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一級注冊計量師《測量數(shù)據(jù)處理與計量專業(yè)實務(wù)》知識點(diǎn)(39)
來源:中華考試網(wǎng)  2020/12/9 10:41:28  

儀器的計量特性:分辨力、穩(wěn)定性、靈敏度、鑒別力、漂移、響應(yīng)的判定特征(1)分辨力  

對測量儀器分辨力的評定,可以通過測量儀器的顯示裝置或讀數(shù)裝置能有效辨別的最小示值來評定。  

(1)帶數(shù)字顯示裝置的測量儀器的分辨力為:最低位數(shù)字顯示變化一個步進(jìn)量時的示值  

差。例如:數(shù)字電壓表最低位數(shù)字顯示變化一個字的示值差為1 ,則分辨力為l 。

 (2)用標(biāo)尺讀數(shù)裝置(包括帶有光學(xué)機(jī)構(gòu)的讀數(shù)裝置)的測量儀器的分辨力為:標(biāo)尺上任意

兩個相鄰標(biāo)記之間最小分度值的一半。例如:線紋尺的最小分度為1mm,則分辨力為0.5mm。

又如:衰減常數(shù)為0.1dB/cm的截止式衰減器,其刻度的最小分度為10mm,則該衰減器的分辨力為0.05dB。

(2)靈敏度

對被評定的測量儀器,在規(guī)定的某激勵值上通過一個小的激勵變化 ,得到相應(yīng)的響應(yīng)變化 ,則比值 即為該激勵值時的靈敏度。對線性測量儀器來說,靈敏度是一個常數(shù)。

例如:將熱電偶插入20℃的控溫箱,當(dāng)溫度 改變時,記下數(shù)字電壓表上讀得的輸出電壓的變化量 ,則熱電偶的在20C時的靈敏度為 。

又如:若 記錄儀的輸入電壓改變l ,走紙0.2cm,則其靈敏度為0.2cm/ 。

(3)鑒別力(閾)

對被評定的測量儀器,在一定的激勵和輸出響應(yīng)下,通過緩慢單方向地逐步改變激勵輸入,觀察其輸出響應(yīng)。使測量儀器產(chǎn)生恰能察覺有響應(yīng)變化時的激勵變化,就是該測量儀器的鑒別力,又稱閾值。

例如:檢定活塞壓力真空計時,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)壓力計和被檢活塞壓力真空計在上限壓力下平衡后,在被檢活塞壓力真空計上加放的剛能破壞活塞平衡的最小砝碼的質(zhì)量值即為該被檢活塞壓力真空計的鑒別力。

 (4)穩(wěn)定性

這是對測量儀器保持其計量特性恒定能力的評定。通?捎靡韵聨追N方法來評定:

(1)方法一:通過測量標(biāo)準(zhǔn)觀測被評定測量儀器計量特性的變化,當(dāng)變化達(dá)到某規(guī)定值時,其變化量與所經(jīng)過的時間間隔之比即為被評定測量儀器的穩(wěn)定性。

例如:用測量標(biāo)準(zhǔn)觀測某標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的量值,當(dāng)其變化達(dá)到規(guī)定的±10%時所經(jīng)過的時間間隔為3個月,則該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)量值的穩(wěn)定性為±1.0%/3個月。

(2)方法二:通過測量標(biāo)準(zhǔn)定期觀測被評定測量儀器計量特性隨時間的變化,用所記錄的被評定測量儀器計量特性在觀測期間的變化幅度除以其變化所經(jīng)過的時間間隔,即為被評定測量儀器的穩(wěn)定性。

例如:觀測動態(tài)力傳感器電荷靈敏度的年變化情況,按以下公式計算其靜態(tài)年穩(wěn)定性

×100%

式中:

  ——傳感器電荷靈敏度年穩(wěn)定性;

  ——上年檢定得到的傳感器電荷靈敏度;

  ——本年檢定得到的傳感器電荷靈敏度。

例如:信號發(fā)生器按規(guī)定時間預(yù)熱后,在10min內(nèi)連續(xù)觀測輸出幅度的變化。n個觀測

值中最大值與最小值之差除以輸出幅度的平均值得到幅度的相對變化量,再除以時間間隔

10min即得到該信號發(fā)生器的幅度穩(wěn)定性。如某信號發(fā)生器的輸出幅度穩(wěn)定性為l×10-4/min。

   (3)方法三:頻率源的頻率穩(wěn)定性用阿倫方差的正平方根值評定,稱頻率穩(wěn)定度。頻率定度按下式計算

 

式中: ——用阿倫方差的正平方根值表示的頻率穩(wěn)定度;

      ——取樣時間;

      ——取樣個數(shù)減1;  

      ——第 次取樣時,在取樣時間 內(nèi)頻率相對偏差的平均值。

例如:某銣原子頻率標(biāo)準(zhǔn)的頻率穩(wěn)定度為

    =1s,    =1×10-11

    =10s,   =3×10-12

    =100s,  =1×10-12

 (4)當(dāng)穩(wěn)定性不是對時間而言時,應(yīng)根據(jù)檢定規(guī)程、技術(shù)規(guī)范或儀器說明書等有關(guān)技術(shù)文件規(guī)定的方法進(jìn)行評定。  

(5)漂  移

根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求,用測量標(biāo)準(zhǔn)在一定時間內(nèi)觀測被評定測量儀器計量特性隨時間的慢變化,記錄前后的變化值或畫出觀測值隨時間變化的漂移曲線。

例如:熱導(dǎo)式氫分析儀,規(guī)定分別用標(biāo)準(zhǔn)氣體將示值調(diào)到量程的5%和85%,經(jīng)24h后,記下前后讀數(shù),5%點(diǎn)的示值變化稱為零點(diǎn)漂移,85%點(diǎn)的示值變化減去5%點(diǎn)的示值變化,稱為量程漂移。

當(dāng)測量儀器計量特性隨時間呈線性變化時,漂移曲線為直線,該直線的斜率即漂移率。在測得隨時間變化的一系列觀測值后,可以用最小二乘法擬合得到最佳直線,并根據(jù)直線的斜率計算出漂移率。

(6)響應(yīng)特性

在確定條件下,激勵與對應(yīng)響應(yīng)之間的關(guān)系稱為測量儀器的響應(yīng)特性。評定方法是:在

確定條件下,對被評定測量儀器的測量范圍內(nèi)不同測量點(diǎn)輸入信號,并測量輸出信號。當(dāng)輸入信號和輸出信號不隨時間變化時,記下被評定測量儀器的不同激勵輸入時的輸出值,列成

表格、畫出曲線或得出輸入輸出量的函數(shù)關(guān)系式,即為測量儀器靜態(tài)測量情況下的響應(yīng)特性。    

例如:將熱電偶的測溫端插人可控溫度的溫箱中,并將熱電偶的輸出端接到數(shù)字電壓表上,改變溫箱的溫度,觀測不同溫度時熱電偶輸出電壓的變化,輸出電壓隨溫度變化的曲線即為該熱電偶的溫度響應(yīng)特性。

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