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?#24230;V讲?#21697;/行业分析仪器/现场总线/电源产品/电子测量仪器/手...

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如何理解电子测量仪器的精度指标
发布时间2019-03-22        浏览次数211        返回列表

广州致远电子有限公司

精确度是衡量电子测量仪器性能最重要的指标通常由读数精度量程精度两部分组成本文结合几个具体案例讲述误差的产生计算以及标定方法正确理解精度指标能够帮助您选择合适的仪器仪表

一测量误差的定义

误差常见的表示方法有绝对误差相对误差引用误差

1绝对误差测量值x*与其被测真值x之差称为近似值x*的绝对误差简称š

计算公式绝对误差 = 测量值 - 真实值

2相对误差测量所造成的绝对误差与被测量约定真值之比乘以100%所得的数值以百分数表示

计算公式?#21512;?#23545;误差 =测量值 - 真实值/真实值100%即绝对误差占真实值的百分比

3测量的绝对误差与仪表的满量程值之比称为仪表的引用误差它常以百分数表示

引用误差=绝对误差的最大值/仪表量程100%

引用误差越小仪表的准确度越高而引用误差与仪表的量程范围有关所以在使用同一准确度的仪表?#20445;?#24448;往采取压缩量程范围以减小测量误差

举个例子使用万用表测得电压1.005V假定电压真实值为1V万用表量程10V精度引用误差0.1%F.S此时万用表测试误差是否在?#24066;?#33539;围内

分析过程如下

绝对误差E = 1.005V - 1V = +0.005V

相对误差=0.005V/1V100%=0.5%

万用表引用误差10V0.1%F.S=0.1V

因为绝对误差0.005V<0.1V所以10V量程引用误差0.1%F.S的万用表测量1V相对误差为0.5%仍在误差?#24066;?#33539;围内

二测量误差的产生

绝对误差客观存在但人们无法确定得到且绝对误差不可避免相对误差可以尽量减少

误差组成成分可分为随机误差与系统误差即?#20309;?#24046;=测量结果-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

1系统误差Systematic error

定义在重复性条件下对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差

产生原因由于测量工具或测量仪器本身固有误差测量原理或测量方法本身理论的缺陷实验操作及实验人员本身心理生理条件的制约而带来的测量误差

特性是在相同测量条件下重复测量所得测量结果总是偏大或偏小且误差数值一定或按一定规律变化

优化方法方法通常可以改变测量工具或测量方法还可?#36828;?#27979;量结果考虑修正值

2随机误差

定义随机误差又叫偶然误差是指测量结果与同一待测量的大量重复测量的平均结果之差产生原因?#35789;?#22312;完全消除系统误差这种理想情况下多次重复测量同一测量对象仍会由于各种偶然的无法预测的不确定因素干扰而产生测量误差

特点是对同一测量对象多次重复测量测量结果的误差呈现无规则涨落可能是正偏差?#37096;?#33021;是负偏差且误差绝对值起伏无规则但误差的分布服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?#20309;?#24046;概率相等

 有界性即误差很大的概率几乎为零

优化方法从随机误差分布规律可知增加测量次数并按统计理论对测量结果进行处理可以减小随机误差

三精密度精确度与准确度

精确度和误差可以说是孪生?#20540;ܣ?#22240;为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测量值接近真值的准确程度通常用相对百分误差也称相对折合误差表示

1测量偶然误差的大小?#20174;?#20102;测量的精密度

用同一测量工具与方法在同一条件下多次测量如果测量值随机误差小即每次测量结果涨落小?#24471;?#27979;量重复性好称为测量精密度好也称稳定度好

2系统误差大小?#20174;?#20102;测量可能达到的准确程度

根据误差理论可知当测量次数无限增多的情况下可以使随机误差趋于零而获得的测量结果与真值偏离程度测量准确度将从根本上取决于系统误差的大小

3精确度是测量的准确度与精密度的总称

在实际测量中影响精确度的可能主要是系统误差?#37096;?#33021;主要是随机误差当然?#37096;?#33021;两者对测量精确度影响都不可忽略在某些测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

四仪器精度等级与量程

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最大相对百分误差去掉正负号和%按国家统一规定划分的等级有0.050.020.10.21.5?#21462;?#25968;字越小?#24471;?#20202;器仪表的精确度越高

仪表精确度不仅和绝对误差有关而且和仪表的测量范围有关如果绝对误差相同的两台仪表其测量范围不同那么测量范围大的仪表相对百分误差就小仪表精确度就高反之亦然精度等级相同的两台仪器量程范围大的仪表绝对误差也更大

五应用精度的选择

在实际应用过程中要根据测量的实?#26159;?#20917;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最好的测量效果

例如测量10V标准电压用100V挡0.1级和15V挡0.5级的两块万用表测量哪块表测量误差小

解第一块表测的最大绝对?#24066;?#35823;差

X1=0.1100V=0.10V

第二块表测的最大绝对?#24066;?#35823;差

X2=0.515V=0.075V

比较X1和X2可以看出虽然第一块表准确度比第二块表准确度高但用第一块表测量所产生的误差却比第二块表测量所产生的误差大因此可以看出在选用仪器仪表?#20445;?#24182;非准确度越高越好还要选用合适的量程只有正确选择量程才能发挥其潜在的准确度

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