解读仪器准确度等级(2)

实验室认可基础知识讲座---解读计量器具准确度的“等和级”（2）2013-11学习目的•正确认识计量器具（仪器、仪表、实物量具的技术指标，指导正确填写实验室认可申请书中的仪器设备配置表；•为日后学习测量不确定度，分析和计算计量器具的不确定度分量学习预备知识；•熟练阅读检定或校准证书，学会分析和鉴别校准结果的可靠性，学会正确使用修正值，有针对性地开展期间核查；•指导正确购买仪器设备、仪表和实物量具。名词术语及定义----关于（测量）仪器的特性•测量仪器measuringinstrument又称计量器具单独或与一个或多个辅助设备组合，用于进行测量的装置。注：1.一台可单独使用的测量仪器是一个测量系统。2.测量仪器可以是指示式测量仪器，也可以是实物量具。•测量系统measuringsystem一套组装的并适用于特定量在规定区间内给出测得值信息的一台或多台测量仪器，通常还包括其它装置，诸如试剂和电源。注：一个测量系统可以仅包括一台测量仪器。•指示式测量仪器indicatingmeasuringinstrument提供带有被测量量值信息的输出信号的测量仪器。例：电压表，测微仪，温度计，电子天平。注：1.指示式测量仪器可以提供其示值的记录。2.输出信号能以可视形式或声响形式表示,也可传输到一个或多个其它装置。•显示式测量仪器displayingmeasuringinstrument输出信号以可视形式表示的指示式测量仪器。•实物量具materialmeasure具有所赋量值，使用时以固定形态复现或提供一个或多个量值的测量仪器。例：标准砝码；容积量器（提供单个或多个量值，带或不带量的标尺）；标准电阻器；线纹尺；量块；标准信号发生器；有证标准物质。注：1.实物量具的示值是其所赋的量值。2.实物量具可以是测量标准。•示值indication由测量仪器或测量系统给出的量值。注：1.示值可用可视形式或声响形式表示，也可传输到其它装置。示值通常由模拟输出显示器上指示的位置、数字输出所显示或打印的数字、编码输出的码形图、实物量具的赋值给出。2.示值与相应的被测量值不必是同类量的值。•标称量值nominalquantityvalue简称标称值（nominalvalue）测量仪器或测量系统特征量的经化整的值或近似值，以便为适当使用提供指导。例：1.标在标准电阻器上的标称量值：100；2.标在单刻度量杯上的量值：1000ml；3.盐酸溶液HCl的物质的量浓度：0.1mol/l。4.恒温箱的温度为-20C注：“标称量值”和“标称值”不要与“标称特性值”相混淆。•测量仪器的稳定性stabilityofameasurementinstrument简称稳定性（stability）测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。注：稳定性可用几种方式量化。例：1.用计量特性变化到某个规定的量所经过的时间间隔表示；2.用特性在规定时间间隔内发生的变化表示。•仪器的测量不确定度instrumentalmeasurementuncertainty简称仪器不确定度instrumentaluncertainty由所用的测量仪器或测量系统引起的测量不确定度的分量。注：1.除原级测量标准采用其他方法外，仪器的不确定度是通过对测量仪器或测量系统校准得到。2.仪器的不确定度通常按B类测量不确定度评定。3.对仪器的测量不确定度的有关信息可在仪器说明书中给出。•准确度等级accuracyclass在规定工作条件下，符合规定的计量要求、使测量误差或仪器不确定度保持在规定极限内的测量仪器或测量系统的等别或级别。注:1.准确度等级通常用约定采用的数字或符号表示。2.准确度等级也适用于实物量具。•最大允许测量误差maximumpermissiblemeasurementerrors简称最大允许误差maximumpermissibleerrors（MPE）又称误差限limitoferror对给定的测量、测量仪器或测量系统，由规范或规程所允许的，相对于已知参考量值的测量误差的极限值。注：1.通常，术语“最大允许误差”或“误差限”是用在有两个极端值的场合。2.不应该用术语“容差”表示“最大允许误差”。•固有误差intrinsicerror又称基本误差在参考条件下确定的测量仪器或测量系统的误差。•引用误差fiduciallyerror测量仪器或测量系统的误差除以仪器的特定值。注:该特定值一般称为引用值，例如，可以是测量仪器的量程或标称范围的上限。•示值误差errorofindication测量仪器示值与对应输入量的参考量值之差。•校准calibration在规定条件下的一组操作，其第一步是确定由测量标准提供的量值与相应示值之间的关系，第二步则是用此信息确定由示值获得测量结果的关系，这里测量标准提供的量值与相应示值都具有测量不确定度。注：1.校准可以用文字说明、校准函数、校准图、校准曲线或校准表格的形式表示。某些情况下，可以包含示值的具有测量不确定度的修正值或修正因子。2.校准不应与测量系统的调整及常被错误称作的“自校准”相混淆，也不应与校准的验证相混淆3.通常，只把上述定义中的第一步认为是校准。•仪器示值的相对误差=•修正值=与示值误差大小相等，方向相反•其他指标如：线性、频率响应、灵敏度、稳定性、分辨力、失真度等等，均反映的是测量仪器的性能。%100-X参考值参考值仪器读数“级”是最大允许（示值）误差（MPE）的概念MaximumPermissibleError(ofaMeasuringInstrument)对给定的测量仪器，规范、规程等所允许的误差极限值。---JJF1094-2002注：有时也称测量仪器的允许误差限。左图显示:在300V时的MPE:±10V；（该表每个分度值为10V）。测量仪器的示值误差表示的三种主要形式1.绝对误差示值误差可用绝对误差表示为：式中:∆—用绝对误差表示的测量仪器示值误差;x—被评定测量仪器的示值;xs—测量标准复现的量值，即约定真值。例:某被评定电阻的标称值为1.0000Ω，用标准电阻电桥来校准该被评定电阻，所得的测量结果为1.0019Ω，则该被评定电阻的(绝对)误差为:1.0000Ω–1.0019Ω=-0.0019Ω作为评定结果，可以给出该被评定电阻的实际值为1.0019Ω，也可以给出该被评定电阻的修正值为+0.0019Ω测量仪器的示值误差表示的三种主要形式2.相对误差示值误差可用相对误差表示为:式中:—用相对误差表示的测量仪器示值误差。在误差的绝对值比较小的情况下，示值相对误差也可用下式计算：例:用标准测力仪检定材料试验机，若材料试验机的示值为5.000MN，标准测力仪输出力值为4.980MN，则材料试验机在5.000MN检定点的示值误差为：5.000MN-4.980MN=+0.020MN，示值的相对误差为：测量仪器的示值误差表示的三种主要形式3.引用误差示值误差可用引用误差表示为：式中:—用引用误差表示的测量仪器示值误差;—引用值，一般为被评定测量仪器标称范围的上限或量程。例:将标准电压源输出的2.0000V标准电压，加到标称范围上限为3.0000V的被校电压表上，被校电压表的示值为2.0009V，则该电压表在2.0000V校准点上的引用误差为：什么是“级”“级”是在MPE基础上使用引用误差的表述，即：各测量点的引用误差均不得超过1%。如左图：按照1.0级各点的引用误差不得超过1%的规定，在60MPa满量程点的引用误差应为±0.6MPa）（满量程参考值测量仪器的示值FSX%100-什么是最大允许示值误差（MPE）电压表的准确度级别有:0.1，0.2，0.5,1，1.5，2.5，5，共7个级别。0.1级最高，5级最低。左图显示:按照2.5级表的要求，在满量程300V这一点的MPE应当是±7.5V。例如：5级的表，就是在满量程时具有±5%相对误差的表。什么是“等”准确度等级中的“等”指的是赋值的结果，即校准结果实际值的测量不确定度。如：标称100mm的量块，校准结果为：99.98mm±UU:（0.02+0.1L）μm(一等)U:（0.05+0.5L）μm(二等)U:（0.10+1L）μm(三等)U:（0.20+2L）μm(四等)U:（0.5+5L）μm(五等)U:（2+12L）μm(六等)L:量块的长度单位m。有证标准物质（CRM）的作用经计量定值提供的甲醛、铅、砷、汞、鉻、铬、镉标准溶液是保证食品中有害物质检测真实性、准确性和一致性必用的标准（参考）物质。配置标准溶液有证标准物质（CRM）的作用经计量定值提供的三聚氰胺标准物质是定量检测不可缺少的标准（参考）物质。用试剂盒快速定性检测结果阳性为有阴性为无样品制备仪器分析检测结果：牛奶中的三聚氰胺含量为19.2mg/kg提供测量参考仪器设备的技术指标准确度“等”和“级”的概念：1、准确度中的“级”是制造商根据技术规范规定而设定的生产控制指标，多用于测量量具或仪器。使用相对误差的概念，用“MPE”表征（过去的技术规范中用∆表示）。在书写时用MPE:如±0.5mm，±0.5%，A级，B级或1级，2级表示。“级”不能传递测量不确定度。2、准确度中的“等”指的是测量赋值结果，“等”多用于计量标准。如：规定的1等，2等或用U:0.5%（k=2）表示。“等”可以传递测量不确定度。3、标准物质（CRM）中纯度99.99%的不确定度U:0.1%（k=2）。•测量仪器的检定verificationofameasuringinstrument又称计量器具的检定，简称计量检定（metrologicalverification）或检定（verification）。查明和确认测量仪器符合法定要求的活动，它包括检查、加标记和/或出具检定证书。注：在VIM中，将“提供客观证据证明测量仪器满足规定的要求”定义为验证（verification）。•校准calibration在规定条件下的一组操作，其第一步是确定由测量标准提供的量值与相应示值之间的关系，第二步则是用此信息确定由示值获得测量结果的关系，这里测量标准提供的量值与相应示值都具有测量不确定度。注：1.校准可以用文字说明、校准函数、校准图、校准曲线或校准表格的形式表示。某些情况下，可以包含示值的具有测量不确定度的修正值或修正因子。2.校准不应与测量系统的调整及常被错误称作的“自校准”相混淆，也不应与校准的验证相混淆3.通常，只把上述定义中的第一步认为是校准。检定与校准的区别检定---追求计量器具的合法性和有效性；校准---追求计量器具和测量仪器的有效性；验证---追求满足预期要求。测量仪器示值误差的符合性评定仪器示值误差∆=X-Xs当U95≤1/3（MPEV）时，|Δ|≤MPEV判为合格仪器示值误差∆=(DUT-REF)校准结果实例量程标称值DUTREF示值误差修正值+MPE-MPEU(k=2)11.001.000.000.000.600.600.2022.002.000.000.000.600.600.4055.005.000.000.000.600.600.601010.0010.000.000.000.600.600.632020.0020.30-0.300.300.600.600.303030.0029.370.63▲-0.630.600.600.204040.0040.60-0.600.600.600.600.205050.0050.40-0.400.400.600.600.206060.0059.440.56-0.560.600.600.10100100.00100.000.000.000.600.600.10测量仪器示值误差的符合性评定满足以下条件时可以忽略测量标准的不确定度影响：U95≤1/3MPEVU95----由测量标准给出的约定真值的测量不确定度（即校准时测量结果的不确定度，包括各种影响因素引入分量的综合）。MPEV----被评定测量仪器的最大允许误差的绝对值。考虑测量不确定度时的合格判据|Δ|≤MPEV-U95为合格|Δ|≥MPEV+U95为不合格MPEV-U