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Jarkko Ruonala
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Jarkko Ruonala

产品经理

Vaisala

工业制造和流程
beplay充值的钱可以工业测量

测量设备的质量通常通过一个简单的问题评估:测量的准确性如何?尽管这个问题似乎很简单,但答案可能并不总是如此。选择最合适的测量工具需要了解导致测量不确定性的因素。反过来,这提供了对规范中所述的内容的理解,而不是什么。

测量的性能由其动力学(测量范围,响应时间),准确性(重复性,精度和灵敏度)和稳定性(对衰老和恶劣环境的公差)定义。其中,准确性通常被认为是最重要的品质。它也是最难指定的之一。

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灵敏度和准确性

测量输出变化与参考值的变化之间的关系称为灵敏度。理想情况下,这种关系是完全线性的,但实际上所有测量都涉及一些不完美或不确定性。

图1:可重复性

图2:传输功能

图1:测量值与参考值的协议通常简单地称为“准确性”,但这是一个模糊的术语。指定的精度通常包括可重复性,这是仪器在恒定条件下重复测量时提供相似结果的能力。(图1)但是,它可能包括滞后,温度依赖性,非线性和长期稳定性。仅重复性通常是测量不确定性的较小来源,如果准确性规范不包括其他不确定性,则可能会给测量的实际性能提供错误的印象。

图2:测量值和已知参考文献之间的关系通常称为转移函数。(图2)调整了测量时,该关系会通过已知的校准参考进行微调。理想情况下,传输函数在整个测量范围内是完美的线性,但是实际上,大多数测量值涉及敏感性的变化,具体取决于测量的大小。

图3:非线性

图4:磁滞

图3:这种不完美被称为非线性。(图3)通常在测量范围的极端强调这种效果。因此,检查准确性规范是否包括非线性,以及是否为完整测量范围指定准确性。如果不是这样,这会使人们有理由怀疑极端的测量准确性。

图4:滞后是测量灵敏度的变化,取决于测量变量的变化方向。(图4)在某些湿度传感器的情况下,这可能是测量不确定性的重要原因,这些湿度传感器是由与水分子密切键合的材料制造的。如果指定的精度没有指示是否包括滞后,则该测量不确定性的来源将被未指定。另外,如果仅在一个方向上进行校准序列,则在校准期间将看不到磁滞的效果,并且如果从规范中省略了滞后,也不可能知道测量中的滞后水平。Vaisala薄膜聚合物传感器具有可忽略不计的滞后,并且始终包含在指定的准确性中。

温度和压力等环境条件也会影响测量的准确性。如果未指定温度依赖性并且工作温度发生显着变化,则可重复性可能会受到损害。可以针对全工作温度或特定,有限或“典型”操作范围提供规范。以这种方式表达的规格使其他温度范围未指定。

稳定性和选择性

由于老化,测量装置的灵敏度可能会随着时间而变化。在某些情况下,这种影响可能会因化学物质或其他环境因素的干扰而加速。如果未指定长期稳定性,或者制造商无法为典型的校准间隔提供建议,则规范实际上仅表示校准时的准确性。敏感性的缓慢变化(有时称为漂移或蠕变)是有害的,因为它可能很难观察,并且可能在控制系统中引起潜在问题。

选择性定义为仪器对实际测量和实际测量因素的变化的不敏感性。例如,在包含某些化学物质的大气中进行的湿度测量可能会受到影响,因此测量实际上受化学物质的影响。这种效果可能是可逆的或不可逆的。对某些化学物质的反应可能非常慢,并且对化学物质的这种交叉敏感性很容易与漂移混淆。具有良好选择性的仪器不受实际测量和实际测量因素的变化的影响。

校准和不确定性

如果测量读数偏离参考,则可以纠正仪器的灵敏度。这被称为调整。在某个点进行的调整称为偏移校正;两点调整是偏移和增益(灵敏度)的线性校正。如果必须在多个点进行测量,则可能表明测量中的线性差,必须通过非线性多点校正来补偿。另外,如果调整点与校准点相同,则调整点之间的测量质量仍未得到验证。

调整仪器后,对其进行校准以验证其准确性。校准有时与调整混淆,意味着将测量值与已知参考(称为工作标准)进行比较。工作标准是可追溯性链中的第一个元素,这意味着一系列校准和引用到主要标准。尽管相互校准的许多仪器相互校准可能是准确的(高精度),但如果未指定校准不确定性,则无法验证有关主要标准的绝对精度。

校准的可追溯性意味着,已知并有专业记录的且具有专业记录的测量,参考和相关的不确定性链。这允许计算校准参考的不确定性和仪器准确性的确定。

什么是“足够准确”?

选择测量仪器时,有必要考虑所需的准确性水平。例如,在调整相对湿度的标准通风控制应用中,±5%RH可能是可以接受的。但是,在诸如冷却塔控制之类的应用中,需要更准确的控制和较小的边距以提高工作效率。

当测量用作控制信号时,可重复性和长期稳定性(精度)很重要,但是与可追溯参考的绝对准确性不那么显着。在动态过程中尤其如此,在动态过程中,温度和湿度的变化很大,测量的稳定性(而不是绝对精度)至关重要。

另一方面,如果使用测量来验证实验室内的测试条件是否与其他实验室相当,则校准的绝对准确性和可追溯性至关重要。这样的准确性要求的一个示例是在标准的TAPPI/ANSI T402中 - 标准条件和测试纸张,板,纸浆握手和相关产品,该纸张在纸张测试实验室中定义了测试条件为23±1,0°C和50±2%RH。如果测量的指定准确性是例如±1.5%RH,但校准不确定性为±1.6%RH,与主要校准标准有关的总不确定性将超过规范,并且执行的分析(很大程度上取决于测试设施内的环境湿度)不会是可比的而且不可能确认分析是在标准条件下进行的。

仅准确性规范,没有有关校准参考不确定性的信息,就会使仪器的绝对准确性不确定。

Vaisala为基于国际标准,科学测试方法和经验数据提供专业和全面的规格而感到自豪。对于客户来说,这意味着全面可靠的信息,可以支持他们做出正确的产品选择。

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图5:在三个不同品牌的高准确性湿度发射器的规格中比较精度信息

选择乐器时要问的问题

指定的准确性是否包括所有可能的不确定性:可重复性,非线性,滞后和长期稳定性?

指定的精度是否涵盖了完整的测量范围,还是准确规范的范围有限?规范中的温度依赖性是在准确性规范中定义的温度范围吗?

制造商是否能够提供适当的校准证书?证书是否包括有关校准方法,所使用的参考文献和专业计算的参考不确定性的信息?证书是否包括一个以上或两个校准点,整个测量范围是否涵盖?

是给出校准间隔的建议,还是精度规范中的长期稳定性?在预期的操作环境中需要哪些选择性?制造商是否能够提供有关该仪器对预期环境和应用的适用性的信息?

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Jarkko Ruonala

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Jarkko Ruonala是Vaisala工业测量的产品经理。beplay充值的钱可以他具有自动化,仪器和过程分析仪的背景。他拥有芬兰Oulu大学工业工程和管理理学硕士学位。

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