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  3. 如何评定测量仪器的以下计量特性：分辨力、稳定性、灵敏度、鉴别阈、漂移、响应特性?

如何评定测量仪器的以下计量特性：分辨力、稳定性、灵敏度、鉴别阈、漂移、响应特性?

admin2019-12-15  105
问题 如何评定测量仪器的以下计量特性：分辨力、稳定性、灵敏度、鉴别阈、漂移、响应特性?
选项
答案(1)分辨力 对测量仪器分辨力的评定，可以通过测量仪器的显示装置或读数装置能有效辨别的最小示值来评定。 ①带数字显示装置的测量仪器的分辨力为：最低位数字显示变化一个步进量时的示值差。例如：数字电压表最低位数字显示变化一个字的示值差为1μV，则分辨力为1μV。 ②用标尺读数装置(包括带有光学机构的读数装置)的测量仪器的分辨力为：标尺上任意两个相邻标记之间最小分度值的一半。例如：线纹尺的最小分度为1 mm，则分辨力为0．5mm。又如：衰减常数为0．1dB／cm的截止式衰减器，其刻度的最小分度为10mm，则该衰减器的分辨力为0．05dB。 (2)稳定性 这是对测量仪器保持其计量特性恒定能力的评定。通常可用以下几种方法来评定： ①方法一：通过测量标准观测被评定测量仪器计量特性的变化，当变化达到某规定值时，其变化量与所经过的时间间隔之比即为被评定测量仪器的稳定性。 例如：用测量标准观测某标准物质的量值，当其变化达到规定的±1．0％时所经过的时间间隔为3个月，则该标准物质的量值的稳定性为±1．0％／3个月。 ②方法二：通过测量标准定期观测被评定测量仪器计量特性随时间的变化，用所记录的被评定测量仪器计量特性在观测期间的变化幅度除以其变化所经过的时间间隔，即为被评定测量仪器的稳定性。 例如：观测动态力传感器电荷灵敏度的年变化情况，按以下公式计算其静态年稳定性 [*] 式中：Sb——传感器电荷灵敏度年稳定性； Sq1——上年检定得到的传感器电荷灵敏度； Sq2——本年检定得到的传感器电荷灵敏度。 例如：信号发生器按规定时间预热后，在10min内连续观测输出幅度的变化。n个观测值中最大值与最小值之差除以输出幅度的平均值得到幅度的相对变化量，再除以时间间隔10min即得到该信号发生器的幅度稳定性。如某信号发生器的输出幅度稳定性为1×10-4／min。 ③方法三：频率源的频率稳定性用阿伦方差的正平方根值评定，称频率稳定度。频率稳定度按下式计算 [*] 式中：σy(τ)——用阿伦方差的正平方根值表示的频率稳定度； τ——取样时间； m——取样个数减1； yi(τ)——第i次取样时，在取样时间τ内频率相对偏差的平均值。 例如：某铷原子频率标准的频率稳定度为 τ=1s， σy(τ)=1×10-11 τ=10s， σy(τ)=3×10-12 τ=100s， σy(τ)=1×10-12 ④当稳定性不是对时间而言时，应根据检定规程、技术规范或仪器说明书等有关技术文件规定的方法进行评定。 (3)灵敏度 对被评定的测量仪器，在规定的某激励值上通过一个小的激励变化△x，得到相应的响应变化△y，则比值S=△y/△x即为该激励值时的灵敏度。对线性测量仪器来说，灵敏度是一个常数。 例如：将热电偶插入20℃的控温箱，当温度改变△T时，记下数字电压表上读得的输出电压的变化量△V，则热电偶在20℃时的灵敏度为△V/△T。 又如：若x一y记录仪的输入电压改变1μV，走纸0．2cm，则其灵敏度为0．2cm／μV。 (4)鉴别阈 对被评定的测量仪器，在一定的激励和输出响应下，通过缓慢单方向地逐步改变激励输入，观察其输出响应。使测量仪器产生恰能察觉有响应变化时的激励变化，就是该测量仪器的鉴别阈。 例如：检定活塞压力真空计时，当标准压力计和被检活塞压力真空计在上限压力下平衡后，在被检活塞压力真空计上加放的刚能破坏活塞平衡的最小砝码的质量值即为该被检活塞压力真空计的鉴别阈。 (5)漂移 根据技术规范要求，用测量标准在一定时间内观测被评定测量仪器计量特性随时间的慢变化，记录前后的变化值或画出观测值随时间变化的漂移曲线。 例如：热导式氢分析仪，规定分别用标准气体将示值调到量程的5％和85％，经24h后，记下前后读数，5％点的示值变化称为零点漂移，85％点的示值变化减去5％点的示值变化，称为量程漂移。 当测量仪器计量特性随时间呈线性变化时，漂移曲线为直线，该直线的斜率即漂移率。在测得随时间变化的一系列观测值后，可以用最小二乘法拟合得到最佳直线，并根据直线的斜率计算出漂移率。 (6)响应特性 在确定条件下，激励与对应响应之间的关系称为测量仪器的响应特性。评定方法是：在确定条件下，对被评定测量仪器的测量范围内不同测量点输入信号，并测量输出信号。当输入信号和输出信号不随时间变化时，记下被评定测量仪器的不同激励输入时的输出值，列成表格、画出曲线或得出输入输出量的函数关系式，即为测量仪器静态测量情况下的响应特性。 例如：将热电偶的测温端插入可控温度的恒温箱中，并将热电偶的输出端接到数字电压表上，改变恒温箱的温度，观测不同温度时热电偶输出电压的变化，输出电压随温度变化的曲线即为该热电偶的温度响应特性。 又如：改变信号发生器的频率，同时测量信号发生器响应于各频率的输出电平，输出电平随频率的变化曲线即为信号发生器输出的频率响应特性。
解析
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