6测量仪器及其特性

一、思考题

1．什么是测量仪器?

答：测量仪器又称计量器具，是指“单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具”。2．测量仪器按结构和功能是如何分类的?

答：按结构和功能特点测量仪器可以分为以下几类：

（1）指示式或显示式测量仪器

（2）记录式测量仪器

（3）累计式测量仪器

（4）积分式测量仪器

（5）模拟式测量仪器或模拟式指示仪器

（6）数字式测量仪器或数字式指示仪器

3．实物量具有何特点?

答：实物量具的特点是：(1)本身直接复现或提供了单位量值，即实物量具的示值(标称值)复现了单位量值，如量块、线纹尺本身就复现了长度单位量值；(2)在结构上一般没有测量机构，如砝码、标准电阻，它只是复现单位量值的一个实物；(3)由于没有测量机构，在一般情况下，如果不依赖其他配套的测量仪器，就不能直接测量出被测量值，如砝码要用天平、量块要配用干涉仪、光学计。因此，实物量具往往是一种被动式测量仪器。

4．测量系统有何特点?

答：测量系统是由各种测量仪器连同辅助设备组装起来的，有时也可以随时拆卸，形成固定安装的测量系统。

5．测量设备有何特点?

答：(1)概念的广泛性；(2)内容的扩展性；(3)测量设备包括硬件和软件。

6．敏感器、检测器和传感器的区别是什么?

答：它们的概念不同。传感器是提供与输入量有确定关系的输出量的器件；检测器是用于指示某个现象的存在而不必提供有关量值的器件或物质；敏感器是直接受被测量作用，能接受被测量信息的一个元件。

7．测量链的特点是什么?

答：测量链是测量仪器或测量系统从测量信号输入到输出所形成的一个通道，这一通道由一系列单元组成。如由传声器、衰减器、滤波器、放大器和电压表组成的电声测量链；如一个压力表的机械测量链，由波登管、机械传动系统和刻度盘构成。

8．示值范围、标称范围、测量范围、量程的区别是什么?

答：要注意正确区别示值范围、标称范围、测量范围和量程的概念。示值范围是指测量标尺或显示装置所能指示的范围，可用标在标尺或显示器上的单位表示；标称范围是对测点整体而言的，通常用被测量的单位表示；测量范围是指能保证规定准确度，满足示值误差在规定极限内，可用于测量的量值范围；量程是指“标称范围上限值和下限值之差的模”。

9．测量仪器仪器常数的作用是什么?

答：仪器常数是为确定被测量指示值与仪器相乘的一个系数，其目的是为了确定被测量值的大小。

lO．什么是灵敏度?

答：灵敏度是指测量仪器响应的变化除以对应的激励变化。

11．什么是鉴别力[阈]?

答：鉴别力[阈]是指使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化，这种激励变化应缓慢而单调地进行。

12．什么是分辨力?

答：分辨力是指显示装置能有效辨别的最小示值差。

13．灵敏度与鉴别力、分辨力和鉴别力有何区别?

答：要注意灵敏度和鉴别力(阈)的区别和关系，这是两个概念，灵敏度是被测量(输人量)变化引起了测量仪器示值(输出量)变化的程度；鉴别力(阈)是引起测量仪器示值(输出量)可觉察变化时被测量(输入量)的最小变化值，是指使测量仪器指针移动所要输入的最小量值，但二者是相关的，灵敏度越高，其鉴别力越小；灵敏度越低，其鉴别力越大。

要区别分辨力和鉴别力(阈)的概念，不要把二者相混淆。因为鉴别力是在测量仪器处于工作状态时通过实验才能评估或确定数值，它说明响应的觉察变化所需要的最小激励值。而分辨力是只须观察指示或显示装置，即使测量仪器不工作也可确定，是说明最小示值差的辨别能力。

14．什么是测量仪器死区?

答：死区是指不致引起测量仪器响应发生变化的激励双向变动的最大区间。

15．什么是测量仪器漂移?

答：漂移是指测量仪器计量特性的慢变化。

16．什么是测量仪器响应特性?

答：响应特性是指在确定条件下，激励与对应响应之间的关系。

17．什么是测量仪器响应时间?

答：响应时间是指激励受到规定突变的瞬间，与响应达到并保持其最终稳定值在规定极限内的瞬间，这两者之间的时间间隔。

18．什么是测量仪器准确度?

答：测量仪器准确度是指测量仪器给出接近于真值的响应能力。

19．什么是测量仪器准确度等级?

答：测量仪器准确度等级是指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。

20．测量仪器准确度和准确度等级有何区别?

答：准确度等级只是确定了测量仪器本身的计量要求，它并不等于用该测量仪器进行测量时所得测量结果的准确度高低，因为准确度等级是指仪器本身而言的，是在参考条件下测量仪器误差的允许极限。

21．什么是测量仪器示值误差?

答：测量仪器示值误差是指测量仪器示值与对应输入量的真值之差。

22．什么是测量仪器最大允许误差?

答：测量仪器最大允许误差是指对给定的测量仪器、规范、规程等所允许的误差极限值。23．测量仪器的示值误差、测量仪器的最大允许误差和测量不确定度有何区别?

答：三者的区别是：最大允许误差是指技术规范(如标准、检定规程)所规定的允许的误差极限值，是判定仪器是否合格的一个规定要求；而测量仪器的示值误差是测量仪器的示值与被测量的真值(由于真值不知，往往用约定真值代替真值)之差，即示值误差的实际大小，是通过检定、校准所得到的一个值，可以评价是否满足最大允许误差的要求，从而判断该测量仪器是否合格，或根据实际需要提供修正值，以提高测量结果的准确度；测量不确定度是表征测量结果分散性的一个参数，或表述成一个区间或一个范围，说明被测量真值以一定概率落

于其中，它是用于说明测量结果的可信程度的。可见，最大允许误差、测量仪器的示值误差和测量不确定度具有不同概念。测量仪器的示值误差是某一点示值对真值(约定真值)之差，测量仪器的示值误差的值是确定的，其符号也是确定的，可能是正误差或负误差；示值误差是实验得到的数据，可以用示值误差获得修正值，以便对测量仪器进行修正；而最大允许误差只是一个允许误差的规定范围，是人为规定的一个区间范围。在文字表述上，最大允许误差是一个专用术语，最好不要分割，要规范化，可以把所指最大允许误差的对象作为定语放在前面，如“示值最大允许误差”，而不采用“最大允许示值误差”、“示值误差的最大允许值”等。而测量仪器的示值误差前面不应加±号，测量仪器的示值误差只对某一点示值而言，并不是一个区间。过去有的把带有±号的最大允许误差作为“示值误差”，只是一种习惯使用方法，实际上是指示值最大时的允许误差的要求。测量仪器的示值误差和最大允许误差的具体关系是通常用测量仪器各点示值误差的最大值，去和最大允许误差比较，判断是否符合最大允许误差要求，即是否在最大允许误差范围之内，如在范围内，则该测量仪器的示值误差为合格。

24．什么是测量仪器基值误差?

答：测量仪器的基值误差是指为核查仪器而选甩在规定的示值或规定的被测量值处的测量仪器误差。

25．什么是测量仪器零值误差?

答：测量仪器零值误差是指被测量为零值的基值误差。

26．测量仪器漂移和零值误差有何区别?

答：漂移是反映在规定条件下，指测量仪器计量特性随时间的慢变化，如在几分钟、几十分钟或多少小时内保持其计量特性恒定的能力。产生漂移的原因，往往是由于温度、压力、湿度等变化所引起，或由于仪器本身性能的不稳定。

零值误差是指被测量为零值时，测量仪器示值相对于标尺零刻线之差。也可以说是当被测量值为零时，测量仪器的直接示值与标尺零刻线之差。零值误差与指示装置的结构有关。27．什么是测量仪器固有误差?

答：测量仪器固有误差是指在参考条件下确定的测量仪器的误差。

28．什么是测量仪器偏移?

答：测量仪器偏移是指测量仪器示值的系统误差的估计值。

29．什么是测量仪器的稳定性?

答：测量仪器的稳定性是指保持其计量特性随时间恒定的能力。

30．什么是测量仪器的重复性?

答：测量仪器的重复性是指在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，测量仪器提供相近示值的能力。

31．测量仪器稳定性和重复性有何区别?

答：稳定性是指测量仪器的计量特性随时间不断变化的能力，可以进行定量的表征，主要是确定计量特性随时间变化的关系。

重复性是指多次测量同一量其示值的变化，实质上反映了测量仪器示值的随机误差分量，所以重复性可以用示值的分散性定量地表示。

32．什么是测量仪器的引用误差?

答：测量仪器的引用误差是指测量仪器的误差除以仪器的特定值。

33．参考条件、额定操作条件和极限条件的区别是什么?

答：必须正确区别额定操作条件、极限条件和参考条件的概念。额定操作条件是测量仪器正常使用的条件，参考条件是为确定测量仪器本身计量性能所规定的标准条件，极限条件则是测量仪器不受损坏和不降低准确度所允许的极端条件。这三者当中，参考条件要求最严，额