关于测量仪器示值特性评价术语的探讨

  Aaron ·  2008-12-12 08:44  ·  17762 次点击
北京市计量检测科学研究院吴迅
测量仪器的示值特性是测量仪器性能好坏的重要标志,是测量仪器的重要技术指标,也是测量仪器的设计、生产单位特别关注,计量、检验机构特别重视,测量、使用部门特别关心的重要技术指标。因此对测量仪器的示值特性评价给予准确、科学的术语描述就显得十分重要。
测量仪器的示值特性是指测量仪器在测量范围内各点示值偏离真值的程度,即在测量范围内各点示值误差变化的最大范围。它是测量仪器各部件误差的综合体现,反映了测量仪器因制造、使用磨损等因素对测量结果带来的影响。
测量仪器的示值特性评价目前用以下几个术语描述:
最大允许误差——对给定的测量仪器,规范、规程等所允许的误差极限值。
示值误差——测量仪器示值与对应输入量的真值之差。
准确度——测量仪器给出接近于真值的响应能力。
准确度等级——符合一定的计量要求,使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等别、级别。
测量不确定度——表征合理赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。
以上术语分别从设计、生产、检验和使用的角度对测量仪器的示值特性评价给予描述。从定义上看,最大允许误差是设计、生产单位或国家、行业主管部门人为地对测量仪器的示值特性给予的规定,提的是要求。准确度是无法定量的定性概念,准确度等级是测量仪器的一种分类形式。测量不确定度是与测量结果相联系的参数,一般不直接作为测量仪器的示值特性评价指标。从客观评价的角度看,按测量仪器的实际情况对测量仪器示值特性进行评价的术语是示值误差。
示值误差从20世纪70年代ISO提出以来,至今定义未变。它讲的是在仪器的测量范围内某一点(测量段)的示值与产生该示值的真值之差。由于真值不知,往往用约定真值代替真值使用,使示值误差具有了实际使用价值。
人们在用示值误差评价仪器某点的示值准确程度后,还常将其重新定义或扩大使用——评价测量仪器整体的示值特性,如取各点示值误差值中的最大值作为测量仪器示值误差的测量结果。根据定义,示值误差只是针对仪器测量范围中的某一点(测量段)而言,是对测量仪器示值特性中的某个点示值准确程度的具体描述。当取某点示值误差作为测量仪器示值特性的测量结果时,就意味着该测量仪器各点示值误差的变化范围不大于该点示值误差,这时的“示值误差”显然已不是原定义的示值误差了,而是该测量仪器的各点示值误差变化的最大范围了。
在未进入数字时代之前,测量仪器在某一测量范围内,一般只有一个起始点也就是它的原点(零点),各点的示值均是相对同一个起始点,误差的大小具有可比性,从这个意义上讲,在整个测量范围内择其最大值作为测量仪器示值特性的测量结果具有一定合理性。
随着数字时代的到来,测量仪器的数字化、自动化为使用者带来极大的方便,特别是随意清零功能为使用者带来方便。同时由于清零的随意性,也使得各点的示值有可能不是对同一起始点而言,造成示值误差之间有可能不具有可比性,从这个意义上讲,在整个测量范围内仍选择示值误差最大值作为测量仪器示值特性的测量结果就未必妥当了。
实际上,人们测量示值误差的真正目的是为了对测量仪器的示值特性进行客观评价。但是目前仅有对测量仪器示值特性客观描述的具体术语——示值误差,缺乏一个从测量仪器示值特性整体进行客观描述的术语,造成“示值误差”术语的借用或说使用的扩大化。为解决这个问题,建议使用“示值误差范围”术语。
示值误差范围——对给定的测量仪器,其示值误差变化的极限值。
示值误差范围的大小是通过测量给定测量仪器的测量范围内N个示值误差值,再根据有关规定对数据进行处理后得到的。在方法上与借用“示值误差”概念确定测量仪器的示值特性并无区别。但在概念上有如下的明确:
1.客观评价测量仪器示值特性的总任务是确定示值误差范围,分任务是测量示值误差;
2.评价测量仪器示值特性的技术术语是示值误差范围,示值误差只是为确定示值误差范围而必须要测量的一个参数;
3.对测得的示值误差值可根据规定做任意处理,得到的是示值误差范围,不必担心与“示值误差”定义发生冲突;
4.在测量示值误差时,允许起始点浮动(即不在零点上),为测量带来方便;
5.测量最终得到的是该测量仪器客观存在的示值特性——示值误差范围,其与设计、生产单位或规范、规程等给出的该测量仪器示值最大允许误差直接对应,一目了然。
采用“示值误差范围”术语对测量仪器示值特性进行评价,是随着技术的进步对名词术语进行的科学规范,它将原来附加在“示值误差”上用于测量仪器示值特性评价的概念明确提出,并给予准确、科学地定义,同时还“示值误差”概念的原貌,消除了一词多用带来的概念上的混乱,避免了“示值误差”概念的误用(如示值误差:±2μm)带来的尴尬。
增加了“示值误差范围”术语后,测量仪器示值特性评价在主观上是通过示值最大允许误差给出的;在客观上是通过测量其示值误差确定其示值误差范围得到的;也可根据其示值误差范围确定准确度等级进行分类评价;对无法确定示值误差范围的某些高、精、尖的科研课题,还可通过对其测量结果不确定度的评定进行间接评价。由此形成一组对测量仪器示值特性比较科学、客观、准确、合理的评价术语。

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