读数精度与满量程精度区别

读数精度与满量程精度 在测试仪器行业,不确定度(很多人称之为精度,因此下面就称之为精度)是仪器的一个最重要指标之一,而不确定度指标的示是有不同的方式的。而不同的表示方式有时会带来一些意义上的混淆或混乱。因此如何理解精度的指标就变得非常重要了。 不确定度指标是指仪器测量值的可能范围,也就是估计的误差范围。误差的类型有与测量值成比例的误差,有与测量值大小无关的固定误差,一般仪器的指标是两种误差之和。通常人们希望仅有与测量值成比例的误差,读数(Reading)精度就是指这种误差。如果仪器仅用固定误差表示指标的叫做引用误差,满量程(Full Range)精度就是指这种误差。 在压力测试(通常称为表)中常使用满量程精度。读数精度和满量程精度的表示有什么不同吗?他们是怎么计算出来的?下面我们以一个压力测试的例子来具 体说明,更有助于直观的理解之间的区别。 具体的例子如下:两个压力测试仪,最大量程都是10MPa。一个是读数精度1%,另一个是满量程精度1%。二者有何区别? 首先要介绍两种误差表示方式,一个是绝对误差,一个是相对误差。绝对误差是测量值与标准值(估计真值)之差;相对误差是绝对误差和标准值的比值。例如测量数值是100,其绝对误差是1,则相对误差就是1/100,也就是1%。再如,测量值是50,绝对误差是0.5,则相对误差是0.5/50,还是1%。 通过相对误差才能表示出测量的质量,所以通常测量结果和测量仪器都使用相对误差。如果不确定度给出的是相对误差,马上就知道最后测量结果究竟如何。如果是给出的是绝对误差,最后的不确定度需要进行计算才能知道。在解释读数精度和满量程精度的实际例子中就可清楚的了解这一点。 搞清楚相对误差和绝对误差后,我们就很容易理解读数精度和满量程精度了。所谓读数精度就是用相对误差表示。而满量程精度是用引用误差或绝对误差表示。以上面提出的例子来说,两个压力测试仪,最大量程都是10MPa。一个读数精 度是1%,另一个满量程精度是1%。二者有何区别? 以读数精度表示的仪器,其绝对误差随测量值变化,而相对误差不变。在测量10MPa 时,其相对误差就是1%,测量7MPa 时还是1%,以此类推。 而以满量程精度表示的仪器,其不确定度是引用误差,也就是绝对误差,它是一个恒定值,是百分比数误差乘以满量程的数值,本例中就是±1% x 10MPa,也就是±0.1MPa。而这个估计误差对所有测量值都是一样的,而相对误差随测量值变化而变化。如刚才介绍,只有相对误差才能表示出测量的质量,因此,总是要把绝对误差换算为相对误差。当测试值是7Mpa 时,绝对误差还是0.1MPa,那么 相对误差就是0.1MPa/7MPa,1.4%。 如果一台仪器的指标是读数精度 0.01%,另一台仪器的指标是满量程精度0.01%。现在将两种精度表示方式在不同测量值的精度(相对误差)列出一个表,这样就可以看到二者的差别。 从表中可以看出,在满量程时两种表示方式是一样的。但是当测量值开始降低时,使用读数精度的仪器的测量不确定度将保持不变,而使用满量程精度的仪器的测量不确定度随测量值下降而下降。在50%量程时不确定度增加一倍,10%量程时就相差10 倍。不确定度从满量程时的万分之一的变成了千分之一。 有一点要说明的是,没有一个压力传感器在全部量程范围永远保持同样的准确。因此读数精度的表示都有一定的范围所限制。还以10MPa 的压力测试仪为例,其指标为0.01%读数,对应范围为10%至100%的量程,也就是从1MPa 至10MPa。低于1MPa 的指标通常会另外给出。不论是哪种表示方式,在远低于最大量程的很小压力时,精度都会大大降低,因此需要选择另外的传感器来覆盖更低的压力范围。 综上所述,使用读数精度就基本是测量时获得的实际精度,因此非常容易理解。而使用满量程精度需要进行计算转换为相对误差后(也就是读数精度)才能知道在每个测量值上实际获得的精度。福禄克的压力校准产品主要是以读数精度来表示的,表示的方式是在某个压力范围的读数精度是多少。例如0.02%读数,10% 至100%量程。用户可以快速和清楚地了解测量时获得的实际不确定度是多少。