計量培訓:通用計量術(shù)語(yǔ)知識講座
測量?jì)x器為了顯示(指示)、記錄被測量值,通常均帶有顯示裝置,帶有標尺,并具有不同的示值范圍、標稱(chēng)范圍和測量范圍,及其規定的工作條件。
一、示值、標稱(chēng)值、顯示(指示)裝置
測量?jì)x器的示值就是指“測量?jì)x器所給出量的值”(見(jiàn)JJF1001-1998《通用計量術(shù)語(yǔ)及定義》規范5.2條,以下簡(jiǎn)稱(chēng)條款),即測量?jì)x器所顯示(或指示)的量值。這個(gè)量值可以是被測量值,也可以是為了用于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(指示)裝置上讀得,這稱(chēng)為直接示值;有的要乘以?xún)x器常數后才能得到測量?jì)x器的示值(如萬(wàn)用表、多量程電壓表),儀器常數是指“為給出被測量的指示值或用于計算被測量量的指示值,必須與測量?jì)x器直接示值相乘的系數”(7.8條);有的其示值將通過(guò)換算才能得到被測量值,所顯示(指示)的量值并不直接顯示被測量值的大小??梢?jiàn)測量?jì)x器所給出的量的值,這個(gè)“量”是指顯示(指示)的量值,并不都是指被測量值。對于模擬式測量?jì)x器而言,示值的概念也適用于相鄰標尺標記間的內插估計值,作為記錄式測量?jì)x器,則記錄裝置的記錄主體(如筆頭)的位置所對應的量值就是示值。
標稱(chēng)值是指“測量?jì)x器上表明其特性或指導其使用的量值,該值為圓整值或近似值”(7.3條)。通常這是對實(shí)物量具而言,以固定形態(tài)復現或提供給定量的那個(gè)值。這個(gè)值經(jīng)修約取整,往往是通過(guò)標準器對比所確定的量值的近似值。它可以表明實(shí)物量具的特性或指導其使用。例如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值1L,標在量塊上的量值100mm,該標稱(chēng)值就是實(shí)物量具本身所復現的量值。示值的概念是廣義的,對于實(shí)物量具而言,示值就是它所標出的值,即標稱(chēng)值。但這二者仍是有區別的,示值是指測量?jì)x器所顯示(或指示)的量值,標稱(chēng)值是指測量?jì)x器上表明其特性或指導其使用的量值,示值的概念如應用于量具,則量具的標稱(chēng)值就是示值。在標稱(chēng)值定義上指出在“測量?jì)x器上……”,而沒(méi)有單指實(shí)物量具,這說(shuō)明標稱(chēng)值的概念也具有廣義性,測量?jì)x器上所標記的量值也就是標稱(chēng)值。
顯示(指示)裝置是指“測量?jì)x器顯示示值的部件”(6.13條)。上面所說(shuō)的示值就是通過(guò)測量?jì)x器的顯示(指示)裝置來(lái)提供的。顯示(指示)裝置是測量?jì)x器的重要組成部份,它通常位于測量?jì)x器的輸出端。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,指示裝置是顯示的一種方式,指示裝置通常具有指示器,可以用指針刻度等進(jìn)行顯示,也可以用數字進(jìn)行顯示,而某些復雜的信號則要靠文字、圖形和圖象來(lái)顯示,甚至應用計算機可以借助屏幕直接進(jìn)行顯示,以供人觀(guān)察分析,因此顯示裝置具有廣義性。測量?jì)x器上應用的多數仍是指示裝置。
指示裝置提供示值的方式通常有三種:可以分為模擬式、數字式、半數字式。模擬式指示裝置提供模擬示值,即通常帶有標尺和指示器,將被測量變換為長(cháng)度或角度量值進(jìn)行顯示。數字式指示裝置提供數字示值,即它把模擬量轉換為以脈沖信號的頻率或時(shí)間間隔形式出現的數字量,然后用電子計數器計數并進(jìn)行顯示。半數字式指示裝置是以上兩種的綜合,即除末位數為模擬示值外,其它均為數字化示值,它通過(guò)由末位有效數字的連續移動(dòng)進(jìn)行內插的數字式指示,或通過(guò)由標尺和指示器輔助讀數的數字或指示提供半數字示值。
顯示(指示)裝置這個(gè)術(shù)語(yǔ)也包括實(shí)物量具的指示器或定位裝置(如可變的電阻箱轉盤(pán))。但應注意,并不是所有的測量?jì)x器都帶有顯示裝置,例如有時(shí)實(shí)物量具用其標稱(chēng)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置,因為它不存在顯示示值的部件。
“提供示值記錄的測量?jì)x器部件”(6.14條)稱(chēng)為記錄裝置。記錄裝置是測量?jì)x器輸出部分中提供示值記錄的一套部件。通常記錄式測量?jì)x器帶有這一功能,它可以通過(guò)記錄裝置把量值記錄下來(lái)。例如廣泛應用于溫度測量的配熱電偶的自動(dòng)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(cháng)圖形的記錄紙、記錄筆和傳動(dòng)機構組成的記錄裝置,具有單點(diǎn)或多點(diǎn)記錄,也具有連續的離散記錄。在工業(yè)生產(chǎn)中工藝參數的自動(dòng)控制調節、進(jìn)行連續動(dòng)態(tài)測量、或隨著(zhù)不同時(shí)間工序參數進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化等測量活動(dòng)中,應用記錄裝置則更為必要。
二、測量?jì)x器的標尺
標尺是測量?jì)x器顯示裝置的重要組成部分,測量?jì)x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將直接影響到測量?jì)x器的準確度和可靠性。
1.標尺
測量?jì)x器的標尺是指“測量?jì)x器顯示裝置的部件,由一組有序的帶有數碼的標記構成”(6.18條)。標尺是測量?jì)x器顯示裝置中的一個(gè)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字,標注的數字可以是用被測量單位的,也可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(pán)可以有一個(gè)或多個(gè)標尺(如萬(wàn)用表),度盤(pán)可以是固定的也可以是活動(dòng)的,所以標尺也是可以固定的或活動(dòng)的。例如各種指示式電表、壓力表、溫度計、直尺、刻度量器等。標尺是確定測量?jì)x器示值大小的重要部件,因為測量?jì)x器的準確度主要由其示值的最大允許誤差來(lái)決定,因此標尺的準確性直接影響著(zhù)測量?jì)x器的準確度。是否所有測量?jì)x器都具有標尺,那不一定,關(guān)鍵決定于該測量?jì)x器是否有顯示(指示)裝置,是否有顯示示值的部件。通常只要帶有指示器的顯示(指示)裝置均帶有標尺。
指示器是指“顯示裝置的固定的或可動(dòng)的部件,根據它相對于標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件,這一部件可以是固定的也可以是可動(dòng)的,如何去確定示值呢?是由指示器相對于標尺標記的位置來(lái)確定的。通常指示裝置具有測量?jì)x器的標尺,標尺上帶有一組或多組有序的帶有數碼的標記,指示器正是在上述標記上的以確定其被測量值示值的固定或不動(dòng)的部件。例如指示式電流表、電壓表、動(dòng)圈式溫度測量?jì)x、百分表、千分表,其指示器就是可動(dòng)的指針;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面;如光點(diǎn)式檢流計其指示器就是可動(dòng)的光點(diǎn);對于記錄式測量?jì)x器,其指示器就是可移動(dòng)的記錄筆。也有固定的指示器,如人體秤、分度盤(pán),其指示器是固定的,而其標尺或度盤(pán)在轉動(dòng),又如常用的千分尺,微分筒是可轉動(dòng)的,而在固定套筒上相對微分筒棱邊的垂直線(xiàn)即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(xiàn),這就是固定的指示器。指示器和標尺是緊密相聯(lián)的,示值通過(guò)指示器在標尺上讀取或記錄。有時(shí)測量?jì)x器沒(méi)有標尺,如量塊、標準電阻、砝碼就只有標稱(chēng)值,并無(wú)顯示示值的部件。
2.標尺數碼
在指示裝置的標尺上,由一組有序的帶有數碼構成的標記稱(chēng)為標尺標記,通常標尺標記具有與量值對應關(guān)系的刻線(xiàn)、點(diǎn)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(guān)聯(lián)的一組有序數字”(6.29條)。標尺數碼是指標在標尺標記上的整組數字,這些數字通常對應于標尺標記所確定的被測量值,或是表示標尺標記的數字順序,這些數字是有序的。例如玻璃溫度計在標尺上標注的數字,彈簧壓力表在標尺上標注的數字,該標尺數碼就是以溫度單位和壓力單位表示的被測量值。有時(shí)一些多量程的標尺,其標尺數碼往往是一組順序的數字,如萬(wàn)用表,使用時(shí)其數碼要乘以一個(gè)常數才是被測量值。對于數字式測量?jì)x器,其顯示的數字就是標尺數碼。定義中所指“有序數字”,是說(shuō)明標尺數碼所標記的數字是有規律的,如用0,1,2,3……順序數字,或用0,2,4,6……等間隔數字等形式。帶有指示裝置的量具,自然也有標尺和標尺標記,如可變電阻箱。
3.標尺長(cháng)度
標尺長(cháng)度是指“在給定標尺上,始末兩條標尺標記之間且通過(guò)全部最短標尺標記各個(gè)中點(diǎn)的光滑連線(xiàn)的長(cháng)度”(6.19條)。標尺長(cháng)度就是沿指示的軌跡通過(guò),最短標尺中點(diǎn)的第一個(gè)標記(始端)與最末一個(gè)標記(末端)之間連線(xiàn)的長(cháng)度,此連線(xiàn)應通過(guò)全部最短標記的中點(diǎn),這根連線(xiàn)也可稱(chēng)為標尺基線(xiàn),它可能是實(shí)線(xiàn)(對直線(xiàn)標尺而言),如直尺、卡尺,也可能是虛線(xiàn)(對圓弧曲線(xiàn)、圓等標尺而言),如指示式電壓表、電流表、百分表。也可以是一條標尺基線(xiàn),對多量程的標尺也可能有多條標尺基線(xiàn),如萬(wàn)用表。標尺長(cháng)度以長(cháng)度單位表示,它與被測量單位或標在標尺上的單位無(wú)關(guān)。標尺長(cháng)度對測量?jì)x器的計量特性十分重要,因為它影響著(zhù)測量?jì)x器讀數誤差的大小。
4.標尺間距
標尺間距是指“沿著(zhù)標尺長(cháng)度的同一條線(xiàn)測得的兩相鄰標尺標記之間的距離”(6.22條)。標尺間距是沿標尺長(cháng)度的線(xiàn)段(即標尺基線(xiàn))所測量得到的任何兩個(gè)相鄰標尺標記之間的距離。它以長(cháng)度單位表示,而與被測量的單位和標在標尺上的單位無(wú)關(guān)。標尺間隔大,當然可以提高讀數的分辨力和準確可靠性,所以標尺間距決定著(zhù)讀數誤差和有無(wú)必要進(jìn)行內插讀數。
5.標尺分度
標尺分度是指“標尺上任何兩相鄰標尺標記之間的部分”(6.21條)。標尺分度主要說(shuō)明標尺分成了多少個(gè)可以分辨的區間,決定標尺分度得粗一點(diǎn),還是分得細一點(diǎn),標尺分度與量值無(wú)關(guān)。如某測量?jì)x器其兩相鄰標尺標記為1格,如果在這一相鄰標尺標記中間再加上一條短刻線(xiàn),則其標尺分度為1/2格,如果在這一格上加上9條短刻線(xiàn),則標尺分度為1/10格,分度得更細了。影響標尺分度的一個(gè)十分重要的因素是刻線(xiàn)寬度,當然刻線(xiàn)寬度與標尺間距也有關(guān)。有的測量?jì)x器如精密壓力表,則規定分度線(xiàn)寬度<0.2mm,對外殼直徑150mm壓力表其分度標尺外向弧全長(cháng)不少于300mm(即標尺長(cháng)度),其標尺間距要按300分格進(jìn)行分度??梢?jiàn)標尺分度等性能要求,將直接影響測量?jì)x器準確度,在我國計量檢定規程中需要充實(shí)這些內容。
6.標尺間隔(分度值)
標尺間隔(即分度值)是測量?jì)x器的一個(gè)十分重要的參數。在我國習慣上稱(chēng)為“分度值”。它是指“對應兩相鄰標尺標記的兩個(gè)值之差”(6.23條)。即兩個(gè)相鄰分度間的量值,標尺間隔(分度值)用標在標尺上的單位來(lái)表示,而與被測量的單位無(wú)關(guān)。但實(shí)際上大部分測量?jì)x器的分度值是以被測量單位表述,例如:長(cháng)度指示式量具百分表其分度值為0.01mm;千分表的分度值為0.001mm;體溫計的分度值為0.1℃。有的測量?jì)x器有幾個(gè)標尺,且其標尺間隔各不相同,則此時(shí)標尺分度值往往是指最小的標尺間隔。數字式測量?jì)x器的分度值,一般按最后一位數字的1/2表示。分度值影響著(zhù)測量?jì)x器的示值誤差,它和標尺分度數目一起,是有的測量?jì)x器劃分準確度等級的主要依據。
要注意標尺分度和標尺間隔(分度值)的區別,標尺分度是說(shuō)明如何確定標尺的數目和區間,而標尺間隔(分度值)是指兩相鄰標尺標記的兩個(gè)值之差,從上述可見(jiàn),這二者有一定關(guān)系,分度數目多了,其分度值就小了,它將會(huì )影響測量?jì)x器的準確度。
7.標尺的分類(lèi)
標尺按其特點(diǎn)和形式可分類(lèi)如下:
(1)線(xiàn)性標尺
即是指“在整個(gè)標尺中每個(gè)標尺間距與其對應的標尺間隔呈恒定比例關(guān)系的標尺”(6.24條)。線(xiàn)性標尺適用于在輸入、輸出關(guān)系呈線(xiàn)性的測量?jì)x器的指示裝置上,在整個(gè)標尺中其標尺間距與對應的分度值之比是相等的。當然這不等于要求標尺上的標尺間距和分度值處處相等。通常大多數標尺其間距和分度值是恒定的,這種線(xiàn)性標尺稱(chēng)之為規則標尺,是最常用的一種線(xiàn)性標尺,例如線(xiàn)紋尺、百分表等。
(2)非線(xiàn)性標尺
是指“在整個(gè)標尺中每個(gè)標尺間距與其對應的標尺間隔呈非恒定比例關(guān)系的標尺”(6.25條)。非線(xiàn)性標尺是一種各標尺間距與對應標尺間隔呈非常數比例關(guān)系的標尺,它相對于線(xiàn)性標尺而言。非線(xiàn)性標尺要求,測量?jì)x器指示裝置上的標尺,其標尺間距與分度值(標尺間隔)的比例關(guān)系,應與測量?jì)x器輸出與輸入的比例關(guān)系相適應。某些非線(xiàn)性標尺有專(zhuān)門(mén)的名稱(chēng),如對數標尺、平方律標尺,電動(dòng)系電流表和電壓表采用的就是平方律標尺,而聲級計采用的則是對數標尺。
(3)抑零標尺
是指“標尺范圍內不含零值的標尺”(6.26條)。有的測量?jì)x器被測量值遠離被測的零值,在使用中沒(méi)有必要包含零值的標尺值,這種無(wú)零值的標尺稱(chēng)為抑零標尺。例如體溫計其示值范圍為35℃~42℃,為無(wú)零值的抑零標尺;如測量范圍為25mm~50mm的千分尺,其標尺也可算為抑零標尺。但有的測量?jì)x器,如光學(xué)高溫計測量范圍為700℃~1500℃、1200℃~3000℃,但它具有零值,以便于日常調整機械零位;又如一等標準水銀溫度計,測量范圍為-30℃~+300℃,共由九支組成,每支測量范圍為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,則這些標尺雖然零值標尺不用于日常測量,但也不應算抑零標尺。
(4)擴展式標尺
是指“標尺范圍的一部分所占的標尺長(cháng)度,不成比例地大于其他部分的標尺”(6.27條)。有的測量?jì)x器為了提高測量的準確度,往往把某一部分標尺加以擴大,加大其標尺間距,當然同時(shí)要壓縮一部分其他標尺間距,這種擴展后的標尺稱(chēng)為擴展式標尺。例如在高溫鹽浴爐測溫中,通常輻射高溫計配帶有自動(dòng)指示調節控制的電子電位差計進(jìn)行測量,為了提高其控溫準確度,則把儀表的測量范圍改為1100℃~1300℃,仍具有零位,擴大了標尺間距,從而提高了控溫的靈敏度。
(5)度盤(pán)
度盤(pán)是指“載有一個(gè)或幾個(gè)標尺的固定的或可動(dòng)的顯示裝置部體”(6.28條)。度盤(pán)是顯示裝置中顯示示值的部件,通常度盤(pán)上帶有一個(gè)標尺,但多量程或多參數測量?jì)x器的度盤(pán)上則帶有多個(gè)標尺。有的測量?jì)x器的度盤(pán)是固定的,可以讓指示器沿著(zhù)度盤(pán)的標尺移動(dòng),如常用的電流表、電壓表、壓力表、百分表、天平等;有的度盤(pán)是可動(dòng)的,則將指示器固定,而讓度盤(pán)上帶的標尺相對于指示器運動(dòng),如人體秤就屬于此類(lèi)情況。度盤(pán)形狀其形式也很多,有直線(xiàn)的,有平面的,圓柱形的,圓錐形的,在某些光學(xué)儀器上,平面圓形的度盤(pán)往往叫做分度盤(pán),而對于圓柱或圓錐形狀的度盤(pán)稱(chēng)為分度筒。在數字指示裝置中,帶有數碼的鼓輪即相當于度盤(pán),它可以相對于固定的指示器窗口進(jìn)行轉動(dòng)。
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三、示值范圍、標稱(chēng)范圍、測量范圍和量程
范圍的概念在測量?jì)x器中十分重要,如測量范圍就是測量?jì)x器的主要特性之一,它確定了測量?jì)x器被使用的范圍,直接關(guān)系到測量?jì)x器的準確度,而其它如示值范圍、標稱(chēng)范圍、量程也將會(huì )對確定或計算測量?jì)x器的準確度或其最大允許誤差等參數直接相關(guān)。
1.示值范圍
示值范圍是指“極限示值界限內的一組值”(6.20條)。即指測量?jì)x器在顯示裝置上其最大與最小示值的范圍。對于模擬式測量?jì)x器而言,示值范圍也就是其標尺范圍,即由顯示裝置標尺上始末兩端標記之間所指示的標尺值的范圍。示值范圍可以用標在顯示器標尺上的單位來(lái)表示,而與被測量的單位無(wú)關(guān),通常用其上下限范圍來(lái)表述。例如:用熱電偶測溫,其指示儀表示值范圍為溫度單位,而其被測量是熱電動(dòng)勢毫伏值,如上限為1000℃,下限為0℃,則示值范圍為0℃~1000℃;如日常使用的度盤(pán)秤示值范圍為0~4kg;如一支下限為-20℃,上限為+50℃的玻璃溫度計,則其示值范圍為-20℃~+50℃;有的測量?jì)x器有幾個(gè)示值范圍,如100kN萬(wàn)能材料試驗機中就有0~20kN、0~50kN、0~100kN三個(gè)示值范圍;對于數字式顯示的測量?jì)x器,則其示值范圍按顯示器上的單位由數字位數來(lái)決定。
2.標稱(chēng)范圍
標稱(chēng)范圍是指“測量?jì)x器的操縱器件調到特定位置時(shí)可得到的示值范圍”(7.1條)。定義中特別強調標稱(chēng)范圍是操縱器件調到特定位置時(shí)可得到的示值范圍,這說(shuō)明此時(shí)的示值范圍是與測量?jì)x器的整體所聯(lián)系的,由于和操縱器體調到特定位置有關(guān),所以該范圍和標注的量值有關(guān),實(shí)際上是指測量?jì)x器在被指示的量值可得到的標稱(chēng)值范圍,通常標稱(chēng)范圍以被測量的單位表示,當然也可以是用于計算被測量的其它量表示。例如一臺萬(wàn)用表,把操縱器件調到×10V一檔,其標尺上下限數碼為0~10,則其標稱(chēng)范圍為0V~100V。一支玻璃溫度計,其標尺下限示值為-30℃,其上限值為+80℃,則此溫度計的標稱(chēng)范圍為-30℃~+80℃。標稱(chēng)范圍通常用它的下限和上限表明。把標稱(chēng)范圍的下限稱(chēng)為最小值,把標稱(chēng)范圍的上限稱(chēng)為最大值,當下限為零時(shí),標稱(chēng)范圍一般用其最高值來(lái)表示,如0V~100V的電壓表,則其標稱(chēng)范圍為100V。
3.測量范圍
測量范圍是測量?jì)x器重要特性之一。它是指“測量?jì)x器的誤差處在規定極限內的一組被測量的值”(7.4條)。測量范圍也可稱(chēng)為工作范圍,它是指測量?jì)x器的誤差處于規定的極限范圍內的這一被測量值的范圍。即這一被測量值的最大值和最小值之差稱(chēng)為測量范圍,在這一規定的測量范圍內使用,其示值誤差就應處在允許誤差限內,如超出測量范圍使用,則示值誤差將超出允許誤差限。有些測量?jì)x器的測量范圍與其示值范圍、標稱(chēng)范圍相同,如體溫計、電壓表、壓力表、密度計等;而有的測量?jì)x器在下限,其相對誤差會(huì )急劇增大,如地秤,則它確定了一個(gè)能確保其示值誤差在規定極限內的示值范圍作為測量范圍;有時(shí)測量?jì)x器由于原理結構特點(diǎn),如光學(xué)高溫計以燈絲亮度比對進(jìn)行測溫,它能滿(mǎn)足允許示值誤差的標稱(chēng)范圍為700℃~3000℃,則700℃~3000℃為其測量范圍。測量范圍就是在正常工作條件下,能確保測量?jì)x器規定準確度的被測量值的范圍。
4.量程
量程是指“標稱(chēng)范圍兩極限之差的?!?7.2條)。量程是指標稱(chēng)范圍的上限即最大值減去其下限即最小值之差的模,這里所說(shuō)的模是指其絕對值。例如:溫度計下限為-30℃,其上限為+80℃,則其量程為|80-(-30)|即為110℃;某電壓表其標稱(chēng)范圍為100V,則其量程為|100-0|,即為100V,如標稱(chēng)范圍為-10V~+10V,其量程為20V。引入量程的概念,一個(gè)主要用途可以方便地來(lái)確定測量?jì)x器的引用誤差。引用誤差中需要確定一個(gè)儀器的特定值,該特定值一般稱(chēng)為引用值,通常量程就是這一引用值,例如有三塊準確度為1級的電壓表,其標稱(chēng)范圍分別為-10V~+10V、0V~20V、+10V~+30V,這時(shí)如按標稱(chēng)范圍去比較,會(huì )感到不得要領(lǐng),而用量程再去計算其引用誤差,則其引用誤差均為20V×1%=±0.20V,可見(jiàn)雖然標稱(chēng)范圍不同但其準確度是相同的。
這里必須正確區別示值范圍、標稱(chēng)范圍、測量范圍和量程的概念。示值范圍是指測量?jì)x器顯示(指示)裝置所顯示或指示最低值(即下限)到最高值(即上限)的范圍,對模擬式儀器而言,它可以稱(chēng)為標尺范圍,即對標尺所標注的示值而言,示值范圍用標在指示器上的單位表示,而不論被測量的單位如何。標稱(chēng)范圍是對包括標尺在內的整個(gè)測量?jì)x器而言,是指測量?jì)x器被指示的表明其特性或指導其使用量值的范圍,測量?jì)x器本身可得到的示值范圍。測量范圍是指能保證測量?jì)x器規定準確度滿(mǎn)足誤差在規定極限內的被測量值最小值(即下限)和最大值(即上限)間的范圍,即在允許誤差限內測量?jì)x器被測量值的范圍。量程是指標稱(chēng)范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(shí)其量值是相同的,有時(shí)則不同。如一支-30℃~+80℃的玻璃溫度計,則其示值范圍、標稱(chēng)范圍、測量范圍均為-30℃~+80℃是相同的。如一臺隱絲式光學(xué)高溫計其示值范圍為0~3200℃,而其測量范圍為800℃~3200℃,在不同的量程其標稱(chēng)范圍為800℃~1400℃、1200℃~2000℃、1800℃~3200℃,三者完全不同。有的測量?jì)x器示值范圍、測量范圍隨儀器的結構特點(diǎn)而不同,如千分尺其示值范圍為0~25mm,但千分尺的測量范圍可有0~25mm、25mm~50mm、50mm~75mm等;又如立式光學(xué)計的示值范圍為±0.1mm,但由于懸臂可沿立柱升降,故測量范圍可達180mm。
四、測量?jì)x器的工作條件
測量?jì)x器的性能與其使用的工作條件有關(guān),通常對以下三類(lèi)情況做了規定。
1.額定操作條件
額定操作條件是指“測量?jì)x器的規定計量特性處于給定極限內的使用條件”(7.5條)。額定操作條件就是指測量?jì)x器的正常工作條件。額定操作條件一般要規定被測量和影響量的范圍或額定值,只有在規定的范圍和額定值下使用,測量?jì)x器才能滿(mǎn)足規定的計量特性或規定的示值允許誤差值,滿(mǎn)足規定的正常使用要求。如工作壓力表測量范圍上限為10MPa,則其上限只能用于10MPa,如額定電流為10A的電能表,則其輸入電流不得超過(guò)10A。有的測量?jì)x器其影響量的變化對計量特性具有較大的影響,而隨著(zhù)影響量的變化會(huì )增大測量?jì)x器的附加誤差,則還需要規定影響量如溫度、濕度、振動(dòng)及其環(huán)境的范圍和額定值的要求。通常在儀器使用說(shuō)明書(shū)中應做出規定。在使用測量?jì)x器時(shí)搞清額定操作條件十分重要,只有滿(mǎn)足這些條件時(shí),才能保證測量?jì)x器其測量結果的準確可靠性。當然在額定的操作條件下,測量?jì)x器的計量特性仍會(huì )隨著(zhù)測量或影響量的變化而變化,但此時(shí)變化量的影響,仍能保證測量?jì)x器在規定的允許誤差極限內。
2.極限條件
極限條件是指“測量?jì)x器的規定計量特性不受損也不降低,其后仍可在額定條件下運行而能承受的極端條件”(7.6條)。這是指測量?jì)x器能承受的極端工作條件。經(jīng)這種極限條件后,測量?jì)x器其規定的計量特性不會(huì )受到損壞或降低,仍可在額定操作條件下進(jìn)行運行。極限條件應規定被測量和影響量的極限值。例如有些測量?jì)x器可以進(jìn)行測量上限10%的超載試驗,有的允許在包裝條件下進(jìn)行振動(dòng)的試驗,有的考慮到運輸、貯存和運行的條件,進(jìn)行-40℃~+50℃的溫度試驗或95%以上的濕度試驗,這些都屬于測量?jì)x器的極限條件,在經(jīng)受極限條件后,到規定的正常工作條件使用儀器仍能保持其規定的計量特性而不受影響和損壞。通常測量?jì)x器所進(jìn)行的型式試驗,其中有的項目就屬于是一種極端條件下對測量?jì)x器的考核。
3.參考條件
參考條件是指“為測量?jì)x器的性能試驗或為測量結果的相互比較而規定的使用條件”(7.7條)。這是指測量?jì)x器在性能試驗或進(jìn)行檢定、校準、比對時(shí)的工作條件,參考條件就是標準工作條件或稱(chēng)為標準條件。測量?jì)x器具有其本身的基本計量特性,如準確度、測量?jì)x器的最大允許誤差,以及其它特性,而這種特性是在有影響量的影響下考核其本身的性能,所以其工作條件應規定得更為嚴格,應對包括作用于測量?jì)x器的影響量的參考值或參考范圍做出明確規定。只有這樣,才能真正反映測量?jì)x器的計量性能和保證測量結果可比性。
開(kāi)展檢定、校準、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,當然不同的測量?jì)x器具有不同的要求,如紫外、可見(jiàn)、近紅外分光光度計,其檢定規程就規定:要求電源電壓變化不大于220V±22V,頻率變化不超過(guò)50±1Hz,室溫15℃~30℃,相對濕度小于85%,儀器不受陽(yáng)光直射,室內無(wú)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(chǎng)、強磁場(chǎng)的干擾等要求。測量?jì)x器的基本計量性能就是這種標準條件下所確定的。
必須正確區別額定操作條件、極限條件和參考條件的概念。前者是測量?jì)x器正常工作使用的條件,后者是確定測量?jì)x器本身計量性能所規定的標準工作條件,中者則是測量?jì)x器不受損失、不降低準確度所允許的極端條件,這三者是處于不同的要求所規定的不同的條件,當然參考條件要求最嚴,額定操作條件比較寬,而極端條件的范圍和額定值為最大。
五、測量?jì)x器的調整
調整是測量?jì)x器確保其具有正常性能、消除可能產(chǎn)生的偏差、適用于使用狀態(tài)必須要做的一種操作,在《通用計量術(shù)語(yǔ)及定義》中列入了兩個(gè)術(shù)語(yǔ),應正確理解并區分其概念。
1.測量?jì)x器的調整
它是指“使測量?jì)x器性能進(jìn)入適于使用狀態(tài)的操作”(6.3條)。調整是為了確保測量?jì)x器的準確度,使適于使用狀態(tài)必須要做的一種操作。測量?jì)x器由于示值的失準或長(cháng)期存放,長(cháng)途運輸,或者搬運、沖擊以及由于儀器本身的不穩定,將失去其原有的正常性能,或者由于新的測量?jì)x器使用前的安裝,使用中要開(kāi)展周期性校準或檢定或要進(jìn)行修理等,均要求其性能能恢復和達到適于正常使用狀態(tài)要求,這種操作稱(chēng)為調整。例如在測量?jì)x器的檢定或修理過(guò)程中的調整,如示值誤差超過(guò)了最大示值允許誤差,則可以通過(guò)標尺的移動(dòng)或調整傳動(dòng)機構來(lái)進(jìn)行調整,或對使用中的儀表進(jìn)行放大比及靈敏度調整,或儀器安裝過(guò)程中的水平調整等。調整的方式可以是自動(dòng)的、半自動(dòng)的或手動(dòng)的,有的測量?jì)x器為了加強法制管理,調整后要進(jìn)行封印,“測量?jì)x器的調整”這一術(shù)語(yǔ)在日常使用時(shí)又簡(jiǎn)稱(chēng)調整。
2.測量?jì)x器的使用者調整
它是指“可由使用者做的調整”(6.31條)。測量?jì)x器的使用者調整是指可由使用者進(jìn)行的調整操作,可簡(jiǎn)稱(chēng)使用者調整。其目的是為了確保測量?jì)x器使用中的準確度。有的是屬于儀器本身的不穩定性,產(chǎn)生慢變化,有的是經(jīng)過(guò)運輸振動(dòng)產(chǎn)生的偏差,有的是屬于需要正常安裝,有的是儀器說(shuō)明書(shū)中已做了規定在使用前需進(jìn)行調整的內容,它強調了“使用者”,故凡允許使用者進(jìn)行調整的均屬于這一范疇,最常用的是零位調整,其操作應嚴格按儀器說(shuō)明書(shū)規定進(jìn)行。以上二者的區別為前者是廣義的,后者是狹義的。