計量培訓:通用計量術語知識講(jiǎng)座(zuò)
測量儀器為了顯示(指示)、記錄被測量值,通常均帶有(yǒu)顯示裝置,帶有(yǒu)標尺,並具有不同(tóng)的示值範圍、標稱範圍和測量範(fàn)圍,及其規定的工作條件。
一、示值、標(biāo)稱值、顯示(指示)裝(zhuāng)置
測量儀器的示值就是指“測量儀(yí)器所給(gěi)出(chū)量的(de)值”(見JJF1001-1998《通用計量術語及定義》規範5.2條,以下簡稱條款),即測(cè)量儀器(qì)所顯(xiǎn)示(或指(zhǐ)示)的量值。這個量(liàng)值可以是被測量值,也可以是為了用於計算被測量之值的其它量值。如顯示(指示)裝置上所標注的單位是被測量單位,則示值可直接從顯示(shì)(指示)裝置上讀得,這稱為直接示值;有的(de)要乘以(yǐ)儀器常數後才能(néng)得到測量儀器的示值(如萬用表、多量程電壓表),儀器常數是指“為給出被測量(liàng)的指示值或用於(yú)計算(suàn)被測量量的指示值,必須與測量儀器直接示值相乘的係數”(7.8條);有的其示值將通過換算才能得到被測量值,所顯示(指示(shì))的量值並不直接顯示被測量值的(de)大小。可見測量儀器所給出(chū)的量的值,這個(gè)“量”是(shì)指顯示(指示(shì))的量值,並不都是指被測量值。對於模擬(nǐ)式測(cè)量儀器而言,示值的概念也適用於相鄰標尺(chǐ)標記間的內插估(gū)計值,作為(wéi)記錄式測量儀器,則記(jì)錄裝置的記錄(lù)主體(如筆頭)的位置所對應的量值就是示值。
標稱值是指“測量儀器上表明其特性或指(zhǐ)導其使用的(de)量值,該值(zhí)為圓(yuán)整(zhěng)值或近似值”(7.3條)。通常這是對(duì)實物量(liàng)具而言,以固定形態複現或提供(gòng)給定量的那個值。這(zhè)個值經修約取整,往往是通過標準器對比所確定的量值的近似值。它可以表明實物量具的(de)特性或指導其(qí)使用。例(lì)如(rú)標在標準電阻上的量值100Ω,標在砝碼上的量值10g,標在單刻度量杯上的量(liàng)值1L,標在量塊上的量(liàng)值100mm,該標稱值就是實物量具本身所複現的量值。示值的概念是廣義(yì)的,對於實物量具而言,示值就(jiù)是(shì)它所標出的值,即標稱值。但這二者(zhě)仍是有區別的,示值是指測量儀器所顯示(或指示)的量值,標稱值(zhí)是指測量儀器上表明其(qí)特性或指導其使用(yòng)的量值,示值的概念如應用於量具,則量具的標稱值就是示值。在標稱值定義上指出在“測量儀器(qì)上……”,而沒有單指實(shí)物量具,這說明標稱值的概念也具有廣義性,測量儀器(qì)上所(suǒ)標記的量值也就是(shì)標稱值(zhí)。
顯示(指示)裝置是指“測(cè)量儀器顯示示值的(de)部(bù)件”(6.13條)。上麵所說的示值就是通過測量儀器的顯(xiǎn)示(指示)裝置來提供的。顯示(指示)裝置是(shì)測量儀(yí)器的(de)重要組成部(bù)份,它通常位於測(cè)量儀器的(de)輸出端。顯示裝置和指示裝置是同義詞,但嚴格講,這二者是有差異的,指示裝置(zhì)是顯示(shì)的一種(zhǒng)方式,指示裝置通常具有指示器,可以用(yòng)指針刻度等進行顯示,也可以(yǐ)用數字進行顯示,而(ér)某些複雜(zá)的信號則要靠文字、圖(tú)形和圖象(xiàng)來顯示,甚至應用計算機(jī)可以借助屏幕直接進行顯示(shì),以供人觀察分析,因此顯示裝置(zhì)具有廣義性(xìng)。測量儀器(qì)上應用的(de)多(duō)數仍是指示裝置。
指示裝置提供示值的方式通常有(yǒu)三種:可以分為模擬式、數字式、半數字式。模擬式指示裝置提供(gòng)模擬示值,即(jí)通常帶有標尺和(hé)指示器,將被測(cè)量變換為長度或角度量值進行顯示。數字式指示裝(zhuāng)置提供數字示值,即它把模擬量轉換為以脈衝信號的頻率或時間間隔形式出現的數字(zì)量,然後用電子計數器計(jì)數(shù)並進行顯示。半數(shù)字式指示裝置是以上兩種的綜合,即除(chú)末位數為模擬示值外,其它均為(wéi)數字化示值,它通過由末位有效數字的連續移(yí)動進行內插的數字式指示(shì),或通過由標尺和指示器輔助讀數的數字或指示提供半數(shù)字示值。
顯示(指(zhǐ)示)裝置這個(gè)術語也包括實物量具的指示器或定(dìng)位裝置(如可變的電阻箱(xiāng)轉盤)。但應注(zhù)意,並不是所有的測量儀器都帶有顯示裝置,例(lì)如有時實物量具用其標(biāo)稱值作為其示值,如量塊、標準電阻、砝碼等,這種不能作為是顯示裝(zhuāng)置,因為它不(bú)存在顯示示值的部件。
“提(tí)供示值記(jì)錄的測量儀器部件”(6.14條)稱為記錄裝置。記錄裝置是測量儀器輸出部分中提供示值記錄的一套部件。通常記錄式測量儀器帶有這一功能,它可以通過記錄(lù)裝置把量值記錄下來。例如廣泛應用於溫度測量的配熱電偶(ǒu)的自動電子電位差計,或配熱電阻的自動(dòng)電子平衡電橋,具有圓圖或長圖形的記錄紙、記錄筆和傳(chuán)動機構組成的記錄(lù)裝置,具有單點或多點(diǎn)記錄,也具有連續(xù)的離散記錄。在工業生產中工藝參數的自動控製調節、進行連續動態測量、或隨著不(bú)同時間工序參(cān)數進行動態變化(huà)等測量活動中,應用記錄裝置則更為必(bì)要。
二(èr)、測(cè)量儀器的標尺(chǐ)
標尺是測量儀(yí)器顯示裝置的重要組成部分,測量(liàng)儀器的示值將從標尺上得到,標尺的特性及其讀取示值的能力(lì)將直接(jiē)影響(xiǎng)到測量(liàng)儀器的(de)準確度和可靠性。
1.標尺
測量(liàng)儀器的(de)標尺(chǐ)是指“測量儀器顯示裝置的部件,由一組有序的帶有(yǒu)數碼的(de)標記構(gòu)成”(6.18條)。標尺是測量儀器顯示裝(zhuāng)置中的一個部件,它由一組有序的帶有數碼的標尺標記所構成。通常標尺標記在不同的相應間隔標有數(shù)字,標注的數字可以是用被測量單位的,也可(kě)以是用其他單位或按比例的純數字,標尺通常固定或標注在度盤(pán)上,一個(gè)度盤可以有一個或多個標尺(如萬用表),度盤可以是固定的也可以是活動的(de),所以標尺也是可以固定的或活動的。例如各種指示式電表、壓力表、溫度計、直尺、刻度量器等。標尺是確定測(cè)量儀器示值(zhí)大小的重要部件,因為測量儀(yí)器(qì)的準確度主要(yào)由(yóu)其示值的最大允許誤差來決定,因此標尺的準確性直接影響著測量儀器的準確度。是否所有測量儀(yí)器都具有標尺,那不一定,關鍵決定於該測(cè)量儀器是否有顯示(指示)裝置,是否有顯示示值的部件。通常(cháng)隻要(yào)帶有指示器的顯示(shì)(指示)裝置均(jun1)帶有標(biāo)尺。
指(zhǐ)示器是指“顯示裝置的固定的或可動的部件,根據它相(xiàng)對於標(biāo)尺標記的位置即可確定示值”(6.17條)。指示器是指示裝置中用以確定示值的部(bù)件,這一部件可(kě)以是(shì)固定的也可以是可動的,如何去確定示值呢?是(shì)由指示器相對於標尺標記的位置來確定的。通常(cháng)指示裝置具有測(cè)量儀器的標尺,標尺上帶有一組或多組有序的帶有數碼的標記(jì),指示器正是在上述標記上的以確定其被(bèi)測量值示值的固定或不動(dòng)的部件(jiàn)。例如指示(shì)式電(diàn)流表、電壓表、動圈式溫度測量儀、百(bǎi)分(fèn)表、千分(fèn)表,其指示器就是可動的指(zhǐ)針(zhēn);如玻璃溫度計、體溫計、玻璃量器、U型管壓力計,其指示器就是可上下升降的液麵;如(rú)光點式檢流計其指示器就是可(kě)動的光(guāng)點(diǎn);對於記錄式測量儀器,其指示器就是可(kě)移動的記錄筆。也有固定的指示器,如人體秤、分度盤,其指示器是固定的,而其標(biāo)尺或度盤(pán)在轉動,又如常用的千分尺,微分(fèn)筒是可(kě)轉動的,而在固定套筒上相對微(wēi)分筒棱邊的垂直(zhí)線即(jí)作為指示器是固定的。如家用電能表、煤氣表其讀數窗口具有指示標線,這就是固定的指示器。指示器和標尺是緊密相聯的(de),示值(zhí)通(tōng)過指示器在標尺上讀取或記錄。有時測量儀器沒有標尺,如量塊、標準電阻、砝碼就隻有標稱值(zhí),並無顯示示值(zhí)的部件。
2.標尺數碼
在指示(shì)裝置的標尺上,由一組有序的帶有數碼構(gòu)成(chéng)的標記稱為(wéi)標尺標記,通常(cháng)標尺標(biāo)記具有與量值(zhí)對應關係的刻線、點及數字等記號,以及相應的標尺數碼構成。標尺數碼是指“與標尺標記關聯的(de)一組有序數字”(6.29條)。標尺數(shù)碼(mǎ)是指標(biāo)在標尺標記上的整(zhěng)組數字,這(zhè)些數字通常對應於標尺標記所(suǒ)確定(dìng)的被測量(liàng)值,或是表示標尺標記的數字順(shùn)序,這些數(shù)字是有序的。例如(rú)玻(bō)璃溫度計在(zài)標尺上標注的數字,彈(dàn)簧壓力表在標(biāo)尺(chǐ)上標注的數字,該標尺數(shù)碼就是以溫度單位和壓力(lì)單位(wèi)表示(shì)的被測量值。有時一些多(duō)量程的標尺,其標尺數碼往往是一組順序的數字,如萬用表,使用時其數碼要乘以一個常數才是被測量值。對於數字式測量(liàng)儀器,其顯示的數字就是標尺數碼。定義(yì)中所指“有序數字”,是說明標尺數碼所標記的數字是(shì)有規律的,如用0,1,2,3……順序數字,或用(yòng)0,2,4,6……等間隔數字等形式。帶有指示裝置的量具(jù),自然也有標尺和標尺標記,如可變電阻箱(xiāng)。
3.標尺長度
標尺長度是指“在給定標尺上,始末兩(liǎng)條標尺標記之間且(qiě)通過全部最短(duǎn)標尺標記各個中點的光(guāng)滑連線的長度”(6.19條(tiáo))。標(biāo)尺長度就是沿指示的軌跡通過,最短標尺中點的第一個標記(始端)與最(zuì)末一個標記(末端)之間連線的長度,此連線(xiàn)應通過全部最短標記的中(zhōng)點,這根連線也可稱為標(biāo)尺基線,它可能是實線(對直線標尺而言),如直尺、卡尺(chǐ),也可能是虛線(對圓弧曲線、圓等標尺而言),如指示式電壓表、電流表、百分表。也可(kě)以是一條標尺基線,對多量程的標尺也可(kě)能有多條標尺基線,如萬用表。標尺長度以長度(dù)單位表(biǎo)示,它與被測量單位或標在標尺上的單位無關。標尺長度對(duì)測量儀器的(de)計量特性十分重要,因(yīn)為它影響(xiǎng)著測量儀器讀數誤差的大小。
4.標尺間距
標(biāo)尺間距是指“沿著標(biāo)尺長度的同一條線測得的(de)兩相鄰標尺標記之(zhī)間的距離”(6.22條)。標尺間距是沿(yán)標尺長(zhǎng)度的線段(即標(biāo)尺基線)所測量得到(dào)的任何兩個相鄰標尺標記之間的距離。它以長度單位表示,而與被測量的單位和標在標尺上的單位無關。標尺間隔大,當然可以提高讀數(shù)的分辨(biàn)力和準確可靠性,所以(yǐ)標尺間距決定著讀數誤差和有(yǒu)無必要(yào)進行內插讀數。
5.標尺分度
標(biāo)尺分度是指“標尺(chǐ)上任何兩相鄰標尺標記之間的部分”(6.21條)。標尺(chǐ)分(fèn)度主要說明標尺分成了多少個可以分辨的區間,決定標(biāo)尺分度得粗一點,還是分得細一(yī)點,標(biāo)尺分(fèn)度與量值無關。如某測量儀器其(qí)兩相鄰標尺標記(jì)為(wéi)1格,如果在這一相鄰標尺標(biāo)記中間再加(jiā)上一條短刻線,則其標尺(chǐ)分度為1/2格(gé),如果(guǒ)在(zài)這一格上加上9條短刻線,則標尺分度為1/10格,分度得更細了。影響標尺分度的一個十分重要的因素是刻(kè)線寬度,當(dāng)然(rán)刻線寬度與標(biāo)尺間距也有(yǒu)關。有(yǒu)的測量儀器如精密壓力(lì)表,則規定分度線寬度<0.2mm,對外殼直徑150mm壓力表其(qí)分度標尺外向弧全(quán)長不少於300mm(即標尺長度),其標尺間距要(yào)按300分格進行分度(dù)。可(kě)見標(biāo)尺分度等性能(néng)要求,將直接影響測量儀器準確度,在我國計量檢定規程中需要充實這些內容。
6.標尺間(jiān)隔(分度值)
標尺間隔(即(jí)分度值)是測量儀(yí)器的一個十分重要的參數。在我國習慣上稱為“分度值”。它是指“對應兩相鄰標尺標記的兩個值之差”(6.23條)。即兩個相鄰分度間的量值,標尺間隔(gé)(分度值)用(yòng)標(biāo)在標尺上的單位來表示,而與被測量的單位無關(guān)。但實際上大部分測量儀器的分度值(zhí)是以被測量單位表(biǎo)述,例如:長度指示式(shì)量具百分表其分度值為0.01mm;千分表的分度值為(wéi)0.001mm;體溫計的分度值為0.1℃。有(yǒu)的測量儀器有(yǒu)幾個標尺,且其標尺間隔各不相同(tóng),則此時標尺分度值(zhí)往往是指最小的標尺間(jiān)隔。數字式測量(liàng)儀器的分度值,一般按最後(hòu)一位(wèi)數字的1/2表示。分度值影響著(zhe)測量(liàng)儀器的示值誤差,它和標尺分度數目一起,是有的測量(liàng)儀(yí)器劃分準確度等級的主要依據。
要注(zhù)意標尺分度和標(biāo)尺(chǐ)間隔(分度值)的區別(bié),標尺分度是說明如何確定標尺的數目和(hé)區間,而標尺間隔(分(fèn)度值)是指兩(liǎng)相鄰(lín)標尺標記的兩個值之差,從上述可見(jiàn),這二者有一定(dìng)關係,分度數目多了,其分度(dù)值就小了,它將會影響測量儀器的準確度。
7.標尺的分類
標尺(chǐ)按其特點和形式可分類如(rú)下:
(1)線性標尺
即是指“在整個標(biāo)尺中每個標尺間距與其對應的標尺間隔呈恒定比例關(guān)係的標尺”(6.24條)。線性標尺適用於在(zài)輸入、輸出關(guān)係呈線性的測量儀器的指示裝置上,在整個標(biāo)尺中其標尺間距與對應的分(fèn)度值之比是相等(děng)的。當然這不等於要求標尺(chǐ)上的標尺間距和分度(dù)值(zhí)處處相等。通常大多數標尺其間(jiān)距和分度值是恒定的,這種線性標尺稱之為規則標尺,是最(zuì)常用的一(yī)種線性標尺,例如線紋尺、百分表等(děng)。
(2)非線性標(biāo)尺
是指“在(zài)整個標尺中每個標尺間距與其對應的標尺間隔(gé)呈非恒(héng)定比例關係的標尺”(6.25條(tiáo))。非線性標尺是一種各標尺間距與(yǔ)對應標尺間隔呈非常數比例關係的標尺,它相對(duì)於線性標尺而言。非線性標尺要求,測量儀器指示裝置上(shàng)的(de)標尺(chǐ),其標尺間距與分度值(標尺(chǐ)間隔)的(de)比例關係,應與測量儀器輸出與輸入的比例關(guān)係相(xiàng)適應。某些非(fēi)線性標(biāo)尺有專門的名稱,如對數標尺、平方律標尺,電動係電流(liú)表和電(diàn)壓表采用的就是平方律標尺,而聲級計采(cǎi)用的則是對數標尺。
(3)抑零標(biāo)尺
是指“標尺範圍內不含零值的標尺”(6.26條)。有的測量儀器被測量值遠離被測的零值,在使用中沒有必要包含零(líng)值的標尺值,這種無零值的標尺稱(chēng)為抑零標尺。例如體(tǐ)溫計其示值範圍為(wéi)35℃~42℃,為無零值的(de)抑零標尺;如測量範圍為25mm~50mm的千分尺,其(qí)標尺(chǐ)也可算為抑零標尺(chǐ)。但有的測量儀器(qì),如光學高溫計測量(liàng)範圍為700℃~1500℃、1200℃~3000℃,但它具有零值,以便於日常調整機械零位;又(yòu)如一等標準水銀溫度計,測量範圍為-30℃~+300℃,共由九支組成,每支測(cè)量範(fàn)圍為25℃,但每支均有0℃輔助標尺,主要用以確定對示值的零位修正值,則這些標(biāo)尺雖然零(líng)值標尺不用於日常測量,但也不應算抑(yì)零標尺。
(4)擴展式(shì)標尺
是指“標尺範圍的一部分所占(zhàn)的(de)標尺長度,不成(chéng)比例地大於其他部分的標尺”(6.27條)。有的測量儀器為了提(tí)高測量的準確度,往往把某(mǒu)一部分標尺加以擴大,加大其標尺間距(jù),當然(rán)同時要壓(yā)縮一部分其他標尺間距,這種擴展後的標尺稱為擴展式(shì)標尺。例如在高(gāo)溫鹽浴爐測溫中,通常輻射高溫計(jì)配帶有自動指示調節(jiē)控製的(de)電(diàn)子電位差計進行測量,為了提高其控(kòng)溫準確度,則把儀(yí)表的測量範(fàn)圍改(gǎi)為1100℃~1300℃,仍具有零位,擴大了(le)標尺間距,從而提高了控溫的靈敏度。
(5)度盤
度盤(pán)是指(zhǐ)“載有一個(gè)或幾個(gè)標尺的固定的或可動的(de)顯示裝置部體”(6.28條)。度(dù)盤是顯示裝置中顯示示值的部件,通常(cháng)度盤上(shàng)帶有一個標尺,但多量程或多參數(shù)測量儀器的(de)度盤上則(zé)帶有多個標尺(chǐ)。有的測(cè)量儀器的度盤是(shì)固定的,可以讓指示器(qì)沿著度盤的標(biāo)尺移動,如常用的電流表、電壓表、壓力表、百分表(biǎo)、天平等;有的度盤是可動的,則將(jiāng)指示器固定,而讓度盤上帶的標尺(chǐ)相對於指示器運動(dòng),如(rú)人體秤(chèng)就屬於(yú)此類(lèi)情況。度盤形狀其(qí)形式也很多,有直線的,有平麵的,圓柱(zhù)形的,圓錐形的,在某些光(guāng)學儀器上,平麵圓形的度盤往往叫做分(fèn)度盤,而對於圓柱或圓錐形狀的度盤稱為(wéi)分度筒。在數字指示裝置中,帶有數碼的(de)鼓輪即相當於度盤,它可以相對於固定的指示(shì)器窗口進行轉動。
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三、示值範圍(wéi)、標稱範圍、測量範圍和量程
範圍的(de)概念在(zài)測量儀器中十分(fèn)重要,如測量範圍就是測量儀器的主(zhǔ)要特性之一,它確定了測量儀器被使用的範(fàn)圍,直接關係到測量儀器的準確度,而(ér)其它如示值(zhí)範圍(wéi)、標稱範圍、量程(chéng)也將會對確定或計算測量儀器的準確度或其(qí)最大允許誤差等(děng)參數直接相關。
1.示(shì)值(zhí)範圍
示值範(fàn)圍是指“極限示值(zhí)界限內的一組值”(6.20條)。即指測量儀器在顯示裝置上(shàng)其最大與最小示值的範圍。對於模擬式測量(liàng)儀(yí)器而言,示值範圍也就是其標(biāo)尺範(fàn)圍,即由(yóu)顯示裝置標尺上始末兩端標記之間所指示的標尺值的範圍。示(shì)值(zhí)範圍可以用標在顯示器標尺(chǐ)上(shàng)的單位(wèi)來表示,而與被測量的單(dān)位無關(guān),通常用其上下限範圍來表述。例如:用熱電偶測溫,其指示儀表示(shì)值範圍為(wéi)溫度單位,而其被測(cè)量是熱電動勢毫伏值,如上(shàng)限為1000℃,下限為0℃,則(zé)示值範圍為0℃~1000℃;如日常使用的度盤秤(chèng)示值範圍為0~4kg;如(rú)一支下限為-20℃,上限(xiàn)為+50℃的玻璃溫度計,則其示值範圍為-20℃~+50℃;有的測量儀器有幾個示值範圍,如100kN萬能材料試驗機中就有0~20kN、0~50kN、0~100kN三個示值(zhí)範圍;對於數字式顯示的測量儀器,則其示值範(fàn)圍按顯示器上的單位(wèi)由數字(zì)位數來決定。
2.標稱範圍(wéi)
標稱(chēng)範圍是指“測量儀器的操縱器件調到特定位置時可得到的示值範圍”(7.1條)。定義中特別強調(diào)標(biāo)稱(chēng)範(fàn)圍是操縱器件調到特定位置時可得到的示值範圍(wéi),這說明(míng)此時的示值範圍是(shì)與測量儀器的整體所聯係的,由於和操縱器體調到(dào)特定位置有關(guān),所以該範圍和標(biāo)注的量值有關,實際上是指測量儀(yí)器在被指(zhǐ)示的量值可得到的標稱值(zhí)範圍(wéi),通常標稱範圍以被測量的單位表示(shì),當(dāng)然也可以是用於計算被測量的其它量表示。例如一台萬用表(biǎo),把(bǎ)操(cāo)縱(zòng)器件(jiàn)調到×10V一檔,其標尺上下限數碼為0~10,則其標稱範圍為0V~100V。一支玻璃溫(wēn)度計,其標尺下限示(shì)值為-30℃,其上限值為+80℃,則此溫度計(jì)的標稱範圍為-30℃~+80℃。標稱範圍通常用它的下限和(hé)上(shàng)限(xiàn)表明。把標稱範圍的下限稱(chēng)為最(zuì)小值,把標(biāo)稱範圍的(de)上限稱(chēng)為最大值,當下(xià)限為零時,標稱範圍一般用其最高值來表示,如0V~100V的電壓表,則(zé)其標稱範圍為100V。
3.測量範圍
測量範圍是測量儀器重要特性之一。它是指“測量(liàng)儀器的誤差(chà)處在規定極限內的一組被測量的值”(7.4條)。測量範圍(wéi)也(yě)可稱為工作範圍,它是指測量儀器(qì)的(de)誤差處於規定的極(jí)限範圍內(nèi)的這一被測量值的範圍。即(jí)這一(yī)被測量值的最大(dà)值和最(zuì)小值之差稱為測量範圍,在這一規定的測量(liàng)範圍內使用,其示值(zhí)誤差就應處在允許(xǔ)誤差限內,如超出測量範(fàn)圍使用,則示值(zhí)誤差將超出允許誤差限。有些測量儀器的測量範圍與其示值範圍、標稱(chēng)範圍相同,如(rú)體溫(wēn)計、電壓表、壓力表、密度計等;而有的測量儀器在下限,其相對誤差會急劇增大,如地秤,則它確定了一個能確保其示值誤差在規定極限內的示值範圍作為(wéi)測量範圍;有時測量儀器由於(yú)原理結構特點,如光學高溫計以燈(dēng)絲亮度比對進行測(cè)溫,它能滿足允許示值(zhí)誤差(chà)的標稱範圍為700℃~3000℃,則700℃~3000℃為其測量(liàng)範圍。測量範圍就是在正常工作條件下(xià),能確保測量儀器規定準確度的被測量值的範圍。
4.量(liàng)程
量程是指“標(biāo)稱範圍兩極限之差的(de)模”(7.2條)。量程是指標稱範圍的上限即(jí)最大值減去其下限即最小值之差的模,這裏所說的(de)模是指其絕對值。例如:溫(wēn)度計下限為-30℃,其上限為+80℃,則其量程為|80-(-30)|即為110℃;某電壓表其標稱範圍為100V,則其量程為|100-0|,即為100V,如標稱範圍為-10V~+10V,其(qí)量程為20V。引入量程的概念,一個主要(yào)用途可以方便地來確定(dìng)測量儀器的(de)引(yǐn)用誤(wù)差。引用誤差中需要確定一個(gè)儀(yí)器的特定值,該特定值一般稱為引用值,通常量程就是這一引用值(zhí),例如有三(sān)塊準確度為1級的電壓表(biǎo),其標稱範圍分別為-10V~+10V、0V~20V、+10V~+30V,這(zhè)時如按(àn)標稱範圍去比較,會(huì)感(gǎn)到不得要領,而(ér)用(yòng)量程再去計算其引(yǐn)用誤差,則其引用誤差均為20V×1%=±0.20V,可見雖然標稱範圍不同(tóng)但(dàn)其準確度是(shì)相同的。
這裏必須正確區別示值範圍、標稱範圍、測量範圍和量程的概念。示值範圍是指測量(liàng)儀器(qì)顯示(指示)裝置所顯示或指示最低值(即下限)到最高值(即上(shàng)限)的(de)範圍,對模擬式(shì)儀器而言,它可以稱為標尺(chǐ)範圍,即對標尺所標注的示值而言,示值範圍(wéi)用標在指示器上的單(dān)位表示,而(ér)不論被測量的(de)單位如何。標稱範圍是對包(bāo)括標尺在內的整個測量儀器而言,是指測量儀器被指示的表明(míng)其特性或指導(dǎo)其使用量值(zhí)的範圍,測量儀器本身可得到的示值範圍。測(cè)量範圍是指(zhǐ)能(néng)保(bǎo)證測(cè)量儀(yí)器規定準確度滿足誤(wù)差在規定極限內的被測(cè)量值最小值(zhí)(即下限)和最大值(即(jí)上(shàng)限)間的範圍(wéi),即在允許誤差限內測(cè)量(liàng)儀器被測(cè)量值的範圍。量程是指標稱(chēng)範圍上限值和下限值之差的模。上述名詞嚴格講概念是不同的,但有時其量值是相同的,有時則不同。如一支-30℃~+80℃的玻璃溫度計,則(zé)其示值範圍、標稱範圍、測量範圍均為-30℃~+80℃是相同的。如一台(tái)隱絲式光學高溫計其示值範圍為0~3200℃,而其(qí)測量範圍(wéi)為800℃~3200℃,在不同的量程(chéng)其標稱範圍(wéi)為800℃~1400℃、1200℃~2000℃、1800℃~3200℃,三者完全(quán)不同。有的測量儀器示值範圍、測量(liàng)範(fàn)圍隨儀器的結構特點而不同,如千分尺其示(shì)值(zhí)範圍(wéi)為0~25mm,但千分(fèn)尺的測量範圍可有0~25mm、25mm~50mm、50mm~75mm等;又如立(lì)式光學計的示值(zhí)範圍為±0.1mm,但由於(yú)懸臂可沿立柱升(shēng)降,故測量範圍可達180mm。
四、測量儀器的工作條件
測量儀器的性能與(yǔ)其使用的(de)工作條件有關,通常對以下三類情況做(zuò)了規定。
1.額定操作條件
額定操作條件是指“測量儀器的規定計量特性處於給定極限內的使(shǐ)用條件”(7.5條)。額定操作條件就是指測量儀器的正常工(gōng)作條件。額定操作條件一般要規定被測量和(hé)影響(xiǎng)量的範圍或額定值,隻有(yǒu)在規定的範圍和額定值下使用,測量儀器才能滿足規定的計量(liàng)特性或規定的示值允許誤差值,滿足規定的正常(cháng)使(shǐ)用要求。如工作壓力表測量範圍(wéi)上限為10MPa,則其上限隻能用於10MPa,如額定電流為10A的電能表,則其輸入電流不得超過10A。有的(de)測(cè)量儀器(qì)其影響量的變化(huà)對計量特性具有較大的影響,而隨(suí)著影響量的變化會(huì)增大(dà)測量儀器(qì)的附加誤差,則還需要規定影響量(liàng)如(rú)溫(wēn)度、濕度、振動(dòng)及其環境的範圍和額定值的要求。通常在(zài)儀器使用說明書中應做(zuò)出規定。在使用測量儀器時搞清額定操作條件十分重要,隻有滿足這(zhè)些條件時,才能保證測量(liàng)儀器其測(cè)量結果的(de)準(zhǔn)確(què)可靠性。當然(rán)在額定的操作條(tiáo)件下,測量儀器的計(jì)量特性仍會隨著測量或影響量的變化而變化,但此時變化量的影響,仍能保證測量儀器在(zài)規定的(de)允許誤(wù)差極限內。
2.極限條件
極限條件是指“測量儀器的規定計量特性不受損也不(bú)降低,其後仍可在額定條件下運行而能承受的極(jí)端條件”(7.6條)。這(zhè)是指測量儀器能(néng)承受的極端工(gōng)作條件(jiàn)。經這種極(jí)限條件後,測量儀器其規定的計量特(tè)性不會受到損(sǔn)壞或降低(dī),仍可在額定操作條件下進行運(yùn)行。極限條件應規定(dìng)被測量(liàng)和(hé)影響量的極限值。例如有些測量儀器可以進行測(cè)量上限10%的超載試驗(yàn),有的允許(xǔ)在包裝條件下(xià)進行振動的試驗,有的考慮到運輸、貯存和(hé)運行的(de)條件,進(jìn)行-40℃~+50℃的溫度(dù)試驗或95%以上的濕度試驗,這些都(dōu)屬於測量儀器的極限條件,在經受極限條件後,到規定的正常工作條件使(shǐ)用儀(yí)器仍能保持其規定的計量特性而不受影響和損壞。通(tōng)常測量儀(yí)器所進行的型式試驗,其中有的項目就屬於是一種極端條件下對測量儀器的考核。
3.參考條件
參考條(tiáo)件是指“為測量儀器的性能試驗或為測量結果的相互比較而規定(dìng)的使用條件(jiàn)”(7.7條)。這是指測(cè)量儀器在性能試驗或進行檢定、校準、比對時的工作條件,參考條件就是(shì)標準工作條件或稱為標準條(tiáo)件。測(cè)量儀器具(jù)有其本身的基本計量特性,如準確度、測量儀器的(de)最大允許誤差,以及其它(tā)特性,而這種特性是在有影響量的影響下考核其本身的性能,所以其工(gōng)作條件應規定(dìng)得更為嚴格,應對包括作用於測量儀器的(de)影響量的參考(kǎo)值或參考範圍做出明確規定。隻有這樣(yàng),才能真正反(fǎn)映測量儀器的計量性能和保證測量結果可比性。
開展檢定、校準(zhǔn)、試驗工作,通常參考條件就是計量檢定規程上規定的工作條件,當然不同(tóng)的測(cè)量儀器具有不同的要求,如(rú)紫外(wài)、可見、近紅外(wài)分光(guāng)光度計,其檢定規程就規定:要求電源電壓變化不(bú)大(dà)於220V±22V,頻率變化不超過50±1Hz,室溫15℃~30℃,相對濕度小於85%,儀器不受陽光(guāng)直射,室內無強氣流及腐蝕性氣體,不應有影響檢定的強烈振動(dòng)和強電場、強磁場的幹擾等要求(qiú)。測量(liàng)儀器的(de)基本計量性能就(jiù)是這種標準條件下所確定的。
必須正確(què)區別額定操作條件、極限條件和參考(kǎo)條件的概念。前者是測量儀器正常工作使用的條件(jiàn),後者(zhě)是確定測量儀(yí)器本身計量(liàng)性能所(suǒ)規定的標準工(gōng)作條件,中者則是測(cè)量儀器不受損失、不降低準確度所允許(xǔ)的極端條(tiáo)件(jiàn),這三者是處於不同的要求所規定的不同的(de)條件,當然參考(kǎo)條件要求最嚴,額定操作條件比(bǐ)較寬,而(ér)極端條件的範圍和額定值為最大。
五、測量儀器的(de)調整
調整是測量儀器(qì)確保其具有正常性能、消除可能產生(shēng)的偏差、適用於使用狀態必須要做的一種操作,在《通(tōng)用計量術語及定義》中列入了兩個術語,應正確理解並區分(fèn)其概念。
1.測(cè)量儀器的調整
它是指“使測量儀器(qì)性能進入適於使用狀(zhuàng)態的操作”(6.3條)。調整是為了(le)確保測量儀器的準確度,使適於使用狀態必(bì)須要(yào)做的一種操作。測量(liàng)儀器由於(yú)示值的失準或(huò)長期存放,長途運輸,或者搬運、衝擊以及由於儀器本身的不穩定(dìng),將失去其原有的正常性能,或者由於新的測量儀器使用前的(de)安裝,使用中要開展周期(qī)性校準或檢定或要進行修理(lǐ)等,均要求其(qí)性能能恢複(fù)和達到適於正常(cháng)使用狀態要(yào)求,這種操作稱為調整。例如在測量儀(yí)器的檢定或修理過程中的調整,如示值誤差超過了最(zuì)大(dà)示值允許誤差,則可以通過標尺的移動或調整傳(chuán)動機構來(lái)進(jìn)行調整(zhěng),或對使用中(zhōng)的儀表進(jìn)行放大比及(jí)靈敏度(dù)調整,或儀器安裝(zhuāng)過程中的水平調整等。調整的方式可以是自動的、半自動(dòng)的或手動的,有的測量儀器為了加強法製管理,調整(zhěng)後要(yào)進行(háng)封印,“測量儀器的調整”這一術語在日常使用時又簡稱調整。
2.測量儀器的使用者調(diào)整
它是指“可由(yóu)使用者做的調整”(6.31條)。測(cè)量儀(yí)器的使用者調整是指可由使用(yòng)者進行的調整(zhěng)操作(zuò),可簡(jiǎn)稱使用者調整。其目的是為了確(què)保測(cè)量儀器使用中的準(zhǔn)確度。有的是屬於儀器本身的不穩定性,產生慢變化,有的是經過運輸振動(dòng)產生的偏差,有(yǒu)的是屬於需要正常安裝,有的是儀器說明書中已做了規定在使(shǐ)用前需(xū)進行(háng)調整(zhěng)的內容,它強調了“使用者”,故凡允許使用者(zhě)進(jìn)行調整的均屬於這一範疇,最常用的是零位調整,其操作應嚴格按儀器說明書規定進行。以上二者的區別為前者是廣義(yì)的,後者是狹義的。