計量器具的基本特性有哪些

1.計量器具的測量范圍和量程
計量器具的測量范圍，即計量器具的誤差處在規(guī)定極限內(nèi)的一組被測量的值，標稱范圍兩極限之差的模就是量程，即測量范圍的最高值與最低值之差。
2.計量器具的靈敏度
是指計量器具響應的變化除以對應的激勵變化，可以理解為計量器具對被測量變化的反應能力。
3.計量器具的準確度、示值誤差
計量器具的準確度是計量器具給出接近真值的響應的能力。
計量器具的示值誤差是指計量器具示值與對應輸入量的真值之差。
4.計量器具的重復性
是指在相同的測量條件下，重復測量同一個被測量，測量儀器提供相近示值的能力。

       測量與計量兩個術語，測量的含義更廣泛些。計量則是有關量值準確的活動，也是測量，是特殊的測量。談論儀器，該稱測量儀器，而談論標準，該稱計量標準。
       測量儀器性能指標，核心是量程、分辨力、準確度。這里重點談談這三項。
       1 量程
       儀器能測量的范圍。在量程的低端，性能通常較差。使用者要注意。
       2 分辨力
       數(shù)字式儀器，例如數(shù)字式電表、數(shù)字式頻率計，都是一個脈沖代表一個最小數(shù)量單元（例如電壓1微伏或頻率1赫茲），儀器不能區(qū)分比最小數(shù)量單元更小的量，計數(shù)時不進行四舍五入處理。因此，分辨力是1，分辨力誤差范圍（分辨力誤差的最大可能值）就是1。人們熟知的數(shù)字式頻率計的誤差有“±1”誤差項。請注意，當今的不確定度理論，各種規(guī)范、規(guī)程、書籍、文件，除馬鳳鳴的書外，都說“分辨力是1則分辨力誤差是0.5”，這是錯誤的。起源是GUM.
      一個特殊情況是電子秤。電子秤是通用商業(yè)量具，要求數(shù)據(jù)穩(wěn)定，而分度數(shù)不高（幾千到幾萬），電子數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件有充足余量，因此在電子秤顯示位的下一位進行了四舍五入處理。這樣，電子秤的分辨力是1，則分辨力誤差范圍是0.5。這是特殊情況。不能把“分辨力是1誤差是0.5”當成是一般規(guī)律。
       3 準確度
       準確度是誤差范圍。又稱最大允許誤差、準確度等級等。
       準確度是定量的。不確定度理論說：“準確度是定性的”，這是指鹿為馬，這是對誤差理論的誣陷，也是對幾百年來測量計量工作的否定。
       美國建國二百四十多年了。美國人向世界出售的測量儀器，無計其數(shù)，數(shù)以萬億計。那些儀器都標有“準確度”指標。如果說準確度是定性的，而不是定量的，那就等于說美國人歷來都是騙人的。幾個炮制不確定度論的美國人，有意無意地罵了他們的八輩祖宗（三十年一代，恰為八代）。
       當然，幾個不確定度論炮制者代表不了美國的學術水平。美國的大型儀器公司安捷倫公司與福祿克公司，至今一直稱儀器指標為準確度。而推出不確定度論的美國NIST（相當國家計量院）如今則稱它的有世界最高水平的銫原子頻率標準的性能指標是“不準確度”，而不是“不確定度”。這些都是對不確定度論之“準確度定性說”的公開否定。
      中國計量科學研究院最近公布測量能力，共一千零八十一項，指標都是準確度（或其等級）。
      “準確度”這個術語的生命力真強啊！
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　　也談計量器具的基本特性
　　1.測量范圍與量程
　　樓主談到的計量器具測量范圍和量程的定義是正確的。測量范圍和量程不是一回事，測量范圍有上下兩個極限，上下極限內(nèi)的一組被測量的值共同組成了計量器具的測量范圍，是一群可測的值。量程則是測量范圍兩個極限的差，是上下限之差的“模”，只有一個非負的值。例如測量范圍25mm～50mm的千分尺，25mm～50mm之間所有的量值都屬于該千分尺的測量范圍，但量程卻只是25mm。
　　2.分辨力與分度值
　　分辨力是所有測量儀器的一個計量特性。數(shù)字式測量儀器的分辨力有兩個定義，一個是顯示裝置的分辨力，另一個是儀器的分辨力。模擬式儀器也有兩個與之有關的術語，一個是分辨力，另一個是分度值。模擬式儀器的分度值與數(shù)字式儀器的儀器分辨力本意相同，理論上不是計量器具的特性而應該是計量器具的“零部件”，一旦儀器完成制造也就終生不再改變。模擬式儀器的分辨力和數(shù)字式儀器的顯示裝置分辨力本意相同，是儀器分辨最小被測量值的能力。模擬式儀器的分辨力往往是分度值的若干分之一，最佳測量者使用此種儀器的分辨力是分度值的1/10。數(shù)字式儀器顯示裝置的分辨力則是儀器分辨力的1/2。
　　3.準確度與示值誤差
　　準確度和示值誤差都是計量器具的特性。準確度是個定性排列高低的參數(shù)，排序時用符號“準確度等級”排列前后順序。定量的準確性參數(shù)則使用術語“示值誤差”。限制示值誤差范圍的最大最小極限值稱為示值誤差允許值，簡稱示值允差，也有的人稱示值允差限定的區(qū)間為“誤差范圍”。但也有將定性參數(shù)準確度與定量參數(shù)示值誤差或示值允差相混淆的，這種概念混淆造成了概念混亂，使測量設備的準確性高低沒有合適的術語加以定性表述。
　　4.不確定度
　　不確定度不是測量設備（包含計量器具）的計量特性，而是測量結(jié)果或產(chǎn)生測量結(jié)果的測量方案的特性。但測量設備的計量特性，特別是示值誤差、示值允差等一定會給測量結(jié)果或測量方案引入不確定度分量。“測量設備的計量特性給測量結(jié)果引入的不確定度分量”說起來太費勁，于是有的標準就干脆簡稱為“測量設備的不確定度”，并由此派生出“計量標準的不確定度”等等。在使用術語“測量設備的不確定度”和“計量標準的不確定度”時，我們必須保持清醒的頭腦，不要被表面文字所迷惑，一定要知道這是測量結(jié)果的不確定度分量之一，而不是測量設備的特性。
　　5.其它計量特性
　　樓主所說的靈敏度、重復性等也是計量器具的計量特性，計量器具的計量特性還有一些，因為這些特性大多數(shù)被包容在示值誤差之中因而往往使用的不多，這里也就省略不談了。

電子秤把被測量的重量數(shù)字顯示時使用的是  模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，即ADC，電子秤也同一般此類數(shù)顯儀器一樣，ADC的位數(shù)或者分辨力決定了儀器的分辨力，ADC的積分非線性誤差、微分非線性誤差決定了儀器的分辨力誤差，ADC的這種非線性誤差典型值一般為±1/2 LSB，因此分辨力誤差是分辨力一半，但這不是普遍規(guī)律

　　不同的數(shù)字式儀器有不同的工作原理，但在使用基本計量名詞術語方面，大家都是一樣的。JJF1001的7.14是“分辨力”定義，7.15是“顯示裝置的分辨力”定義。7.14定義的“分辨力”前面沒有任何定語，泛指數(shù)字式儀器和模擬式儀器都具有的分辨力，7.15冠以“顯示裝置的”定語，單指數(shù)字式儀器才有。
　　那么對于數(shù)字式儀器而言，分辨力和顯示裝置的分辨力之間區(qū)別是什么呢？顯示裝置的分辨力類同于模擬式儀器的“分度值”，這個分辨力相當于儀器的零部件之一，是在儀器設計制造中就固化或“安裝在”儀器上了。使用中人們可以在儀器讀得的，或可以分辨的最小量值的能力才是在不確定度評定中需要考慮的“分辨力”因素。對模擬式儀器而言，一般就按分度值的1/10，對數(shù)字式儀器而言就是顯示裝置的分辨力的1/2，其它復雜的工作原理可以不必考慮。

規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2015-7-18 17:51
　　不同的數(shù)字式儀器有不同的工作原理，但在使用基本計量名詞術語方面，大家都是一樣的。JJF1001的7.14是 ...

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       先生說：“可以分辨的最小量值的能力才是在不確定度評定中需要考慮的“分辨力”因素。對模擬式儀器而言，一般就按分度值的1/10，對數(shù)字式儀器而言就是顯示裝置的分辨力的1/2，其它復雜的工作原理可以不必考慮”。
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       人云亦云，是學術探討的大忌。
       因為GUM說過"分辨力是1,分辨力誤差是1/2"，于是眾人就跟著這樣說。多數(shù)人不明真相，不懂道理，可以諒解。學術討論卻不能這樣。分辨力誤差，雖然小，但畢竟是儀器誤差的一部分。況且，在某些特定條件下，儀器誤差就近似等于分辨力誤差。因此，弄明白“數(shù)字儀器分辨力是1，分辨力誤差到底是1/2，還是1”，乃是測量計量學中必須弄明白的問題之一。
       數(shù)字式頻率計，是脈沖電路，一個脈沖代表一個數(shù)量單元，脈沖的單元是“1”，不可能有1/2個脈沖，因此也就識別不出1/2個數(shù)量單元。因此，數(shù)字式頻率計的分辨力是1，分辨力誤差的范圍（分辨力誤差絕對值的最大可能值）就是1。
       在眾多文件皆說“分辨力是1,分辨力誤差是1/2”的大背景下，馬鳳鳴的《時間頻率計量》（計量檢測人員培訓教材 第11分冊）一書，多次講解數(shù)字式儀器的±1誤差。涉及多種測頻、測時、比對器等儀器。多次說：分辨力是1，分辨力誤差的最大值就是1！馬先生在同GUM唱反調(diào)！不管國際權(quán)威怎么說，馬氏說真話，講真理。好，贊一個！
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      除時間頻率以外的其他場合，如數(shù)字式電表，數(shù)字秤，數(shù)顯長度量具，要弄明白分辨力誤差的大小，必須明白具體儀器原理中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換的具體過程。像數(shù)字頻率計那樣，先把周期性的正弦波轉(zhuǎn)換為極窄的脈沖，就必有“分辨力是1，誤差是1”。我在以前的討論中，有把數(shù)字頻率計的情況一般化的言論，是不妥的。去年已有網(wǎng)友說明，電子秤的分辨力誤差是1/2個字。我聲明過自己對電子秤的說法錯了。我承認電子秤分辨力誤差是1/2，但卻想象是最低位的下一位進行了（或等效進行了）四舍五入處理。看到csln先生的帖子，得知有數(shù)模轉(zhuǎn)化的規(guī)律在里邊。但我確實弄不懂，如果是非線性的原因，誤差的最大值，為什么是0.5？沒有出現(xiàn)0.6或0.7的可能嗎？ 希望熟悉電子秤、數(shù)字電表、數(shù)顯長度量具的學者，詳細講一講分辨力為1，分辨力誤差絕對值的最大值是1/2或者是1的道理。我很想弄明白，苦于找不到相關的資料。
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       規(guī)矩灣先生公然說“工作原理可以不必考慮”。這是不當講法。連工作原理都不考慮，還討論什么學術！請問這算什么道理？什么邏輯？科學不是宗教，不能盲從！不該迷信！
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　　我覺得討論“分辨力”是多大的時候，還是要分清楚什么是JJF1001的7.14定義的儀器“分辨力”，什么是7.15定義的“顯示裝置的分辨力”。什么是數(shù)字式儀器的分辨力和什么是數(shù)字式儀器的顯示裝置的分辨力。
　　馬鳳鳴老先生講數(shù)字式儀器的±1誤差，多次說：分辨力是1，這個“分辨力”正是7.15定義的“顯示裝置的分辨力”。這個“分辨力”類似于模擬式儀器的分度值，相當于儀器的“零部件”之一，這個“分辨力”僅適用于數(shù)字式儀器使用，模擬式儀器沒有這個“分辨力”而只有“分度值”。眾多文件皆說或大家公認的“分辨力”是顯示裝置的分辨力的1/2是指JJF1001的7.14定義的儀器的“分辨力”。模擬式儀器的分度值可以產(chǎn)生誤差±1個分度值，但人們讀數(shù)時的最小分辨能力卻可達1/10個分度值，同樣的數(shù)字式儀器的分度值（即顯示裝置的分辨力）是1，儀器自身代替人眼讀數(shù)時能夠分辨的能力最小可達其1/2。對于數(shù)字式儀器而言，我們一定要正確識別使用的“分辨力”到底是JJF1001的7.15定義還是7.14定義，使用的術語定義必須先搞清楚，此時還沒有到涉及儀器工作原理的步驟。

規(guī)矩灣錦苑 發(fā)表于 2015-7-19 11:28
　　我覺得討論“分辨力”是多大的時候，還是要分清楚什么是JJF1001的7.14定義的儀器“分辨力”，什么是7.1 ...

       把分辨力劃分為“儀器的分辨力”和“儀器的顯示裝置的分辨力”，本來就是個似是而非的說法！JJF1001按VIM的說法，照搬照抄，怎么理解？別人有什么高見，我不知道；反正我認為：對數(shù)顯儀器來說，儀器的顯示裝置的分辨力，就是儀器的分辨力。二者是不能分的。沒有數(shù)顯裝置，哪還有數(shù)顯儀器的分辨力？數(shù)顯儀器的分辨力必定體現(xiàn)在儀器的數(shù)顯裝置上。人的視力，必定表現(xiàn)在眼睛的視力上。人的視力和人眼的視力，有區(qū)別嗎？
       盡管JJF1001抄VIM，講兩個分辨力；但JJF1094《測量儀器特性評定》就只講一個分辨力！
       我在帖中只講數(shù)顯儀器，第一，數(shù)顯是發(fā)展方向；第二，數(shù)顯分辨力與分辨力誤差概念明確，結(jié)果肯定，可以有明確結(jié)論。模擬儀器，有人視力好，有人視力差。有人憑眼力，有人用放大鏡。因此1格到底能區(qū)分到多少，難說。通常書上都說可區(qū)分到一小格的二分之一，規(guī)矩灣幾次說可以區(qū)分到十分之一，夠神的。反正我只爭論數(shù)顯的，而不提模擬的。
       數(shù)字式頻率計，必定是分辨力是1，則分辨力誤差也是1。頻率定義為一秒鐘的振蕩次數(shù)。頻率計利用窄脈沖。一個脈沖是一次振蕩。脈沖數(shù)記為N，采樣時間記為τ，則頻率的測得值等于N/τ。數(shù)字N的分辨力是1，代表一個脈沖。如果采樣時間是0.1秒，則這個“1”就代表是10赫茲。也就是說，當采樣時間是0.1秒時，分辨力誤差的絕對值的最大值就是10赫茲。
       例如被測頻率為11赫茲，脈沖間隔時間約為0.09秒。各次測量，采樣時間是0.1秒，多數(shù)計值是N=1，即測得值是10赫茲，測量誤差是-1赫茲；也有可能計到N=2，即測得值是20赫茲，測量誤差+9赫茲。若被測頻率是8赫茲，脈沖間隔時間是0.125秒。各次測量，采樣時間是0.1秒，多數(shù)計值是N=1，即測得值是10赫茲，測量誤差是+2赫茲；也有可能計到N=0，即測得值是0赫茲，測量誤差為-8赫茲。由是，測量誤差絕對值的最大可能值是10赫茲。
       這就是對數(shù)字頻率計來說，分辨力是“1”，分辨力誤差范圍是“1”的道理。不懂具體儀器工作原理，怎能搞清楚？     
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      從GUM開始，許多國際規(guī)范與我國的規(guī)范，都說：“數(shù)字儀器分辨力是1，分辨力誤差是1/2”，都把這個說法當作普遍規(guī)律。計數(shù)式頻率計的例子，否定了這種說法的普適性。這種說法，不是普遍規(guī)律，不能通用！

不同生產(chǎn)廠、不同結(jié)構(gòu)的ADC量化誤差不同，一般在0.3LSB至1LSB間，0.5LSB只是典型值

史錦順 發(fā)表于 2015-7-20 07:46
把分辨力劃分為“儀器的分辨力”和“儀器的顯示裝置的分辨力”，本來就是個似是而非的說法！JJF1 ...

　　把與數(shù)字式儀器有關的的“分辨力”分為“儀器的分辨力”和“儀器的顯示裝置的分辨力”，并非似是而非，JJF1001的分別給出了7.14儀器“分辨力”和7.15“顯示裝置的分辨力”，兩個“分辨力”術語是有道理的。7.14儀器“分辨力”并不是單指數(shù)字式儀器，而是包括數(shù)字式儀器和模擬式儀器等所有儀器均存在的“分辨力”，“顯示裝置的分辨力”只有數(shù)字式儀器才有，模擬式儀器有個“分度值”，顯示裝置的分辨力就相當于模擬式儀器的分度值。如果認為“儀器的顯示裝置的分辨力，就是儀器的分辨力”，就如認為模擬式儀器的分度值就是其分辨力一樣是錯誤的。
　　史老師所說JJF1094講的分辨力是其3.7條，條文清清楚楚地用方括號寫明是[顯示裝置的]分辨力。數(shù)字式儀器的分辨力是顯示裝置的分辨力的一半。顯示裝置的分辨力是±1個字，“儀器的分辨力可以通過儀器顯示裝置的分辨力”來評定，是“最低數(shù)字顯示變化一個步進量時的示值差”，因此是顯示裝置分辨力的一半，如果都用半寬表示，則顯示裝置的分辨力是末位數(shù)的1個字，儀器的分辨力是末位數(shù)的半個字。