第五章计量基础2测量仪器.docx
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第五章计量基础2测量仪器
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第3节测量仪器
第3节测量仪器
第3节大纲要求掌握重点难点
（说明：
以下讲义用★重点掌握☆重点熟悉※重点了解：
难点▲标识）
（一）基本概念
☆1、测量仪器、测量设备的定义※2、测量仪器的分类
（二）测量仪器的计量特性
※1、测量仪器控制的概念☆2、标称范围、量程和测量范围的概念
※3、额定操作条件、极限条件和参考条件的概念
★4、示值误差和最大允许误差的概念※5、灵敏度的概念
★6、分辨力的概念☆7、稳定性和漂移的概念
※三）测量仪器的选用原则（1、技术性2、经济性）
☆一、测量仪器的基本概念
讲义内容：
☆一、测量仪器的基本概念
（一）测量仪器的分类
☆单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具，称为测量仪器，又称计量器具。
使用以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知道的测量仪器称之为实物量具，简称量具。
例如：
砝码、量块、参考物质等。
实物量具本身所复现或提供的是已知量值，即给定量。
※测量仪器按其结构和功能特点可分为四种：
1）显示式测量仪器，2）比较式测量仪器；
3）积分式测量仪器；4）累积式测量仪器。
※按计量学用途或统一单位量值中的作用，测量仪器可分为测量基准、测量标准和工作用测量仪器三种。
☆
（二）测量设备
☆
（二）测量设备
☆测量设备是为实现测量过程所必须的测量仪器、软件、测量标准、标准物质及辅助设备的组合。
辅助设备主要指本身不能给出量值而没有它又不能进行测量的设备，以及作为检验手段用的工具、工装、定位器、模具等。
辅助设备有时会直接影响测量的准确可靠程度。
进行测量所必须的软件和资料，是指设备使用说明书、作业指导书以及有关测量程度文件等软件，也包括一些仪器本身的控制和测量程序。
☆测量设备是对测量所包括的硬件和软件的统称，对测量设备进行有效控制，是企业质量管理的重要内容。
［例题］
［例题］对测量设备进行控制是企业质量管理的重要内容，这里测量设备是指（d）。
a．测量仪器b．量具c．参考物质
d．进行测量所包括的硬件和软件统称
解析：
本题考核点是测量设备的概念。
见p214
（二）
二、测量仪器的计量特性
二、测量仪器的计量特性
测量仪器的计量特性是指其影响结果的一些明显特征，其中包括测量范围、偏移、重复性、稳定性、分辨力、鉴别力和示值误差等。
为了保证测量要求，测量仪器必须符合规范要求的计量特性。
※确定测量仪器的特性，并签发关于其法定地位的官方文件，称为测量仪器控制。
包括对测量仪器的型式批准、检定、检验等。
※目的是确定测量仪器的特性是否符合相关技术法规中规定的要求。
型式批准是由政府计量行政部门做出的承认测量仪器的型式符合法定要求的决定。
检定是查明和确认测量仪器是否符合法定要求的程序，包括检查、加标记和（或）出具检定证书。
检验是对使用中测量仪器进行监督的重要手段，其内容包括检查测量仪器检定标记或检定证书是否有效、保护标记是否损坏、检定后测量仪器是否遭到明显改动，以及其误差是否超过使用中最大允许误差等。
［例题］
［例题］在测量仪器控制的运作中，属于检验的内容是（bde）。
a．出具鉴定证书b．检查测量仪器的检定标记或检定证书是否有效；
c．加标记d．检查检定后测量仪器是否遭受到明显改动；
e．检查测量仪器误差是否超过使用中的最大允许误差。
解析：
本题考核点是检验概念中的具体检验内容。
见p215二
☆
（一）标称范围、量程和测量范围
☆
（一）标称范围、量程和测量范围
☆1、示值范围是指测量仪器标尺装置所能指示的范围。
例如：
万用表刻度显示（0~250）v，则示值范围为（0~250）v。
☆2、测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围，称为标称范围。
例如：
万用表调整到500v档，示值范围为（0~250）v，则其标称范围应为（0~500）v。
标称范围一般用上限和下限说明，如果下限为零时，标称范围一般只用其上限来表示。
☆3、标称范围的上限与下限之差的绝对值，称为量程。
例如：
某温度计标称范围为（-30~80）℃，量程为|80-（-30）|℃=110℃。
☆4、测量范围
☆4、测量范围，也称为工作范围，是指测量仪器的误差处于规定的极限范围内的被测量的示值范围。
测量范围就是在正常工作条件下，能确保测量仪器规定准确度的被测量值的范围。
有些测量仪器的测量范围与其标称范围相同，测量范围总是等于或小于标称范围。
应正确区别和掌握以上四个概念。
示值范围是指测量仪器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；标称范围是对测量仪器整体而言的，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，使误差处于规定极限内的量值范围；量程是指标称范围的上限与下限之差的绝对值。
［例题］测量仪器的量程是（a）两者有限之差的绝对值。
a．标称范围；b．测量范围；c．标尺范围；d．工作范围
［例题］测量仪器的标称范围上限与下限之差的模称为（b）。
a．测量范围b．量程c．标称范围d．最大允许误差
［例题］
［例题］用一台万用表测量电阻器的电阻，使用的是×100档，若万用表的刻度盘所显示的数范围为0－10.0ω,则该档下的标称范围为（c）。
a．0-10.0ωb．0-100ωc．0-1kωd．0-10kω。
［例题］测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围，称为（c.）。
a.量程b.测量范围c.标称范围d.工作范围
［例题］
［例题］测量仪器的误差处于规定的极限范围内的被测量的示值范围，称为（d）。
a.量程b.标称范围c.参考范围d.测量范围（工作范围）
［例题］测量仪器的标称范围与测量范围之间的关系为（a）。
a.标称范围大于等于测量范围b.标称范围小于测量范围
c.测量范围大于标称范围d.标称范围恒等于测量范围
※
（二）额定操作条件、极限条件和参考条件
※
（二）额定操作条件、极限条件和参考条件
※1、额定操作条件是指测量仪器的正常工作条件，也就是使测量仪器的
规定计量特性处于给定级限内的使用条件。
※2、测量仪器的规定计量特性不受损也不降低，其后仍可在额定操作条
件下运行所能承受的级端条件，称为极限条件。
※3、参考条件是指测量仪器在性能试验或进行检定、校准、比对时的使
用条件，即标准工作条件，或称为标准条件。
注意正确区别和掌握以上三个概念
注意正确区别和掌握以上三个概念。
额定操作条件是指测量仪器的正常使用的条件，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，极限条件是仪器不受损坏和不降低准确度所允许的极端条件。
在这三个条件中，参考条件的要求最严，额定操作条件则较宽，而极端条件的范围和额定值为最大。
［例题］
［例题］在测量仪器的使用条件中，要求最严的是（d）。
a.额定工作条件b.极限工作条件
c.正常工作条件d.参考工作条件
★（三）示值误差和最大允许误差
★（三）示值误差和最大允许误差
示值就是由测量仪器所指示的被测量值。
测量仪器的示值误差是测量
仪器示值与对应的输入量的真值之差。
★示值误差是测量仪器最主要的计量特性之一，本质上反映了测量仪器
准确度的大小，即测量仪器给出接近于真值的响应的能力。
示值误差大，
则其准确度低；示值误差小，则其准确度高。
示值误差是相对真值而言的，由于真值不能确定，实际上使用标准仪
器给出的约定真值或实际值替代。
因此，
指示式测量的示值误差=示值-实际值；
实物量具的示值误差=标称值-实际值。
例如
例如：
被检电流表的示值i为40a时，用标准电流表检定，其电流实际值i。
=39a，则示值40a的误差为：
△=i—i。
=（40—39）a=1a。
如：
某工作玻璃器具容量标称值v为1000ml，经标准玻璃量具检定实际值
为1005ml，量具示值误差为△=v—
=（1000-1005）ml=-5ml测量仪器示值误差，通常简称为测量仪器的误差，可用绝对误差形式表示，也可用相对误差形式表示。
确定测量仪器示值误差的大小，是为了判定测量仪器是否合格，并获得其示值的修正值。
★对给定的测量仪器
★对给定的测量仪器，由规范、规程等所允许的误差极限值，称为测量仪器的最大允许误差，简写为mpe，有时也称为测量仪器的允许误差限。
示值误差和最大允许误差均是对测量仪器本身而言的。
★最大允许误差是指技术规范（例如标准、检定规程、校准规范）所规
定的允许的误差极限值，它是一个判定测量仪器合格与否的规定的要求；而示值误差则是指测量仪器某一示值的误差实际大小，它是通过检定、校准所得到的一个值或一组值，用以评价测量仪器是否满足最大允许误差的要求，从而判断其是否合格，或者根据实际需要提供修正值，以提高测量结果的准确度。
［例题］
［例题］对给定的测量仪器，由规范、规程等所允许的误差极限值，称为（d.）。
a.绝对误差b.示值误差
c.相对误差d.最大允许误差（简写mpe）
［例题］实物量具的（b.）是标称值与实际值之差。
a.绝对误差b.示值误差c.相对误差d.最大允许误差
［例题］
［例题］判定测量仪器合格与否是以（c.）作为规定的要求。
a.校准规范b.示值误差c.最大允许误差d.检定规程
［例题］通过检定、校准所得到的一个值或一组值，用以评价测量仪器是否满足最大允许误差的要求，从而判断其是否合格，或根据实际需要提供修正值，以提高测量结果准确度，称为（b）。
a.校准b.示值误差c.最大允许误差d.检定
※（四）灵敏度
※（四）灵敏度
※测量仪器响应的变化除以对应激励变化，称为灵敏度。
灵敏度反映测量仪器被测量（输入）变化引起仪器示值（输出）变化的程度，如果被测量变化很小，而引起的示值改变（输出量）很大，则该测量仪器的灵敏度很高。
灵敏度是测量仪器重要的计量特性之一，其值应与测量目的相适应，并不是越高越好。
li
［例题］测量仪器输出量的变化除以输入量的变化，称为（a.）。
a.灵敏度b.放大器c.分辨力d.变压器
★（五）分辨力
★（五）分辨力
★显示装置能有效辨别的最小的示值差，称为显示装置的分辨力。
★分辨力是指显示装置中对其最小示值的辨别能力。
模拟式显示装置的分辨力，通常为标尺分度值的一半；数字式显示装置，分辨力为末位数字的一个数码；半数字式显示装置，分辨力为末位数字的一个分度。
分辨力高可以降低读数误差，从而减少由于读数误差引起的对测量结果的影响。
li
［例题］如果被测量的变化很小，而引起的测量仪器的示值改变很大，则该测量仪器的（c）。
a．分辨率很高b．分辨率很低c．灵敏度很高c．灵敏度很低
［例题］模拟式显示装置的分辨力，通常为（d）。
a.标尺分度值b.标尺分度值的1／3
c.标尺分度值的1／5d.标尺分度值的1／2
［例题］数字式显示装置的分辨力为末位数字的（d）。
a.一个数码的1／2b.一个数码的1／3
c.一个数码的1／5d.一个数码
☆（六）稳定性和漂移
☆（六）稳定性和漂移
☆1、稳定性通常是指测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。
稳定性通常用以下两种方式定量地表征：
1）计量特性变化某个规定的量所经历的时间；
2）计量特性经过规定的时间所发生的变化量。
测量仪器稳定性是重要的计量特性之一。
影响测量仪器稳定性的主要原因有元器件的老化、零部件的磨损，以及使用、储存、维护工作不细致所致。
对测量仪器进行周期检定或定期校准是对其稳定性的一种考核。
☆2、漂移是测量仪器计量特性的慢变化。
漂移反映了在规定的条件下，测量仪器计量性随时间的慢变化。
漂移往
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