量作用，能接受被测量信息的一个元件 例如，双金属温度计的双金属片等。它是测量仪器或测量链中输入信号的直接接受者
  • 显示器、指示器、记录器、测量仪器的标尺和仪器常数
    • 显示器
      • 定义：测量仪器显示示值的部件 提供示值的方式通常有三种：模拟式、数字式和半数字式。 半数字式指示装置是以上两种的组合，即除末位数为拟示值外，其他均为数字化示值
    • 指示器
      • 指示器（指针）是指显示单元中固定的或可动的部件。例如，指示式电流表、电压表、动圈式温度测量仪的指示器就是可动的指针；如家用数字式电能表、煤气表，其读数窗口具有指示标线，这就是固定的指示器
    • 记录器具
      • 定义：提供示值记录的测量仪器部件 记录下的信息形式可以是模拟的（连续或断续线条），也可以是数字的，带有记录器的测量仪器属于记录式测量仪器
    • 测量仪器的标尺
      • 标尺长度
        • 标尺的第1个标记（始端）与最末一个标记（末端）之间连线的长度
          • 首段至末端的长度
      • 标尺间距
        • 沿标尺长度的线段（即标尺基线）所测量得到的任何两个相邻标尺标记之间的距离。（60mm的刻度盘，分为30格，每个间隔为2mm，2mm就是标尺间距）
          • 相邻标记之间的距离
      • 标尺间隔
        • 定义：对应两相邻标尺标记的两个值之差（60mm的刻度盘，表示0至6A电流，分为30格，每个间隔示数相差0.2A，这就是标尺间隔） 人们习惯上称为分度值及标尺间隔和分度值是同义词，例如百分表的分度值为0.01毫米，千分表的分度值为0.001毫米，体温计的分度值为0.1度
          • 相邻标记之间的差值
      • 标尺分度
        • 定义：标尺分成了多少个可以分辨的区间（60mm的刻度盘，分为30格，30是标尺分度） 如某长度测量仪器，其相邻标尺间隔为一毫米，如果在这一相邻标尺中间再加上一条短刻线，则其标尺间隔变为0.5毫米，如果在一毫米标尺间隔上等间隔地画上9条短刻线，则标识间隔为0.1毫米，分度更细
          • 标记之间有几个间隔
    • 仪器常数
      • 器常数是指为给出被测量的指示值或用于计算被测量的指示值，必须与测量仪器直接示值相乘的系数。 如测量电阻值，则与示值相乘的×1、×10、×100、×1k、×10k，就是仪器常数；如直流电位差计具有相应的量程系数，即×1、×0.1、×0.01，这些系数就是仪器常数 对某些测量仪器的检定或校准是对其仪器常数的检定或校准，此时仪器常数是测量仪器响应特性的一个环节
  • 测量系统的调整和零位调整
    • 测量系统的调整
      • 测量系统调零
      • 偏置量调整
      • 量程调整
      • 消除产生的偏差，是系统能进入使用状态的一种操作
        • 系统调整后，通常必须再校准
    • 测量系统的零位调整
      • 为使测量系统提供相应于被测量为零值的零示值，对测量系统进行的调整
• 测量仪器的特性
  • 示值、示值区间，标称量值、标称示值区间、 标称示值区间的量程和测量区间
    • 示值
      • 由测量仪器或测量系统给出的量值
    • 示值区间
      • 子主题
        • 也称示值范围，极限示值界限内的一组量值。示值区间可以用标在显示装置上的单位表示，例如：99V～201V
    • 标称量值
      • 标称量值简称标称值 例如：标在标准电阻器上的标称量值：100欧 标在单刻度量杯上的量值：100mL
    • 标称示值区间
      • 标称示值区间简称标称区间，也称标称范围。标称范围通常以最小和最大示值表示，例如：100V～200V
    • 标称示值区间的量程
      • 定义：标称示值区间的两极限量值之差的绝对值 例如：对-10V～+10V的标称示值区间，其标称示值区间的量程为20V
    • 测量区间
      • 又称工作区间（测量范围），测量范围，也称工作范围 在规定条件（一般是测量精度要求）下，能够满足测量要求的测量能力范围
  • 测量仪器的计量特性
    • 响应特性
      • 表示输入与输出的函数关系
      • 是指在确定条件下，激励与对应响应之间的关系。激励就是输入量或输入信号，响应就是输出量或输出信号，而响应特性就是输入输出之间关系的特性
      • y=f(x) (静态) y=f(x,t) (动态)
    • 测量系统灵敏度
      • 定义：测量系统的示值变化除以相应被测量值变化所得的商。 对于线性测量仪器来说，其灵敏度S为常数。灵敏度是测量仪器中一个十分重要的计量特性
    • 测量系统的选择性
      • 测量系统的选择性指响应特性的筛选能力，指测量系统从不同信号中筛选出有用信号并抑制其他同类信号干扰的能力
      • 例子： 测量系统测量给定频率下某信号分量的功率，不会受诸多其他信号分量或其他频率信号干扰的能力；经常会有与所要信号频率略有不同的信号存在，具有接收及区分所要信号和不要信号的能力（比如助声器）
    • 阶跃响应时间
      • 测量仪器或测量系统的输入量值在两个规定常量值之间发生突然变化的瞬间，到与相应示值达到其最终稳定值的规定极限内时的瞬间，这两者的持续时间
      • 这是测量仪器响应特性的重要参数之一。例如：家用体温表测体温一般要求5分钟以上（这个5分钟就是阶跃响应时间）；模拟式体重秤，人站上去要许久指针才会静止
    • 显示装置的分辨力
      • 模拟式指示装置提供模拟示值，如线纹尺的最小分度值为1mm，则分辨力为0.5毫米。
      • 数字式显示装置提供数字示值，带数字显示装置的测量仪器的分辨力，是最低位数字变化的一个字时的示值差
      • 半数字式指示装置的分辨力是末尾模拟示值分度值的一半
      • 辨力与鉴别阈是不同概念，分辨力是测量仪器或显示装置的设计参数，其数值不需要测量来确定，是仪器设计的结果；而鉴别阈是性能参数要通过测量才能确定
    • 鉴别阈
      • 定义：引起相应示值不可检测到变化的被测量值的最大变化
      • 例如在一台天平的指针产生可以觉察位移的最小负荷变化为10毫克，则此天平的鉴别阈为10毫克；
      • 又比如：一台电子电位差距，当输入量在同一行程方向慢改变0.04mV，指针才产生可察觉的变化，则其鉴别阈为0.04mV
    • 死区
      • 当被测量值双向变化时，相应市值不产生可检测到的变化的最大区间
    • 检出限
      • 定义：由给定测量程序获得的测得量值，其声称的物质成分不存在的误判概率为β，声称物质成分存在的误判概率为α。
      • 检测结果为某被检测物质成分不存在时，需要给出误判概率为β；检测结果为某被检测物质成分存在时，需要给出误判概率为α
    • 测量仪器的稳定性
      • 定义：测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力
        • 用计量特性发生某个规定的量的变化所需经过的时间（比如：某仪器的精度从1%变成0.5%所需的时间）
        • 计量特性经过规定的时间所发生的变化量来进行定量表示（比如：经过半年，某仪器的精度从1%变成0.5%）
    • 仪器漂移
      • 定义：由于测量仪器计量特性的变化引起的示值在一般时间内的连续或增量变化
        • 仪器漂移是计量特性随时间的慢变化；比如：热导式氢分析器，规定用校准气体将示值分别调到量程的5%和85%。经24h后，分别记下前后读数，则在量程的5%处的示值变化称为零漂移，在量程的85%处的示值的变化减去在量程的5%处的示值的变化，称为量程漂移
        • 产生漂移的原因往往是由于温度、压力、湿度等变化所引起的，或由于仪器本身性能的不稳定。测量仪器使用时采取预热、预先放置一段时间与室温等温，是减少漂移的一些措施
    • 示值误差
      • 定义：测量仪器示值与对应输入量的参考量值之差
        • 绝对误差
        • 相对误差
      • 一工作玻璃量器的容量的标称值为为1000mL，经标准玻璃量器检定，其容量标准值（实际值）V0为1005mL，则量器的示值误差为：Δ=V-V0=1000mL-1005mL=-5mL
      • 对于实物量具而言，偏差就是实物量具的实际值（标准值或约定真值）对于标称值偏离的程度。 偏差=实际值-标称值； 示值误差=示值（标称值）-实际值 修正值=-示值误差
    • 引用误差
      • 定义：测量仪器或测量系统的误差除以仪器的特定值
      • 特定值一般称为引用值，它可以是测量仪器的量程也可以是标称范围或测量范围的上限（一般用上限值或满刻度）等。测量仪器的引用误差就是测量仪器的绝对误差与其引用值之比
      • 例如：一台标秤范围（0～150）V的电压表，当在示值为100.0V处，用标准电压表检定所得到的实际值（标准值）为99.4V，则该处的引用误差为： (100.0-99.4)/150×100%=0.4%
      • 上式中（100-99.4）V=±0.6V为100V处的示值误差，而150V为该测量仪器的标称范围的上限（即引用值），所以引用误差是对满刻度值而言的
      • 但是100.0V处的相对误差为： (100.0-99.4)/99.4×100%=0.6%
    • 固有误差
      • 在参考条件下确定的测量仪器或测量系统的误差
    • 仪器偏移
      • 重复测量示值的平均值减去参考量值
      • 是测量仪器示值误差中的系统误差分量的估计值 用适当次数重复测量的示值误差的平均值作为仪器偏移，可以减少仪器示值的随机误差对确定仪器偏移的影响。
    • 影响量引起的变差
      • 影响量引起的变差指测量模型中的输入量不变时，由于影响量的改变引起输出量的示值的变化。 例如在环境温度20℃和28℃时，压力计的两个相应示值之差
    • 基值测量误差
      • 基值测量误差是指测量仪器或测量系统在规定的基本点上的误差，简称为基值误差。 例如：对普通准确度等级的衡器来说，载荷点50e和200e是必检的基本点（e是衡器的检定分度值），它们作为规定的示值在首次检定时基值误差分别不得超过±0.5e和±1.0e 通常将测量仪器的零值误差作为基值误差对待，因为零值对考核测量仪器的稳定性、准确性具有十分重要的作用
    • 零值误差
      • 测得值为零值时的基值测量误差 通常在测量仪器通电情况下，称为电气零位 在不通电的情况下，称为机械零位
      • 零位在测量仪器检定、校准和使用时十分重要，因为它无需标准器，就能确定其零位值
      • 例如，各种指示仪表和千分尺、度盘秤等都具有零位调节器，检定或校准人员或使用者可进行调整以减小或消除零值误差，以便确保测量仪器的准确度。 家里用的体重计例子。不上人应该示值为零
    • 零的测量不确定度
      • 定义：表示清零或接近零的示值的不确定度，也用于对样品与空白进行测量并获得差值的情形 是不确定度分量之一
    • 仪器的测量不确定度
      • 由所用的测量仪器或测量系统引起的测量不确定度的分量
    • 最大允许测量误差
      • 最大允许测量误差简称最大允许误差 对给定的测量、测量仪器或测量系统，由规范或规程所允许的，相对于已知参考量值的测量误差的极限值 可表达为：最大允许误差=±MPEV，其中MPEV为最大允许误差的绝对值的英文缩写。 最大允许误差可用绝对形式表示，如Δ=±α；或用相对误差相对形式表示
    • 准确度等级
      • 在规定工作条件下，符合规定的计量要求，使测量误差或仪器不确定度保持在规定极限内的测量仪器或测量系统的等别或级别
      • 准确度等级是量化表示测量仪器（或测量系统）准确程度的参数，是根据最大允许误差而确定的测量仪器的等别或级别
      • 准确度等级量化的反映测量仪器的准确程度，也是对测量仪器的一种分类 测量仪器按准确程度的等级进行分类，有利于制造和销售，有利于用户合理的选用测量仪器，也有利于量值传递或溯源
      • 实际上准确度等级只是一种表达形式，这些等级的划分仍是以最大允许误差、引用误差等一系列数值来定量表述
      • 例如：电工测量指示仪表按准确度等级分为0.1、0.2级等，具体的说，就是用该测量仪器以示值范围的上限值（俗称满刻度值）为引用值的引用误差来定义的。 例如1.0级表，则其引用误差为±1.0%
  • 测量仪器的使用条件
    • 参考工作条件
      • 简称参考条件，是指“为测量仪器或测量系统的性能评价或测量结果的相互比较而规定的工作条件”。（有文件规定的，尽可能消除影响量的测量仪器或测量系统的工作条件）
      • 测量仪器的基本计量性能就是这种参考条件下所规定的 检定和校准通常要在参考条件下进行，其参考条件就是计量检定规程或校准规范上规定的工作条件
    • 额定工作条件
      • 额定工作条件是指“为使测量仪器或测量系统按设计性能工作，在测量时必须满足的工作条件” 额定工作条件就是指测量仪器的正常工作条件
    • 极限工作条件
      • 定义：使测量仪器或测量系统所规定的计量特性不受损害，也不降低，其后仍可在额定工作条件下工作，所能承受的极端工作条件
      • 例如，有些测量仪器可以进行超过测量上限10%的超载试验；通常测量仪器所进行的型式实验，其中有的项目就属于是一种极端条件下对测量仪器的考核
    • 稳态工作条件
      • 为使由校准所建立的关系保持有效，测量仪器或测量系统的工作条件，即使被测量随时间变化 经校准的测量仪器或测量系统在此条件下工作，可保持校准结果有效。该术语中的“稳态”应理解为“保持校准特性有效” 例如：保持修正值有效的工作条件