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測試儀器的 正確操作. 魯仁山 2006.3.6. 一 . 測試儀器簡介. 1. 定義 在一定的條件下 , 能向人們提供被測量的數值的裝置 . 2. 量的基本單位 a. 長度 — 米 (m) b. 質量 — 千克或公斤 (kg) c. 時間 — 秒 (s) d. 電學 — 安 培 (A). 一 . 測試儀器簡介. e. 熱學 — 開爾文 (K) f. 光學 — 坎德拉 (cd) g. 物質的量 — 摩 爾 (mol) 以上是最基本的單位量 , 其他所有單位量均是由這幾個量推導出來的 .
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測試儀器的正確操作 魯仁山 2006.3.6
一.測試儀器簡介 • 1.定義 • 在一定的條件下,能向人們提供被測量的數值的裝置. • 2.量的基本單位 • a.長度—米(m) • b.質量—千克或公斤(kg) • c.時間—秒(s) • d.電學—安培(A)
一.測試儀器簡介 • e.熱學—開爾文(K) • f.光學—坎德拉(cd) • g.物質的量—摩爾(mol) • 以上是最基本的單位量,其他所有單位量均是由這幾個量推導出來的. • 如:力的單位牛頓(N)=千克(kg)*米(m)/二次方秒(s2 )
一.測試儀器簡介 • 3.計量學分類 • 計量學一般將觀測量分為以下幾個種類 • a.長度量,又稱幾何量 • b.力學 • c.熱學,又稱溫度計量 • d.光學
一.測試儀器簡介 • e.時間與頻率 • f.電磁學 • g.無線電 • h.化學輻射 • i.標準物質等 • 4.測試儀器的分類 • 按照測試儀器的數值顯示方式可分為: • a.指示式—預先將數值設置好,測量時通過指針或游標所指定的位置,來表示被測量的數值.
一.測試儀器簡介 • b.顯示式—通過一定的裝置,將測得的數值直接用數字的形式表示出來. • 按照測量方法來分: • a.手動式—即測量的過程完全由人操作控制. • b.半自動式—測量過程部分由人操作,部分由測量設備自動完成. • c.自動式—測量過程由測量設備自動完成.
二.有關測量的常用術語 • 1.測量 • 通過一系列的活動,獲得觀測量的量值的過程. • 2.測量設備 • 在一定的條件下,能向人們提供被測量的數值的裝置. • 3.真值—觀測量的實際值,這是一個理想值,是人們假設的一個值,實際無法被測量到. • 4.觀測值(實測值)—通過測量設備所觀測到的值. • 5.誤差(絕對誤差) • 觀測值與觀測量的實際值(真值)之間的差.
二.有關測量的常用術語 • 6.相對誤差 • 絕對誤差與真值的比值,這是描述測量設備的一個重要指標.它的絕對值通常定義為準確度. • 7.準確度 • 準確度實際描述的是測量設備的不準確程度,它是相對誤差的絕對值,一般用百分比來表示,但通常人們只說分子部分.
二.有關測量的常用術語 • 如:一個測量設備的準確度為0.5,則表示該測量設備的準確度為0.5%,也就是說它的相對誤差是± 0.5%. • 一般將電工儀表的準確度劃分為7級: • a.0.1級—一般作為高精度測量,或作為標準表. • b.0.2級—一般作為高精度測量,或作為標準表. • c.0.5級—一般作為高精度測量. • d.1.0級—一般作為精度要求較高的測量.
二.有關測量的常用術語 • e.1.5級—一般作為價值較低指示性儀表. • f.2.5級—一般作為價值較低指示性儀表. • g.5.0級—一般僅起指示作用,不提供數值. 8.量程 是指測量設備正常工作或顯示的範圍. 9.有效量程 測量設備提供有效數值的那一段範圍.
二.有關測量的常用術語 • 10.最大允許誤差 • 測量設備誤差的上限. • 11.靈敏度 • 能使測量設備響應的最小值. • 12.分度值 • 測量設備能觀測的最小值,一般為刻度值的1/2.
二.有關測量的常用術語 • 13.響應速度 • 從觀測量發生變化到測量設備響應的這段時間. • 14.阻尼 • 防止測量設備因靈敏度過高,響應速度過快而引起自身的振蕩的一種裝置. • 15.飄移 • 測量設備因環境溫度的變化而引起測量的準確度發生變化.
二.有關測量的常用術語 • 16.重複性 • 測量設備在測試條件不發生變化的情況下,對同一個觀測量測試結果之間的一致性. • 17.再(復)現性 • 測量設備在測試條件發生變化的情況下,對統一個觀測量測試結果之間的一致性. • 18.測量能力指數Mcp • 測量設備能真實反映觀測量真值的能力.
二.有關測量的常用術語 • 計算方法如下: • Mcp= TU-TL /6σ • 式中:Mcp為劑量能力指數 • TU為觀測量的誤差上限 • TL為觀測量的誤差下限 • σ為測量設備的準確度 • 19.GR&R • 一種簡單確定測量設備重複性和再現性的方法.
二.有關測量的常用術語 • 20.檢定 • 根據國家或地方政府計量管理部門頒布的計量檢定規程,對測量設備的計量特性做一個全面的評定. • 檢定具有法律效力,可分為強制性檢定和非強制性檢定. • 21.校準 • 根據一定的技術規範,對測量設備的準確度做一個評定.
二.有關測量的常用術語 • 校準也具有一定的法律效力,但沒有檢定那樣有強制性和非強制性的區別. • 22.溯源 • 從現場的工作測試設備所得出的量值可以向上追溯到國家的最高計量基準的過程. • 23.修正值 • 將實測值修正為真值的那個數值,它與誤差是互為相反數的關係.
三.測試設備的選擇 • 選擇測試設備並不是準確度,靈敏度,響應速度,重複性,再現性,飄移等計量指標越高越好,選擇不當,不但會造成資源浪費,測試成本的增加,而且還有可能得不到預期的效果,因此要合理的選擇測試設備. • 選擇測試設備一般要遵循以下幾個原則: • 1.選擇合適的量程 • 測試設備的量程是測試設備一個很重要的計量特性,這關係到你選用的測試設備能否正常工作和準確觀測.
三.測試設備的選擇 • 量程分為工作量程和有效量程,工作量程僅代表測試設備在這個範圍力能正常工作,不代表它能向你提供準確的數據,只有在有效量程內,測試設備才能向你提供較為準確的測試數據. • 選擇量程時,數學上常用的黃金法則非常有效.也就是說,你所需觀測的值約為量程的60%為宜(0.618).
三.測試設備的選擇 • 2.合理的選擇準確度 • 選擇測試設備並不是準確度越高越好,準確度越高,意味著測試設備的價格越昂貴.如果選擇準確度不和量程有機的結合起來,有時準確度高的測試設備得到的測試結果準確性反而不高,誤差也會增大. • 例如:要測試一個40V的電壓,現在有兩種電壓表供你選擇,一種是量程為0~50V,準確度為1.0,另一種是0~250V,準確度為0.5,請問你應當選擇那一種?
三.測試設備的選擇 • 一般人都認為應當選擇準確度高的測試設備,那我們才能得到更準確的測量結果.其實不然,請看下面的計算分析結果,你再下結論. • 量程為0~50V,準確度為1.0的電壓表,它的測試誤差為: • 50*1.0%=0.5V • 量程為0~250V,準確度為0.5的電壓表,它的測試誤差為: • 250*0.5%=1.25V,為那一種表的2.5倍,結論不言自明.
三.測試設備的選擇 • 3.合理的選擇靈敏度和響應速度 • 選擇測試設備不要一味的追求很高的靈敏度和響應速度,過高的靈敏度和響應速度會造成測試設備的自身振蕩,無法提供測試結果.在有些測試設備中,為了防止出現這種現象,特別的增加了阻尼系統. • 4.合理的選擇飄移 • 飄移是測試設備穩定性的指標之一,選擇時應儘量選擇飄移較小的測試設備,這樣測試設備在使用時受環境的影響就比較小.
三.測試設備的選擇 • 5.重複性和再現性的選擇 • 測試設備的重複性和再現性是測試設備穩定性的重要特徵,重複性和再現性差的測試設備提供的數據離散性較大,一般不會成正態分布,保證能力也較差.因此在選擇測試設備時,應儘量選擇重複性和再現性較好的測試設備. • 6.計量能力指數的確定 • 計量能力指數是反映測試設備準確提供測試數據能力的一個指標,一般要求Mcp在1.33和1.67之間較為理想,過高或過低都會對測試產生不利的影響.
三.測試設備的選擇 • 7.其他方面 • a.要考慮測試設備使用環境的要求,如,有的測試設備要求水平放置,有的卻要垂直放置,有的對溫溼度,海拔高度都有要求等. • b.要考慮測試設備對測試參數的特性要求,如有的測試設備只能觀測高頻信號,有的只能觀測低頻信號等. • c.要考慮測試設備的抗干擾能力,安全防護能力等方面的要求. • d.要考慮測試設備的可操作性.
三.測試設備的選擇 • e.要考慮測試設備與其他測試設備兼容配套的要求. • f.要考慮測試設備檢定或校準方面的要求.
四.測試設備的使用與維護 • 1.使用前的準備 • a.對測試設備的完善性進行檢查,如測試設備有無損壞,配附件有無缺損,有無安全防護措施. • b.檢查測試設備的使用條件是否得到滿足,如環境的溫溼度,使用場所或安裝位置是否符合規定. • c.確認需要觀測的測量參數是否與測試設備相適應,電源電壓,頻率是否與測試設備要求的相同. • d.利用點檢工治具對測試設備進行日常點檢. • e.仔細閱讀測試設備的使用手冊或作業指導書.
四.測試設備的使用與維護 • 2.使用過程中 • a.測試時要確保人身安全,如果是電磁學和無線電方面的儀器,要注意防止電擊傷害,如果是熱學方面的測試設備要防止燙傷,灼傷或火災危險等. • b.測試時,要注意量程選擇正確,連接和設置無誤. • c.要按照順序開啟測試設備. • d.測試過程中,應密切注意測數設備的運行動態,出現異常或危險情況,應立即停止測試作業,關掉測試設備的電源,氣源,熱源,水源等,遇到自己不.
四.測試設備的使用與維護 • 能處理的緊急狀態,應在關掉一切源後,迅速離開現場尋求其他人員的支援和幫助 • e.測試設備在測試過程中,如果出現失準或故障不能正常運行時,應立即停止測試,立即向儀校或計量管理部門反映,請相關人員確認測試設備是否出現故障.待故障確認排除或更換新的測試設備後才能繼續進行測試. • f.測試設備在測試過程中應防止受到衝撞,劇烈震動,溫度變化起伏很大,強磁場等影響測試的情況出現.
四.測試設備的使用與維護 • 3.測試結束後 • a.測試設備使用結束後,要按照順序關掉一切源.一般先關掉被測的物品,然後再關掉測試設備,最後關掉總源.開啟則相反. • b.將測試設備恢復到使用前的原樣,並按規定做好測試設備的潤滑,防護等保養工作.將工作檯面整理清爽,工作場所打掃乾淨. • c.對較長時間不用的測試設備,應定期的進行保養維護,並進行相應的測試作業,防止測試設備因長期放置而引起部分功能失效.
五.測試設備的管理 • 1.測試設備要建立管理台帳和檔案.包括測試設備的名稱,規格型號,準確度等級,出廠編號,資產編號,製造廠名稱,出廠日期,購買或驗收日期,起用日期,使用部門或安裝地點,責任人,使用說明書,合格證或校準報告,檢定證書,驗收報告,維修紀錄等資料. • 2.測試設備要建立周期檢定或校準計劃. • a.測試設備應按照國家的規定將強制檢定和非強制檢定分類.國家計量法規定以下幾種屬於強制檢定的測試設備:
五.測試設備的管理 • 1)企事業單位內的最高工作計量標準測試設備; • 2)社會上公用的,負責本地區量值傳遞的最高計量標準測試設備; • 3)用於貿易結算,安全防護,醫療衛生和環境檢測的測試設備. • 強制檢定的測試設備,使用者必須到當地縣級以上的政府計量管理部門進行等級備案,進行定點定周期的強制檢定,使用者不得自行檢定和校準.
五.測試設備的管理 • 非強制檢定的測試設備由使用者自行確定周期,依法管理,現在非強制檢定的測試設備都以校準管理為主. • b.應對測試設備進行分類管理 • 一般均採用ABC分類管理法,分類原則如下: • A類測試設備:強制檢定的測試設備,價值非常昂貴的測試設備,對產品品質影響很大的測試設備. • B類測試設備:價值較高的測試設備,對產品品質有一定影響的測試設備.
五.測試設備的管理 • C類測試設備:價值不高的測試設備,對產品品質基本上無影響的測試設備,不提供數據僅作指示用的測試設備,無法更換的一次性測試設備.C類設備一般採取僅在驗收時作校準或凭製造廠的出廠合格證作免校處理,規定使用年限到時更換,或用壞後報廢. • c.對於AB兩類設備在確定檢定或校準周期時,除了強制檢定的測試設備外,檢定或校準周期應根據使用頻率確定,使用頻率高的,周期相應的縮短,使用頻率校低的,周期相應的延長,但最常不得超過過檢計量檢定規程規定的周期.
五.測試設備的管理 • 3.測試設備的動態管理 • a.對在用的測試設備,要做到定點安置存放,定人維護保養. • b.對數量較多的同種類型的測試設備應準備1~2台備用設備,以免檢定校準或發生故障是影響測試的正常進行. • c.對數量很少或僅為1台的測試設備,校準或檢定時應事先於使用者進行溝通確認,儘量將檢定或校準安排在不影響測試的時間. • d.儀校或計量管理人員應定期對在用的測試.
五.測試設備的管理 • 設備進行抽查.抽查一般採取以下方式: • 1)比對法,用相同的測試設備同時測試同一個參數,查看它們之間差異是否很大,以確定測試設備是否正常. • 2)金樣法,用測試設備測試一個已標定(測量值)的標準樣品,查看它們的誤差是否在規定範圍內. • 3)GR&R法,該方法主要評估測設設備的重複性和再現性.重複性主要評估測試設備的隨機誤差,
五.測試設備的管理 • 再現性主要評估測試設備的系統性誤差.該方法能全面的評估測試設備的測量性能,因此現在被廣泛應用,但該方法耗時較長,成本也比較高. • GR&R結果的判定: • GR&R大於25%,系統不可用. • GR&R在10%和25%之間,系統勉強可用,但需要改善. • GR&R小於10%系統合格.
五.測試設備的管理 • e.測試設備的封存,降級,停用,禁用,限制使用,報廢都必須按規定辦理相應的手續,並做好相應的標識. • 封存—一般是指將長期不用的(通常超過1個校準或檢定周期)測試設備封存起來不再使用.封存的設備起用時要重新作校準或檢定. • 降級—一般是指測試設備經校準或檢定後,達不到原來標定的準確度,可以將為準確度較低的測試設備使用.降級使用應標明降低後的準確度等級.
五.測試設備的管理 • 停用—是指測試設備短時間內(通常不超過1個校準或檢定周期)不再使用.停用可以隨時起用,而且不需要重新校準或檢定. • 禁用—是指測試設備已失效或超過校準檢定周期,不可繼續使用.禁用測試設備提供的測試數據一般被認為是無效數據. • 限制示用—是指測設備某部分功能已喪失.限制用的測試設備要標明限制使用的範圍,並且可用的不紛紛必須經過校準或檢定合格.
五.測試設備的管理 • 報廢—是指完全失去使用價值或無法修復的測試設備.報廢的測試設備不得重新投入使用. • 4.內部校準 • 企業可以建立計量標準器,實行內部自校,以降低企業成本,但內校應滿足下列要求: • a.人員 • 從事測試設備校準的人員必須通過當地縣級以上政府的計量管理部門專業培訓考核,獲得相應的校準資格證書,在企業內部開展證書規定項目的校準,超過證書規定的範圍開展校準
五.測試設備的管理 • 活動,或在企業外部開展校準活動一律無效. • b.標準器 • 一般來說用於校準或檢定其他測試設備的標準器,其準確度等級至少是被校準或檢定測試設備的3倍,此時可以不考慮標準器的誤差.否則,標準器的誤差必須合成進去. • 標準器一般要作為強制檢定處理. • c.環境要求 • 一般要求有溫溼度控制,溫度為20±2℃ ,溼度為50% ±10%.如果環境條件無法滿足,則需要考慮溫度的影響.
