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测试仪器的
正确操作
鲁仁山
2006.3.6
一.测试仪器简介
1.定义
在一定的条件下,能向人们提供被测量的数值的装置.
2.量的基本单位
a.长度—米(m)
b.质量—千克或公斤(kg)
c.时间—秒(s)
d.电学—安培(A)
一.测试仪器简介
e.热学—开尔文(K)
f.光学—坎德拉(cd)
g.物质的量—摩尔(mol)
以上是最基本的单位量,其他所有单位量均是由这几个量推导出来的.
如:力的单位牛顿(N)=千克(kg)*米(m)/二次方秒(s2 )
一.测试仪器简介
3.计量学分类
计量学一般将观测量分为以下几个种类
a.长度量,又称几何量
b.力学
c.热学,又称温度计量
d.光学
一.测试仪器简介
e.时间与频率
f.电磁学
g.无线电
h.化学辐射
i.标准物质等
4.测试仪器的分类
按照测试仪器的数值显示方式可分为:
a.指示式—预先将数值设置好,测量时通过指针或游标所指定的位置,来表示被测量的数值.
一.测试仪器简介
b.显示式—通过一定的装置,将测得的数值直接用数字的形式表示出来.
按照测量方法来分:
a.手动式—即测量的过程完全由人操作控制.
b.半自动式—测量过程部分由人操作,部分由测量设备自动完成.
c.自动式—测量过程由测量设备自动完成.
二.有关测量的常用术语
1.测量
通过一系列的活动,获得观测量的量值的过程.
2.测量设备
在一定的条件下,能向人们提供被测量的数值的装置.
3.真值—观测量的实际值,这是一个理想值,是人们假设的一个值,实际无法被测量到.
4.观测值(实测值)—通过测量设备所观测到的值.
5.误差(绝对误差)
观测值与观测量的实际值(真值)之间的差.
二.有关测量的常用术语
6.相对误差
绝对误差与真值的比值,这是描述测量设备的一个重要指标.它的绝对值通常定义为准确度.
7.准确度
准确度实际描述的是测量设备的不准确程度,它是相对误差的绝对值,一般用百分比来表示,但通常人们只说分子部分.
二.有关测量的常用术语
如:一个测量设备的准确度为0.5,则表示该测量设备的准确度为0.5%,也就是说它的相对误差是± 0.5%.
一般将电工仪表的准确度划分为7级:
a.0.1级—一般作为高精度测量,或作为标准表.
b.0.2级—一般作为高精度测量,或作为标准表.
c.0.5级—一般作为高精度测量.
d.1.0级—一般作为精度要求较高的测量.
二.有关测量的常用术语
e.1.5级—一般作为价值较低指示性仪表.
f.2.5级—一般作为价值较低指示性仪表.
g.5.0级—一般仅起指示作用,不提供数值.
8.量程
是指测量设备正常工作或显示的范围.
9.有效量程
测量设备提供有效数值的那一段范围.
二.有关测量的常用术语
10.最大允许误差
测量设备误差的上限.
11.灵敏度
能使测量设备响应的最小值.
12.分度值
测量设备能观测的最小值,一般为刻度值的1/2.
二.有关测量的常用术语
13.响应速度
从观测量发生变化到测量设备响应的这段时间.
14.阻尼
防止测量设备因灵敏度过高,响应速度过快而引起自身的振荡的一种装置.
15.飘移
测量设备因环境温度的变化而引起测量的准确度发生变化.
二.有关测量的常用术语
16.重复性
测量设备在测试条件不发生变化的情况下,对同一个观测量测试结果之间的一致性.
17.再(复)现性
测量设备在测试条件发生变化的情况下,对统一个观测量测试结果之间的一致性.
18.测量能力指数Mcp
测量设备能真实反映观测量真值的能力.
二.有关测量的常用术语
计算方法如下:
Mcp= TU-TL /6σ
式中:Mcp为剂量能力指数
TU 为观测量的误差上限
TL为观测量的误差下限
σ为测量设备的准确度
19.GR&R
一种简单确定测量设备重复性和再现性的方法.
二.有关测量的常用术语
20.检定
根据国家或地方政府计量管理部门颁布的计量检定规程,对测量设备的计量特性做一个全面的评定.
检定具有法律效力,可分为强制性检定和非强制性检定.
21.校准
根据一定的技术规范,对测量设备的准确度做一个评定.
二.有关测量的常用术语
校准也具有一定的法律效力,但没有检定那样有强制性和非强制性的区别.
22.溯源
从现场的工作测试设备所得出的量值可以向上追溯到国家的最高计量基准的过程.
23.修正值
将实测值修正为真值的那个数值,它与误差是互为相反数的关系.
三.测试设备的选择
选择测试设备并不是准确度,灵敏度,响应速度,重复性,再现性,飘移等计量指标越高越好,选择不当,不但会造成资源浪费,测试成本的增加,而且还有可能得不到预期的效果,因此要合理的选择测试设备.
选择测试设备一般要遵循以下几个原则:
1.选择合适的量程
测试设备的量程是测试设备一个很重要的计量特性,这关系到你选用的测试设备能否正常工作和准确观测.
三.测试设备的选择
量程分为工作量程和有效量程,工作量程仅代表测试设备在这个范围力能正常工作,不代表它能向你提供准确的数据,只有在有效量程内,测试设备才能向你提供较为准确的测试数据.
选择量程时,数学上常用的黄金法则非常有效.也就是说,你所需观测的值约为量程的60%为宜(0.618).
三.测试设备的选择
2.合理的选择准确度
选择测试设备并不是准确度越高越好,准确度越高,意味著测试设备的价格越昂贵.如果选择准确度不和量程有机的结合起来,有时准确度高的测试设备得到的测试结果准确性反而不高,误差也会增大.
例如:要测试一个40V的电压,现在有两种电压表供你选择,一种是量程为0~50V,准确度为1.0,另一种是0~250V,准确度为0.5,请问你应当选择那一种
三.测试设备的选择
一般人都认为应当选择准确度高的测试设备,那我们才能得到更准确的测量结果.其实不然,请看下面的计算分析结果,你再下结论.
量程为0~50V,准确度为1.0的电压表,它的测试误差为:
50*1.0%=0.5V
量程为0~250V,准确度为0.5的电压表,它的测试误差为:
250*0.5%=1.25V,为那一种表的2.5倍,结论不言自明.
三.测试设备的选择
3.合理的选择灵敏度和响应速度
选择测试设备不要一味的追求很高的灵敏度和响应速度,过高的灵敏度和响应速度会造成测试设备的自身振荡,无法提供测试结果.在有些测试设备中,为了防止出现这种现象,特别的增加了阻尼系统.
4.合理的选择飘移
飘移是测试设备稳定性的指标之一,选择时应尽量选择飘移较小的测试设备,这样测试设备在使用时受环境的影响就比较小.
三.测试设备的选择
5.重复性和再现性的选择
测试设备的重复性和再现性是测试设备稳定性的重要特徵,重复性和再现性差的测试设备提供的数据离散性较大,一般不会成正态分布,保证能力也较差.因此在选择测试设备时,应尽量选择重复性和再现性较好的测试设备.
6.计量能力指数的确定
计量能力指数是反映测试设备准确提供测试数据能力的一个指标,一般要求Mcp在1.33和1.67之间较为理想,过高或过低都会对测试产生不利的影响.
三.测试设备的选择
7.其他方面
a.要考虑测试设备使用环境的要求,如,有的测试设备要求水平放置,有的却要垂直放置,有的对温湿度,海拔高度都有要求等.
b.要考虑测试设备对测试参数的特性要求,如有的测试设备只能观测高频信号,有的只能观测低频信号等.
c.要考虑测试设备的抗干扰能力,安全防护能力等方面的要求.
d.要考虑测试设备的可操作性.
三.测试设备的选择
e.要考虑测试设备与其他测试设备兼容配套的要求.
f.要考虑测试设备检定或校准方面的要求.
四.测试设备的使用与维护
1.使用前的准备
a.对测试设备的完善性进行检查,如测试设备有无损坏,配附件有无缺损,有无安全防护措施.
b.检查测试设备的使用条件是否得到满足,如环境的温湿度,使用场所或安装位置是否符合规定.
c.确认需要观测的测量参数是否与测试设备相适应,电源电压,频率是否与测试设备要求的相同.
d.利用点检工治具对测试设备进行日常点检.
e.仔细阅读测试设备的使用手册或作业指导书.
四.测试设备的使用与维护
2.使用过程中
a.测试时要确保人身安全,如果是电磁学和无线电方面的仪器,要注意防止电击伤害,如果是热学方面的测试设备要防止烫伤,灼伤或火灾危险等.
b.测试时,要注意量程选择正确,连接和设置无误.
c.要按照顺序开启测试设备.
d.测试过程中,应密切注意测数设备的运行动态,出现异常或危险情况,应立即停止测试作业,关掉测试设备的电源,气源,热源,水源等,遇到自己不.
四.测试设备的使用与维护
能处理的紧急状态,应在关掉一切源后,迅速离开现场寻求其他人员的支援和帮助
e.测试设备在测试过程中,如果出现失准或故障不能正常运行时,应立即停止测试,立即向仪校或计量管理部门反映,请相关人员确认测试设备是否出现故障.待故障确认排除或更换新的测试设备后才能继续进行测试.
f.测试设备在测试过程中应防止受到冲撞,剧烈震动,温度变化起伏很大,强磁场等影响测试的情况出现.
四.测试设备的使用与维护
3.测试结束后
a.测试设备使用结束后,要按照顺序关掉一切源.一般先关掉被测的物品,然后再关掉测试设备,最后关掉总源.开启则相反.
b.将测试设备恢复到使用前的原样,并按规定做好测试设备的润滑,防护等保养工作.将工作台面整理清爽,工作场所打扫乾净.
c.对较长时间不用的测试设备,应定期的进行保养维护,并进行相应的测试作业,防止测试设备因长期放置而引起部分功能失效.
五.测试设备的管理
1.测试设备要建立管理台帐和档案.包括测试设备的名称,规格型号,准确度等级,出厂编号,资产编号,制造厂名称,出厂日期,购买或验收日期,起用日期,使用部门或安装地点,责任人,使用说明书,合格证或校准报告,检定证书,验收报告,维修纪录等资料.
2.测试设备要建立周期检定或校准计划.
a.测试设备应按照国家的规定将强制检定和非强制检定分类.国家计量法规定以下几种属於强制检定的测试设备:
五.测试设备的管理
1)企事业单位内的最高工作计量标准测试设备;
2)社会上公用的,负责本地区量值传递的最高计量标准测试设备;
3)用於贸易结算,安全防护,医疗卫生和环境检测的测试设备.
强制检定的测试设备,使用者必须到当地县级以上的政府计量管理部门进行等级备案,进行定点定周期的强制检定,使用者不得自行检定和校准.
五.测试设备的管理
非强制检定的测试设备由使用者自行确定周期,依法管理,现在非强制检定的测试设备都以校准管理为主.
b.应对测试设备进行分类管理
一般均采用ABC分类管理法,分类原则如下:
A类测试设备:强制检定的测试设备,价值非常昂贵的测试设备,对产品品质影响很大的测试设备.
B类测试设备:价值较高的测试设备,对产品品质有一定影响的测试设备.
五.测试设备的管理
C类测试设备:价值不高的测试设备,对产品品质基本上无影响的测试设备,不提供数据仅作指示用的测试设备,无法更换的一次性测试设备.C类设备一般采取仅在验收时作校准或凭制造厂的出厂合格证作免校处理,规定使用年限到时更换,或用坏后报废.
c.对於AB两类设备在确定检定或校准周期时,除了强制检定的测试设备外,检定或校准周期应根据使用频率确定,使用频率高的,周期相应的缩短,使用频率校低的,周期相应的延长,但最常不得超过过检计量检定规程规定的周期.
五.测试设备的管理
3.测试设备的动态管理
a.对在用的测试设备,要做到定点安置存放,定人维护保养.
b.对数量较多的同种类型的测试设备应准备1~2台备用设备,以免检定校准或发生故障是影响测试的正常进行.
c.对数量很少或仅为1台的测试设备,校准或检定时应事先於使用者进行沟通确认,尽量将检定或校准安排在不影响测试的时间.
d.仪校或计量管理人员应定期对在用的测试.
五.测试设备的管理
设备进行抽查.抽查一般采取以下方式:
1)比对法,用相同的测试设备同时测试同一个参数,查看它们之间差异是否很大,以确定测试设备是否正常.
2)金样法,用测试设备测试一个已标定(测量值)的标准样品,查看它们的误差是否在规定范围内.
3)GR&R法,该方法主要评估测设设备的重复性和再现性.重复性主要评估测试设备的随机误差,
五.测试设备的管理
再现性主要评估测试设备的系统性误差.该方法能全面的评估测试设备的测量性能,因此现在被广泛应用,但该方法耗时较长,成本也比较高.
GR&R结果的判定:
GR&R大於25%,系统不可用.
GR&R在10%和25%之间,系统勉强可用,但需要改善.
GR&R小於10%系统合格.
五.测试设备的管理
e.测试设备的封存,降级,停用,禁用,限制使用,报废都必须按规定办理相应的手续,并做好相应的标识.
封存—一般是指将长期不用的(通常超过1个校准或检定周期)测试设备封存起来不再使用.封存的设备起用时要重新作校准或检定.
降级—一般是指测试设备经校准或检定后,达不到原来标定的准确度,可以将为准确度较低的测试设备使用.降级使用应标明降低后的准确度等级.
五.测试设备的管理
停用—是指测试设备短时间内(通常不超过1个校准或检定周期)不再使用.停用可以随时起用,而且不需要重新校准或检定.
禁用—是指测试设备已失效或超过校准检定周期,不可继续使用.禁用测试设备提供的测试数据一般被认为是无效数据.
限制示用—是指测设备某部分功能已丧失.限制用的测试设备要标明限制使用的范围,并且可用的不纷纷必须经过校准或检定合格.
五.测试设备的管理
报废—是指完全失去使用价值或无法修复的测试设备.报废的测试设备不得重新投入使用.
4.内部校准
企业可以建立计量标准器,实行内部自校,以降低企业成本,但内校应满足下列要求:
a.人员
从事测试设备校准的人员必须通过当地县级以上政府的计量管理部门专业培训考核,获得相应的校准资格证书,在企业内部开展证书规定项目的校准,超过证书规定的范围开展校准
五.测试设备的管理
活动,或在企业外部开展校准活动一律无效.
b.标准器
一般来说用於校准或检定其他测试设备的标准器,其准确度等级至少是被校准或检定测试设备的3倍,此时可以不考虑标准器的误差.否则,标准器的误差必须合成进去.
标准器一般要作为强制检定处理.
c.环境要求
一般要求有温湿度控制,温度为20±2℃ ,湿度为50% ±10%.如果环境条件无法满足,则需要考虑温度的影响.
谢谢大家