測量儀表的質(zhì)量通常用一個簡單的問題進(jìn)行評估：測量精度如何?盡管這個問題看上去很簡單,但答案往往未必如此。選擇zui適用的測量儀表就需要認(rèn)識一下影響測量不確定性的一些因素。這樣反過來還可更深入了解該類儀表的技術(shù)指標(biāo)所列出的信息以及未列出的信息。

　　儀表測量的性能根據(jù)動態(tài)性(量程、響應(yīng)時間)、準(zhǔn)確度(重復(fù)性、精密度和靈敏度)以及穩(wěn)定性(對老化及惡劣環(huán)境的容差)來進(jìn)行評估的。其中，準(zhǔn)確度(應(yīng)該是zui大允許誤差，經(jīng)常被叫做精度)通常被視為zui重要的質(zhì)量因素,也是zui難以確定的因素。

靈敏度與準(zhǔn)確度

　　測量輸出變化與標(biāo)準(zhǔn)值變化之間的關(guān)系稱為靈敏度。理想情況下這種關(guān)系呈現(xiàn)為線性，但在實際操作中所有測量均會存在某些瑕疵或不確定性。

　　被測值與與標(biāo)準(zhǔn)值的一致性通常簡單地稱為“準(zhǔn)確度”，但這是一個略微模糊的術(shù)語。嚴(yán)格定義的準(zhǔn)確度通常包括重復(fù)性。重復(fù)性指在測量條件不變的情況下，儀器在重復(fù)測量時能夠達(dá)到相似測量結(jié)果的能力(見圖1)。但是其可能包含也可能不包含濕滯、溫度依賴性、非線性和長期穩(wěn)定性。重復(fù)性本身通常是測量不確定性的次要來源，如果精度規(guī)范不包含其它不確定性，則其可能會造成對實際測量性能的錯誤印象。

測量值與已知標(biāo)準(zhǔn)值之間的關(guān)系往往被稱為傳遞函數(shù)。請見圖2,當(dāng)測量值調(diào)整時,這種關(guān)系也將根據(jù)已知校準(zhǔn)基準(zhǔn)進(jìn)行微調(diào)。理想情況下，傳遞函數(shù)呈現(xiàn)為跨整個量程的線性，但在實際操作中大多數(shù)測量均會因被測量的大小不同而在靈敏度上發(fā)生一些變化。

　　這種類型的瑕疵被稱之為非線性(見圖3)。這種現(xiàn)象通常在量程的極限處比較突出。因此，核實精度規(guī)范是否包含非線性以及精度是否適用于全量程范圍非常必要。若非如此，那么就有理由對接近極限值的測量精度表示懷疑。

濕滯是指與被測變量變化方向有關(guān)的測量靈敏度變化(見圖4)。這可能是導(dǎo)致某些濕度傳感器測量不確定的重要原因，而這些傳感器采用極易附著水分子的材料制造而成。如果規(guī)定的精度未標(biāo)明是否包含濕滯，那么造成這一測量不確定性的原因就會變得不明確。此外，如果校準(zhǔn)順序僅按一個方向進(jìn)行，濕滯的作用在校準(zhǔn)過程中將不會顯示出來，而如果技術(shù)規(guī)范中忽略了濕滯，那么也將無法掌握測量中的濕滯水平。維薩拉薄膜聚合物傳感器的濕滯幾乎可以忽略不計，并且始終在規(guī)定精度之內(nèi)。

　　溫度和壓力等環(huán)境條件也會對測量精度產(chǎn)生影響。如果溫度依賴性未確定而工作溫度變化劇烈，那么可重復(fù)性可能就會受到影響。規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)規(guī)范既可能適用于全量程工作溫度，也可能適用于特定、有限或“常規(guī)”的工作溫度范圍。如果沒有明確的說明以這種方式表示的技術(shù)規(guī)范將在一定的溫度范圍處于無法確定的狀態(tài)。

　　穩(wěn)定性和選擇性

　　隨著時間的推移，測量儀表的靈敏度可能會因老化而發(fā)生變化。在某些情況下這種作用可能會因受到化學(xué)品或其它環(huán)境因素的干擾而加速。如果未確定長期穩(wěn)定性，或者如果制造商無法提供常規(guī)校準(zhǔn)周期的推薦值，那么技術(shù)規(guī)范實際上僅代表了校準(zhǔn)時間內(nèi)的精度。靈敏度的緩慢變化(有時候被稱為漂移或蠕變)的危害在于其難以發(fā)現(xiàn)，且可能會導(dǎo)致控制系統(tǒng)的潛在問題。

　　選擇性可定義為儀表對于除實際被測量氣體以外其它因素變化的低靈敏度。例如，在含有某些化學(xué)成分的大氣中進(jìn)行的濕度測量可能會受到影響，導(dǎo)致測量值實際上會受到該化學(xué)成分的影響。此類影響可能為可逆的，也可能為不可逆的。其對某些化學(xué)品的響應(yīng)可能會相當(dāng)緩慢，而這種對化學(xué)品的交叉靈敏度很容易被誤認(rèn)為漂移。具有良好選擇性的儀器不會受到除實際被測量氣體以外任何其它因素變化的影響。

　　校準(zhǔn)與不確定度

　　如果測量讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)出現(xiàn)偏差，可以對儀器的靈敏度進(jìn)行校正。該過程被稱為調(diào)整。在單點上進(jìn)行的調(diào)整稱為零點偏移校正;兩點調(diào)整則為針對零點偏移和增益(敏度)的線性校正。如必須要在多個點上對測量值進(jìn)行調(diào)整，那么可能會導(dǎo)致測量的線性度較差，需要采用非線性多點校正對其進(jìn)行補(bǔ)償。此外，如果調(diào)整點與校準(zhǔn)點相同，那么調(diào)整點之間的測量質(zhì)量仍然無法得到驗證。

　　當(dāng)儀表經(jīng)過調(diào)整之后，表明已通過校準(zhǔn)對其精度進(jìn)行驗證。校準(zhǔn)有時候容易與調(diào)整混淆，校準(zhǔn)是指將被測值與被稱為工作標(biāo)準(zhǔn)的已知基準(zhǔn)進(jìn)行比較。工作標(biāo)準(zhǔn)為可溯源鏈條中的*環(huán)，它處于一系列校準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的zui末端，并可追溯到原始的校準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)。雖然許多根據(jù)特定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)的儀表可能彼此之間的準(zhǔn)確度較高(高度)，但如果無法確定校準(zhǔn)的不確定度，那么與原始標(biāo)準(zhǔn)的精度則無法驗證。

　　校準(zhǔn)可溯源性表示一直到原始標(biāo)準(zhǔn)的測量、基準(zhǔn)和相關(guān)不確定度鏈條已知且已經(jīng)經(jīng)過專業(yè)化記錄處理。這樣就可實現(xiàn)對校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算，并可確定儀表的精度。

　　怎樣才算“足夠”?

　　在選擇測量儀表時，必然考慮所要求的精度水平。例如，在要求將相對濕度按人體舒適度調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)控制應(yīng)用中，達(dá)到相對濕度為±5%的精度是合意的。但是在冷卻塔控制之類的應(yīng)用中，需要更的控制和更微小的調(diào)節(jié)余量才能實現(xiàn)更高的運行效率。

　　在將測量值作為控制信號使用時，可重復(fù)性和長期穩(wěn)定性(精密性)非常重要，與可溯源標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的精度就處于次要地位。這在溫度與濕度變化較大的動態(tài)工藝過程中尤為如此，測量穩(wěn)定性則比精度更為重要.

　　另外，如果測量值用于驗證實驗室內(nèi)部試驗條件與其它實驗室的可比性，則精度和校準(zhǔn)可溯源性均至關(guān)重要。TAPPI/ANSIT402標(biāo)準(zhǔn)–紙、紙板、紙漿手抄紙及相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)條件及測試環(huán)境即為此類精度要求的一個示例,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了紙張測試實驗室的試驗條件為23±1,0°C以及50±2%RH。如果測量規(guī)定精度(zui大允許誤差)為±1.5% R H而校準(zhǔn)不確定度為±1.6%RH，那么相對原始校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的總不確定度將超出規(guī)范，而與測試機(jī)構(gòu)內(nèi)部環(huán)境濕度相關(guān)性很大的測試分析將不具有可比性，并將無法確認(rèn)所進(jìn)行的測試分析是在標(biāo)準(zhǔn)條件下完成的。

　　在沒有校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)不確定度相關(guān)信息的情況下，僅僅通過精度規(guī)范則無法確定儀表的精度。

　　維薩拉所提供的專業(yè)化、全面的技術(shù)規(guī)范以標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)測試方法和經(jīng)驗數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，我們對此深感自豪。對客戶而言，這意味著在作出正確產(chǎn)品選擇時他們能夠獲得全面可靠的信息支持。

選擇儀表時需咨詢的問題

　　技術(shù)指標(biāo)規(guī)定的精度是否包含可重復(fù)性、非線性、濕滯和長期穩(wěn)定性等所有可能的不確定性?

技術(shù)指標(biāo)規(guī)定的精度是否包含了全量程，或者精度定義的范圍是否存在限制?規(guī)范中是否給出溫度依賴性，或者精度規(guī)范中是否確定了溫度范圍?

　　制造商是否有能力提供相應(yīng)校準(zhǔn)證書?證書中是否包含校準(zhǔn)方法、所用標(biāo)準(zhǔn)以及專業(yè)計算得出的標(biāo)準(zhǔn)不確定性等相關(guān)信息?證書中是否包含一個以上或兩個校準(zhǔn)點，以及是否涵蓋了整個量程?

　　是否提供了推薦校準(zhǔn)周期，或者精度規(guī)范中是否給出了長期穩(wěn)定性?擬定工作環(huán)境的選擇性水平如何?制造商是否能夠提供儀表針對擬定環(huán)境和應(yīng)用適用性的相關(guān)信息或參考資料?

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