主题:【讨论】精度precision、准确度accuracy和分辨率resolution基本概念和应用

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        在各种物理量测试仪器的测试能力评价中常会用到精度、准确度和分辨率这些传统参数,这些参数非常容易混淆而带来理解上的混乱甚至认识误区。用下面的靶图对这三个参数进行描述有助于澄清对测量的真正理解。

1. 精度(Precision)
        精度通常可以理解为重复性,它定义为在相同测量条件下对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。这个“一致性”是定量的,可以用重复性条件下对同一量进行多次测量所得结果的分散性来表示。而表示测量结果分散性的量,最为常用的是标准偏差。
        重复性条件包括五个内容,就是在尽量相同的条件下,包括程序、人员、仪器、环境等,以及尽量短的时间间隔内完成重复测量任务。这里的“短时间”可理解为:保证前四个条件相同或保持不变的时间段,它主要取决于人员的素质、仪器的性能以及对各种影响量的监控。从数理统计和数据处理的角度来看,在这段时间内测量应处于统计控制状态,即符合统计规律的随机状态。通俗地说,它是测量处于正常状态的时间间隔。重复观测中的变动性,正是由于各种影响量不能完全保持恒定而引起的。
2. 准确度(Accuracy)

        准确度定义为测量结果与被测量真值之间的一致程度。在可计量溯源情况下这个“一致程度”是定量的,而在无计量溯源情况下则是定性的。
        关于准确度是一个定性概念的问题,可以从三个方面理解:
        (1)被测量真值一般是指计量部门可溯源的测量值。对于无法计量溯源的被测量,真值仅是一个理想化的难以操作的概念,在这种情况下不可能准确而定量地给出准确度的值。
        (2)传统的误差理论认为准确度是系统误差与随机误差的综合,而对它们的合成方法,国际上一直没有统一。
        (3)习惯上所说的准确度其实表示的是不准确的程度,但人们又不愿意用贬意的称谓,而宁可用褒意的称谓。因此在表示准确度高时,准确度的值却是更小。这样当准确度小于1%时,究竟是表示误差小于1%,还是误差大于1%?有时让人搞不明白引入准确度概念的必要性。
3. 分辨率(Resolution)
        分辨率表示测量装置可以识别的测量值的最小增量。如果测量仪表的输入量从某个任意非零值缓慢地变化(增大或减小),在输入变化值Δ没有超过某一数值以前,该仪表指示值不会变化,但当输入变化值Δ超过某一数值后,该仪表指示值发生变化。这个使指示值发生变化的最小输入变化值称为仪表的分辨率。分辨率显示仪表能够检测到被测量最小变化量的本领。一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格数值的一半。数字式仪表的分辨率规定为最后一位的数字。
4. 结论
        通过以上精度、准确度和分辨率三个参数的定义,可以澄清以下实事:
        (1)分辨率高完全不等于精度和准确度高,很多仪器厂商经常会用分辨率高来混淆是非标榜自己仪器的测试能力,分辨率再高,如果精度和准确度不高,测量仪器的测量误差还是会很大。
        (2)精度高,但仪表本身可能存在较大的系统误差,会造成准确度不一定高。反之,如果准确度高,精密度也不一定高。


        (3)针对测量仪器的测试能力,需要对以上三个指标一起评价,最好是对可计量溯源有真值的物理量进行测量来评价仪器测量的精度和准确度。
        (4)测量仪器分辨率的评价并不是简单的一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格数值的一半,或数字式仪表的分辨率规定为最后一位的数字。而要设法实现测量值的最小增量来观测测量仪器指示值是否会发生改变。
        (5)针对测量仪器验收,所进行的技术指标考核首先就是进行重复性测量,由此来确定仪器的测量精度,然后采用计量校准过的物理量或标准材料进行准确度考核。分辨率考核一般很难实现,但如果有测量仪器有分辨率指标,则需要仪器厂家出示分辨率考核的试验报告,确认测量值最小增量是多少且如何实现。
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所以仪器的验收需要的标准规程,这样才能具有可比性和说服力。
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