測量設(shè)備的質(zhì)量通常通過一個簡單的問題進(jìn)行評估：測量有多準(zhǔn)確？盡管這個問題看起來似乎很簡單，但答案可能并非總是如此。選擇合適的測量儀器儀表需要了解導(dǎo)致測量不確定性的因素。這反過來有助于了解技術(shù)規(guī)范中說明以及未說明的信息。

測量性能由其動態(tài)特性（測量范圍、響應(yīng)時間）、準(zhǔn)確度（可重復(fù)性、精準(zhǔn)度和靈敏度）以及穩(wěn)定性（對老化和惡劣環(huán)境的耐受度）定義。其中，準(zhǔn)確度通常被認(rèn)為是重要的特性，也是難zhi定的特性之一。

靈敏度和準(zhǔn)確度

測量輸出的變化與標(biāo)準(zhǔn)值的變化之間的關(guān)系稱為靈敏度。理想情況下，此關(guān)系是wan全線性的，但在實際中，測量都涉及一些瑕疵或不確定性。

Figure 1: Repeatability

Figure 1: 測量值與標(biāo)準(zhǔn)值的一致性通常簡稱為“準(zhǔn)確度"，但這是一個有點模糊的術(shù)語。zhi定的準(zhǔn)確度通常包括可重復(fù)性，這是指儀表在恒定條件下重復(fù)進(jìn)行測量時提供相似結(jié)果的能力（圖 1）。不過，它可能包括也可能不包括濕滯、溫漂系數(shù)、非線性和長期穩(wěn)定性。單獨的可重復(fù)性通常是測量不確定性的次要來源，如果準(zhǔn)確度不包括其他不確定性，則實際測量性能可能會給人留下錯誤的印象。

Figure 2: Transfer Function

Figure 2: 測量值和已知標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系通常被稱為傳遞函數(shù)（圖 2）。調(diào)整測量值時，根據(jù)已知校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，小范圍調(diào)整測量值，對測量值和校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)值之間的關(guān)系進(jìn)行微調(diào)。理想情況下傳遞函數(shù)在整個測量范圍內(nèi)是wan全線性的。但在實際中，大多數(shù)測量都涉及靈敏度的某些變化，具體情況取決于被測對象的量級。

Figure 3: Non-linearity

Figure 3: 這種類型的瑕疵被稱為非線性。（圖 3）當(dāng)處于測量范圍的極限值時，這種瑕疵帶來的影響通常會加重。因此檢查準(zhǔn)確度指標(biāo)是否包含非線性以及是否為整個測量范圍zhi定了準(zhǔn)確度將會很有用。如果沒有，則有理由懷疑極限值附近的測量準(zhǔn)確度。

Figure 4: Hysteresis

Figure 4: 濕滯是指測量靈敏度的變化，它取決于測量變量變化的方向。（圖 4）對于與水分子牢固結(jié)合的材料制成的某些濕度傳感器，這可能是產(chǎn)生測量不確定性的重要原因。如果zhi定的準(zhǔn)確度未指示是否包含濕滯，則對應(yīng)的測量不確定性來源將處于未zhi定狀態(tài)。此外，如果僅在一個方向執(zhí)行校準(zhǔn)過程，則在校準(zhǔn)期間將看不到濕滯效應(yīng)，如果從技術(shù)規(guī)格中省略了濕滯，則無法知道測量中的濕滯水平。維薩拉薄膜聚合物傳感器的濕滯可忽略不計，并且zhi定的準(zhǔn)確度始終包含該濕滯。

溫度和壓力等環(huán)境條件也會影響測量的準(zhǔn)確度。如果未zhi定溫漂系數(shù)，并且操作溫度發(fā)生了顯著變化，則可能會影響可重復(fù)性。可以針對整個操作溫度范圍提供技術(shù)要求，也可以針對特定、有限或“典型"的操作范圍來提供。以這種方式表示的技術(shù)規(guī)范不適用于其他溫度范圍。

穩(wěn)定性和選擇性

由于老化，測量設(shè)備的靈敏度可能會隨時間而變化。在某些情況下，化學(xué)品或其他環(huán)境因素的干擾可能會加速這一效應(yīng)。如果未zhi定長期穩(wěn)定性，或者制造商無法建議典型校準(zhǔn)間隔，則該技術(shù)規(guī)格實際上僅表示校準(zhǔn)時的準(zhǔn)確度。靈敏度的緩慢變化（有時稱為漂移或蠕變）是有害的，因為它可能難以觀察，并可能在控制系統(tǒng)中引起潛在問題。

選擇性的定義是指儀器儀表對實際被測對象以外的因素變化的不敏感性。例如，在包含某些化學(xué)品的大氣中執(zhí)行的濕度測量可能會受到影響，影響測量的實際上是化學(xué)品。這種影響可能是可逆的，也可能是不可逆的。對某些化學(xué)品的響應(yīng)可能非常緩慢，對化學(xué)品的這種交叉敏感性很容易與漂移混淆。具有良好選擇性的儀表不受實際被測對象以外的其他因素變化的影響。

校準(zhǔn)和不確定度

如果測量讀數(shù)偏離標(biāo)準(zhǔn)參考值，則可以調(diào)整儀表的靈敏度。這種行為稱為調(diào)整。對于單點上進(jìn)行的調(diào)整可稱為零點調(diào)整；兩點調(diào)整是針對偏移和增益（靈敏度）進(jìn)行的線性校正。如果必須在幾個點上調(diào)整測量，這可能表明測量中的線性度很差，必須通過非線性多點校正進(jìn)行補償。此外，如果調(diào)整點與校準(zhǔn)點相同，則調(diào)整點之間的測量質(zhì)量仍將是未經(jīng)驗證的。

儀表經(jīng)過調(diào)整后，將進(jìn)行校準(zhǔn)以驗證其準(zhǔn)確度。校準(zhǔn)有時會與調(diào)整相混淆，前者是指將測量值與已知的標(biāo)準(zhǔn)參考值（稱為工作標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行比較。工作標(biāo)準(zhǔn)是可溯源性鏈中的第一個要素，這種基本標(biāo)準(zhǔn)是以后一系列校準(zhǔn)和參考標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。鑒于根據(jù)特定參考校準(zhǔn)的許多儀器彼此之間可能都是準(zhǔn)確的（高精度），如果未zhi定校準(zhǔn)不確定性，則無法驗證相對于主要標(biāo)準(zhǔn)的絕對準(zhǔn)確度。

校準(zhǔn)的可溯源性是指主要標(biāo)準(zhǔn)之前的測量、參考和相關(guān)不確定性鏈?zhǔn)且阎?，并且有專業(yè)文獻(xiàn)參考。這樣便可以計算校準(zhǔn)參考的不確定性并確表儀器的準(zhǔn)確度。

什么是“足夠準(zhǔn)確"？

選擇測量儀表時，必需要考慮所需的準(zhǔn)確度水平。例如，在標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)控制應(yīng)用中，會調(diào)整相對濕度以提高人體舒適度，在這種情況下，±5 %RH 是可以接受的。但是，在冷卻塔控制這樣的應(yīng)用中，需要更精確的控制和更小的裕度以提高操作效率。

當(dāng)將測量值用作控制信號時，可重復(fù)性和長期穩(wěn)定性（精度）很重要，但相對于可溯源參考的絕對準(zhǔn)確度則不那么重要。在動態(tài)過程中尤其如此。動態(tài)過程中的溫度和濕度變化很大，此時至關(guān)重要的是測量的穩(wěn)定性而不是絕對準(zhǔn)確度。

另一方面，例如，如果測量的目的是驗證某個實驗室內(nèi)部的測試條件是否與其他實驗室具有可比性，則校準(zhǔn)的絕對準(zhǔn)確度和可溯源性至關(guān)重要。有關(guān)此準(zhǔn)確度要求的示例，請參見標(biāo)準(zhǔn)《TAPPI/ANSI T402 – 紙張、紙板、紙漿手抄紙和相關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)和測試環(huán)境》，其中將紙張測試實驗室中的測試條件規(guī)定為 23 ±1.0 °C 和 50 ±2 %RH。1.5 %RH，但校準(zhǔn)不確定性為 ±1.6 %RH，則相對于主要校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的總不確定性將超過技術(shù)規(guī)范，所進(jìn)行的分析（在很大程度上取決于測試設(shè)施內(nèi)的環(huán)境濕度）將沒有可比性，并且將無法確認(rèn)分析是在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行的。

只有準(zhǔn)確度規(guī)格而沒有校準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)的不確定性信息等同于未定義儀表的絕對準(zhǔn)確度。

維薩拉以提供基于國際標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)測試方法和經(jīng)驗數(shù)據(jù)的專業(yè)技術(shù)規(guī)格而倍感自豪。對于客戶而言，這意味著他們可憑借全面而可靠的信息做出正確的產(chǎn)品選擇。

圖5： 三種不同品牌的高精度濕度變送器規(guī)格精度信息對比

選擇儀表時要問的問題

●zhi定的準(zhǔn)確度是否包括可能的不確定性：可重復(fù)性、非線性、濕滯和長期穩(wěn)定性？

●zhi定的準(zhǔn)確度是否覆蓋整個測量范圍，或者準(zhǔn)確度規(guī)格的范圍是否有限制？技術(shù)規(guī)格中是否給出了溫漂系數(shù)，或者準(zhǔn)確度規(guī)格中是否定義了溫度范圍？

●制造商是否能夠提供適當(dāng)?shù)男?zhǔn)證書？證書中是否包括有關(guān)校準(zhǔn)方法、使用的參考和專業(yè)計算參考不確定性的信息？證書是否包括一個或兩個以上的校準(zhǔn)點，是否覆蓋整個測量范圍？

●是否給出了校準(zhǔn)間隔建議，或者準(zhǔn)確度規(guī)格中是否包括長期穩(wěn)定性？預(yù)期操作環(huán)境中需要什么水平的選擇性？制造商是否能夠提供儀表對預(yù)期環(huán)境和應(yīng)用的適用性的相關(guān)信息或參考？