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什么是精確度與分辨率?
衡量儀表測量能力的指標中,通常遇到較多的是精確度(簡稱精度)的概念。與精度有關的指標有三個:精密度、準確度和精確度等級。
描述測量儀表指示值不一致程度的量叫精密度。即對某一個穩定的被測量,在相同的工作條件下,由同一個測量者使用同一個儀表,在相當短的時間內按同一方向連續重復測量,獲得測量結果(儀表指示值)不一致的程度。例如某溫度計的精密度為0.5k,表明該溫度計測量溫度時,不一致程度不會大于0.5k。不一致程度越小,說明儀表越精密。有時表面上看不一致程度為零,但并不能說明該儀表精密度好。例如某距離的真值是1.426米,經某儀表多次測量的結果均為1.4米,這只能說明該儀表顯示的有效位數太少。顯然能讀出的有效值數越多,儀表的精密度才有可能越高。
描述儀表指示值有規律地偏離真值的程度叫準確度。例如某電壓的真值是10.000mV。經某電壓表多次測量結果是10.03mV、10.04mV、10.06mV、10.04mV,則該電壓表指示值偏離真值的數值為0.06mV。所以該電壓表的準確度為0.06mV。
精確度是精密度和準確度兩者的總和,即儀表在測量性能上的綜合優良程度。儀表的精密度和準確度都高,其精密度才能高。精密度最終是以測量誤差的相對值來表示的。
準確度是由系統誤差產生的,它是指服從某一特定規律(如定值、線性、多項式、周期性等函數規律)的誤差。產生系統誤差的原因有:儀表工作原理所利用的物理規律不完善;儀表本身材質、零部件、制造工藝有缺陷;測量環境有變化;測量中使用儀表的方法不正確;測量工作人員不良的讀數習慣等。總之,這些誤差的出現是有規律的,產生的原因是可知的。所以應盡可能了解各種誤差的原因,并設法消除其影響,或者,在不能消除時,確定或估計出其誤差值。
精密度是兩個因數確定的,一個是重復性,它是由隨機誤差決定的;另一個是儀表能顯示的有效位數,能讀出的有效位數越多,儀表的精密度越高。隨機誤差是指在相同的條件下多次測量同一物理量時,在已經消除系統誤差的因數之后,測量結果仍有誤差。它是由許多影響量細小變化的總和造成的,而其中的每個影響量的變化規律以及它們之間的關系難以認識,因而表現出隨機性。但是,總的看這種隨機變化服從統計規律(如正態分布、均勻分布等)。測量中,它表現了測量結果的分散性,該誤差不能用校正方法消除,只能利用概率論和統計學的一些方法,評估隨機誤差對測量結果的影響,通過適當的數據處理,有可能大大地減少它對測量結果的影響。
精確度是反映測量儀表優良程度的綜合指標。實際測量中,精密度越高,準確度不一定高,因儀表本身可能存在較大的系統誤差。反之,如果準確度高,精密度也不一定高。精密度和準確度的區別,可以用圖1-3射擊的例子來說明。圖1-3(a)表示彈著點很分散,相當于精密度差;圖1-3(b)表示精密度良好,但準確度差;圖1-3(c)才表示精密度和準確度都很好。
在工程檢測中,為了簡單地表示儀表測量結果的可靠程度,引入一個儀表精度等級的概念,用A表示。A的定義是,儀表在規定工作條件下,其最大絕對允許誤差值相對儀表測量范圍的百分數。即:
A%=(Δgmax/xmax-xmin)*100% (1-2)
式中 gmax——最大絕對允許誤差值
xmax-xmin——測量范圍的上、下限值
A——精度等級
為了方便,對A的數值以一系列標準百分數值進行分檔,如0.001、0.005、0.02、0.05…1.5、2.5、4.0、6.0等。例如某儀表的精度為1.5級,表明該儀表指示值相對誤差不大于1.5%。
如果某儀表的輸入量從某個任意非零值緩慢地變化(增大或減小),在輸入變化值Δ沒有超過某一數值以前,該儀表指示值不會變化,但當輸入變化值Δ超過某一數值后,該儀表指示值發生變化。這個使指示值發生變化的最小輸入變化值稱為儀表的分辨率。分辨率顯示儀表能夠檢測到被測量最小變化量的本領。一般模擬式儀表的分辨率規定為最小刻度分格數值的一半。數字式儀表的分辨率規定為最后一位的數字。
標簽:精確度 分辨率
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