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4、測量范圍(工作范圍)
測量范圍也稱為工作范圍,是指“測量儀器的誤差處在規定極限內的一組被測量的值”,即測量儀器的誤差能保證在規定的允許誤差極限范圍內的測量儀器的示值范圍。測量范圍就是在正常工作條件下,在這一規定的測量范圍內使用,其示值誤差就應處在允許極限內,如超出測量范圍使用,則示值誤差可能超出允許極限值。有些測量儀器的測量范圍與其標稱范圍相同,如體溫計、電流表、壓力表、密度計等,而有的測量儀器在下限附近,其相對誤差會急劇增大,如地秤。有時測量儀器由于原理結構特點,如光學高溫計以燈絲亮度比對進行測溫,它能滿足示值允許誤差的標稱范圍為700℃~3000℃,則700℃~3000℃為其測量范圍。
要注意正確區別示值范圍、標稱范圍、測量范圍和量程的概念。
示值范圍
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是指測量儀器標尺或顯示裝置所單指示的范圍,可用標在標尺或顯示器上的單位表示
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標稱范圍
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是對測量儀器整體而言的,通常用被測量的單位表示;
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測量范圍
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是指能保證規定準確度,滿足示值誤差在規定極限內,可用于測量的量值范圍;
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量程
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是指“標稱范圍上限值和下限值之差的模”。
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【案例】評員在考核溫度室時,問其室主任:“有一支帶有0℃±1℃示值,刻度范圍為250℃~300℃的二等標準水銀溫度計,其(0~250)℃之間為中斷區,這個范圍無刻度。刻有0℃±1℃零刻度線,主要是為了測定0℃示值。請你指出該二等標準水銀溫度計的示值范圍、標稱范圍和量程。”室主任回答;“其示值范圍為0℃~300℃,標稱范圍為250℃~300℃,測量范圍250℃~300℃,量程為50℃”。
【問題】什么是示值范圍、標稱范圍、測量范圍和量程?
【案例分析】依據JJFl001-1998《通用計量術語及定義》中6.20、7.1、7.2、7.4條對示值范圍、標稱范圍、測量范圍、量程做出的明確界定,二等標準水銀溫度計屬于雙刻度計量器具,0℃±1℃是為了測量溫度計的零點示值,以考核溫度計的示值穩定性;250℃~300℃是溫度計的工作范圍,即用于測量的范圍。所以按術語的定義,其示值范圍和標稱范圍為0℃±1℃和250℃~300℃,測量范圍為250℃~300℃,其量程為50℃。
(二)測量儀器的計量特性
1、靈敏度
靈敏度是指“測量儀器響應的變化除以對應的激勵變化”。靈敏度是反映測量儀器被測量(輸入)變化引起儀器示值(輸出)變化的程度。它用被觀察變量的增量即響應(輸出量)與相應被測量的增量即激勵(輸入量)之商來表示。如被測量變化很小,而引起的示值(輸出量)改變很大,則該測量儀器的靈敏度就高。
對于線性測量儀器來說,其靈敏度S為
式中的k叫傳遞系數,當響應y與激勵x是同一種變量時,又叫放大系數。對于非線性的測量儀器,則靈敏度表示為
這時靈敏度隨激勵變化而變化,它是一個變量,它與激勵值有關。
在某些情況下,使用下式表示相對靈敏度
式中,x為激勵即輸入的被測量值。
靈敏度可能與被測量的增量即激勵值有關,被測量值的變化必須大于分辨力。靈敏度是測量儀器中一個十分重要的計量特性。但有時靈敏度并不是越高越好,為了方便計數,使示值處于穩定,還需要特意地降低靈敏度。
單項選擇題:有兩臺檢流計,A臺輸入1mA光標移動10格,B臺輸入1mA光標移動20格,則A臺檢流計的靈敏度比B臺檢流計的靈敏度____。
A.高
B. 低
C. 相近
D.相同
答案:B
解析:靈敏度是反映測量儀器被測量(輸入)變化引起儀器示值(輸出)變化的程度。用被觀察變量的增量與相應被測量的增量之商來表示。如被測量變化很小,而引起的示值(輸出量)改變很大,則該測量儀器的靈敏度就高。
對于線性測量儀器來說,其靈敏度S為
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