测量系统基本特性

线性度用全量程范围 内测量系统实际校准曲线 和线性理论曲线之间的最 大偏差绝对值与该系统满 量程输出值之比值的百分 数来表征，为
L max
Ln
100%
yFS
仪表的线性示意图
（a）仪表输入输出实际特性 曲线 （b）理论特性曲线
8、重复性误差
在相同的测量条件下，对应同一个输入量进 行多次重复测量，其输出量不一致，这种差值称 为重复差值。
灵敏度特性 （a）线性测量系统 （b）非线性测量系统
仪表的灵敏度是表示仪表对被测量值反应能 力的指标，仪表的灵敏度越高，其示值的位数越多， 能反应的被测量值也越小。
但是仪表的灵敏度应与仪表的允许误差相适 应，如果不适当地提高仪表的灵敏度，反而可能导 致其精确度的下降。而且，把示值位数增多至小于 仪表允许误差的精确程度也是毫无意义的。
因此，通常规定仪表刻度标尺上的分格值不 应小于允许误差的绝对值。
6、仪表的灵敏限（分辨力）
仪表响应输入量微小变化的能力称为仪表的 分辨力。分辨力是指能引起仪表指示器发生可见 变化的被测量的最小变化量。
仪表的分辨力不足将引起分辨误差，即在被 测量变化到到某一数值时，仪表示值仍不变化， 这个不能引起输出变化的的输入信号的最大幅度， 称为仪表的不灵敏区（或死区）。
第三章 测量系统基本特性
第一节 测量系统静态特性 第二节 测量系统动态特性 第三节 测量系统的校准
第三章思考题
第一节 测量系统静态特性
一、测量系统基本静态特性
一般情况下，测量系统的基本静态特性可以 用下述的代数方程来描述：
n
x x y a0 a1x a2 2 an n a0 aixi i 1
j
xmax 100% A
式中 △Xmax—— 仪表全量程指示值中的最大绝
对误差值。
3、仪表的准确度（精度）等级
根据仪表设计和制造的需要，厂家对出厂的 仪表规定了其基本误差不得超过某一允许值，这 个规定的允许值称为仪表的允许误差。
仪表允许误差的大小表明了保证该仪表的示 值所能达到的精确程度。因此，一般仪表的精度 等级就是按国家统一规定的允许误差大小来划分 的，即用仪表允许误差去掉百分号后的数字表示 仪表的准确度等级。
漂移往往是由于测量系统内部温度变化或零 （元）件性能不稳定而引起的。
漂移是衡量测量系统稳定性的重要指标。
第三章思考题
1、测量系统的主要性能指标及各项指标的含义是 什么？
2、对一量程范围为（0～100）×105Pa，精度等
级为1.5级的压力表进行检定，测得数据如下（单
位：×105Pa）
仪表的选用原则：
假设仪表的精度等级为s，仪表的量程为0～
xn，测量点为x，则仪表在x点邻近处的示值误差
为：
绝对误差 xn • s%
相对误差 xn • s% x
一般x≤ xn，因此x越接近xn，测量准确度越高， 即被测量越靠近测量上限，测量相对误差越小。
因此，仪表量程不能选择过大，为保证实际 测量的精确度及考虑到使用上的安全，一般检测 仪表的经常工作点（测量示值）应在仪表量程的 2/3～3/4处，对压力表应有较大的安全系数，可 经常工作在仪表量程的1/2～2/3处。
重复性误差是在全部正、反行程中用全量程
的最大重复差值与满量程输出值之比的百分数表
示，即
yR yR max 100 % yFS
重复性误差的大小表示了测量值的离散程度，
它是衡量随机误差（精密度）的指标，所以采用
标准误差σ来代替△yRmax较合理。
yR (2 ~ 3) max 100 %
yFS
9、漂移 在一定的环境和工作条件下，测量系统的输 入量固定不变时，其输出量却发生变化，这种变 化称为漂移。
式中：y为输出量；x为系统输入量；a 0为零位输
出；a1为系统灵敏度；a2, , an为非线性项的待定
系数，i=1,2, …n。
对于理想测量系统，要求其静态特性曲线应
该是线性的，在这种情况下，a0 a2 an 0，
由此得到 y a1x。
二、测量系统的静态性能指标
仪表的质量，可以用它的技术性能指标来衡 量，选择和使用检测仪表，也要用技术性能指标 作依据，因此需要了解仪表的技术性能指标。
例如，精度等级为0.5级的仪表，其允许误差 为± 0.5％，即该仪表各点示值的绝对误差均不得 超过仪表量程的± 0.5％。
我国仪表工业目前采用的准确度等级序列为： 0.005、0.01、0.02、0.04、0.05、0.1、0.2、0.5、 1.0、1.5、2.5、4.0、5.0。
对确定了准确度等级的仪表，测量值绝对误 差最大值与该仪表量程有关，因此仪表量程不能 选择过大。
表示：
yH yH max 100 % yFS
迟滞误差是由于系统内部部件存在着摩擦、 间隙等原因而造成死区所致。它是反映精密度的 一个指标。
5、仪表的灵敏度
仪表输出信号的变化量△y和引起这个输出
变化量的被测量变化量△x比值，称为仪表的灵
敏度，即
k y x
对于线性测量系统，其灵敏度为一常数；而 对非线性测量系统，灵敏度是随输入量的变化而 变化的。
4、仪表的变差（迟滞误差）
在规定的条件下，用同一仪表对被测量进行 正、反行程的测Biblioteka Baidu，即采用单方向逐渐增大和逐 渐减小被测量的方法，使仪表从不同的方向反映
同一被测量的示值。对某一测量点所得到的正、反 行程两次示值之差称为该测量点上的迟滞差值。
迟滞误差用全量程中最大的迟滞差值△yHmax 与满量程输出值之比的百分数
1、量程 测量系统所能给出的被测量值的集合称为测 量范围。其能测量的最大输入量和最小输入量分 别称为测量上限和测量下限。测量上限和测量下 限代数差的模称为测量系统的量程。
2、仪表的基本误差 仪表的基本误差是指在规定的技术条件下 （所有影响量在规定值范围内），仪表全量程指 示值中的最大引用相对误差，即
分辨力与灵敏度都与仪表的量程有关，并和 仪表的精度等级相适应。一般仪表的分辨力不大 于仪表允许绝对误差的二分之一。
7、线性度
在理想情况下，测量系统的输出与输入之间 关系是一条直线，而实际是一条曲线。该曲线通 过静态校准获得，故也称为校准曲线。测量系统 的线性度就是衡量这条校准曲线和理论直线不吻 合程度的，常以相对误差形式表示。