一文弄懂测量中真值、指定值、实际值、标称值和示值的区别

2021/11/29 18:10:30 人评论 次浏览 分类:计量检定  文章地址:/tech/1946.html

昌晖仪表对测量中真值、指定值、实际值、标称值、示值、测量误差、等精度测量和非等精度测量的概念做介绍,方便仪表人轻松理解和区分这些概念,在仪表测量和应用过程中获得最佳测量结果。

测量是人类对自然界的客观事物取得数量观念的一种认识过程。在一定的时空条件下,被测量的真值是一个客观存在的确定值。但是人们通过实验的方法来求被测量的真值时,由于测量工具不准确、测量手段不完善以及测量工作中的疏忽或错误等原因,都会使测量结果与真值不同而造成失真,这种失真就叫测量误差。

测量误差在任何测量中总是存在的。对不同的测量,对其误差大小要求往往是不同的。根据科研生产的需要,在很多测量中对减小误差提出了越来越高的要求。对很多测量来说,测量工作的价值完全取决于测量的准确度。

对误差理论的研究,就是要根据误差的规律,在一定测量条件下尽力设法减小误差,并根据误差理论合理地设计和组织实验,正确地选用仪器仪表和测量方法。

误差测量中的基本概念如下:
1、真值
一个物理量在一定条件下所呈现的真实数值称作它的真值,真值表示客观的大小,是一个理想化的概念,又是未知的。要想得到真值必须利用理想的量具或测量仪器进行无误差的测量,这是无法测得的。因为“理想”量具或测量仪器即测量过程的参考比较标准(或叫计量标准)只是一个纯理论值,例如电流的计量标准安培,按国际计量委员会和第九届国际计量大会的决议,定义为“安培是一恒定电流,若保持在处于真空中相距lm的两根无限长而圆截面可忽略的平行直导线内,则此两导线之间产生的力为每米长度上等于2×10-7牛顿”,显然这样的电流计量标准是一个理想的而实际上无法实现的理论值,因而,某电流的真值欧宝电竞平台无法实际测得,因为没有符合定义的可供实际使用的测量参考标准。

在某一时空条件下,被测量的真值虽然是客观存在的,但要确切地说出真值的大小却很难。

①真值可由理论给出或由计量学规定。例如理论上指出三角形内角和为180°,就是说三角形内角和的真值为180°。
②真值可用高一等级的计量标准所测得的实际值来代替。
③除了实际值以外,还可以用已修正过的多次测量值的算术平均值来代替真值使用。
尽管随着科技水平的提高,可供实际使用的测量参考标准可以越来越逼近而绝不能等于理想的理论定义值。其次,在测量过程中由于各种主观、客观因素的影响,做到无误差的测量也是不可能的。

2、指定值
由于理想上的理论值真值是不可知的,所以一般由国家设立各种尽可能维持不变的实物标准(或基准),以法令的形式指定其所体现的量值作为计量单位的指定值。例如指定国家计量局保存的铂铱合金圆柱体重量为1kg,指定国家天文台保存的铯钟组所产生的特定条件下铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间为1s(秒)等。国际间通过互相比对保持一定程度的一致。指定值也叫约定真值,一般就用来代替真值。

3、实际值
实际测量中,不可能都直接与国家基准相对比,所以国家通过一系列的各级实物计量标准构成量值传递网,把国家基准所体现的计量单位逐级比较传递到日常工作仪器或量具上,经过多次测量比较,其测量结果的算术平均值非常接近于真值的值通常称为实际值,也叫做相对真值,需要强调的是,实际值决不等于真值。

4、标称值
测量器具上标定的数值称为标称值。如标准砝码上标出的1kg,标准电阻上标出的1Ω,标准电池上标出来的电动势1.0186V,标准信号发生器度盘上标出的输出正弦波的频率100kHz等。由于制造和测量精度不够以及环境等因素的影响,标称值并不一定等于它的真值或实际值。为此,在标出测量器具的标称值时,通常还要标出它的误差范围或准确度等级,例如某电阻标称值为1kΩ,误差±1%,即意味着该电阻的实际值在990Ω到1010Ω之间;又如低频信号发生器频率刻度的工作误差≤±3%±1Hz,如果在额定工作条件下该仪器频率刻度是100Hz,这就是它的标称值,而实际值是100±100×3%±1Hz,即实际值在96Hz到104Hz之间。

5、示值
由测量仪器指示(显示)的被测量值称为示值,也称测量器具的测得值或测量值。它包含数值和单位。一般地说,示值和测量仪表的读数有区别,读数是仪器刻度盘上直接读到的数字。例如以100分度表示50mA的电流表,当指针指在刻度盘上的50处时读数是50,而值是25mA。又如万用表R×100挡时,指针指向1000,此时读数为1000,而示值为100×1000=100kΩ。对于数字显示仪表,通常示值和读数是统一的。

6、测量误差
仪器仪表的测量值与被测量真值之间的差,称为测量误差。
测量误差的存在具有必然性和普遍性,人们只能根据需要和可能将其限制在一定范围内,而不可能完全加以消除。人们进行测量的目的,通常是为了获得尽可能接近真值的测量结果,如果测量误差超出一定限度,测量工作及由测量结果所得出的结论就失去了意义。在科学研究及现代生产中,错误的测量结果有时还会使研究工作误入歧途,至带来灾难性后果,可谓之“差之毫厘,失之千里”。因此,人们不得不认真对待测量误差,研究误差产生的原因,误差的性质,减小误差的方法以及对测量结果进行处理等。
在实际测量中,由于测量器具不准确、测量手段不完善、环境影响、测量操作不熟练及工作疏忽等因素,都会导致测量结果与被测量真值不同。

7、等精度与非等精度测量
等精度测量:在同等测量条件下,对被测量进行多次重复测量过程称为等精度测量。
非等精度测量:在多次测量中,测量条件发生变化(主观、客观),影响测量结果的精度,这样的测量称为非等精度测量。
精度是用误差来衡量的,误差越小,则精度越高;而误差越大,则精度越低。

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