本帖最后由 史锦顺 于 2018-11-26 16:33 编辑
(续上)
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(2)测量仪器分析
(2.1)测量仪器的测量方程
物理公式的值都是真值。这是测量计量学的根基。
测量仪器的研制场合,测量值函数Ym表成仪器的测量值M, 而Y就是被测量的真值Z。
测量仪器的物理公式为:
Z = f(X1,X2,……XN) (5.7)
测量仪器的计值公式为
M = f(X1m/o,X2m/o,……,XNm/o) (5.8)
自变量Xi包括:机内标准的量值、比较机构的参数、各种相关机构的参数;输入输出处理方式的作用、计算与计值方式的作用,以及仪器的正常工作条件下的环境因素影响等。人的因素(如正常人的眼睛识别力),测量方法的因素,都必须包含在其中。正常工作条件下的各种外界误差因素(通过仪器的机理而起作用),必须包括在仪器误差之内,这是仪器研制中误差分析必须遵守的规则。
测量仪器的测量方程为
M / Z= f(X1m/o,X2m/o,……,XNm/o) / f(X1,X2,……XN) (5.9)
M- Z= f(X1m/o,,X2m/o,……,XNm/o) - f(X1,X2,……XN) (5.10)
(2.2)测量仪器的误差概念
测量得到的最基本的元素是测量值。测量值与被测量的真值的差距称误差。误差是个泛指概念,误差包括误差元与误差范围两个概念。
定义1 误差元
误差元等于测量值减真值。
定义2 误差范围
误差元的绝对值的一定概率(通常取3σ,概率99%)意义上的最大可能值。
误差元是误差理论的元素,是基础概念,没有不行,但只在误差分析时用。误差范围是域的概念,误差范围由误差元构成。误差范围包容着可能的误差元。误差范围是实用的功能单元,贯穿于研制、计量、测量以及各种实用场合。“误差范围”是误差元绝对值的范围的简称。误差范围是测得值区间的半宽,也是测量结果区间的半宽。
测量仪器误差范围的指标值就是准确度,又称极限误差、最大允许误差、准确度等级。历史上,准确度这个术语用得最广,它从来都是定量的(我国计量法用的是定量的准确度)。准确度这个术语,概念明确,词义清楚,广泛通行,几乎人人皆知。准确度一词,科学、通俗、简明。不确定度体系污蔑说:准确度是定性的,不能用数字表达。这是瞪着眼睛说瞎话,是现代版的指鹿为马。这种话由美国NIST说出,经国际计量委员会通过,由八个国际学术组织向全世界推广,还明文列于国际规范中,以法规的形式强制推行。这是颠倒黑白的霸道作风。科学讲真理,反对霸道。测量计量界要高举准确度的旗帜!我国计量界的两大名家,马凤鸣和钱钟泰,他们都不理不确定度体系的昏话。马凤鸣在他主持起草的国家计量规范《JJF1180-2007》中,频标的指标就称“准确度”;钱钟泰率领童光球(当时国家计量院院长)宋明顺(现任中国计量大学校长)所写的长篇讲座课程中,名称的核心就是“准确度”。这个潮流反得好!
(2.3) 测量仪器的测量值函数与误差范围
测量仪器的研制者,必须给出全量程的测量值函数,建立测量值与被测量真值的对应关系。
测量仪器(非单值量具),不可能只测量一个值,而是测量全量程内的任何一个被测量量值。这就必须给出全量程或可用区域上的测量值函数。
研制的赋值过程,就是由真值Z而确定测量值M。
由(5.10)式,误差元函数为
M – Z = f(X1m/o,X2m/o,……,XNm/o) - f(X1,X2,……XN) (5.11)
误差元的绝对值的最大可能值为
│M – Z│max= │f(X1m/o,X2m/o,……,XNm/o) - f(X1,X2,……XN)│max (5.12)
这个“误差元绝对值的最大可能值”就是误差范围,记(5.12)式右端为R(恒正), 有
│M– Z│max= R (5.13)
去掉最大值符号,有
│M – Z│ ≤ R (5.14)
解绝对值关系式(5.14)
当M>Z时,有
M ≤ Z+R (5.15)
当M<Z时,有
M ≥ Z-R (5.16)
综合(5.15)式、(5.16)式,有
Z - R ≤ M ≤ Z+R (5.17)
(5.17)式简记为
M = Z±R (5.18)
(5.18)式由(5.12)式推得,(5.18)与(5.12)式等效。因此,测量值公式(5.18)是测量值函数式的简化表达。
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(待续)
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