灵敏度_分辨率和精度.pdf

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1、第２４卷第５期大学物理实验Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．５２０１１年１０月ＰＨＹＳＩＣＡＬＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＯＦＣＯＬＬＥＧＥＯｃｔ．２０１１文章编号：１００７－２９３４（２０１１）０５－００９１－０３灵敏度、分辨率和精度贾彩丽，邹乾林（上海电力学院，上海２０００９０）摘要：详细解释大学物理实验中用到的灵敏度、分辨率以及精度的概念，帮助学生认识仪器参数，更好地完成实验内容及误差处理。关键词：大学物理实验；敏度；分辨率；精度中图分类号：Ｏ４－３４文献标志码：Ａ大学物理实验尤其是电学实验中，经常涉及如图１为巨磁阻效应实验测量所得的系统灵到测量仪器的灵敏度、分辨率、精度等概念，这些

2、敏度示意图，大致呈成Ｓ形曲线，线性范围为概念的认识有助于学生提高设计实验、完成实验±６Ｇ，则此系统执行测量任务时，应限定测量范以及正确地进行数据的误差处理的能力。但物理围不超过±６Ｇ。实验教学中对以上概念没有详细的讲解，大多数测量系统由多个环节组成时，设各环节的灵学生对这些概念认识模糊不清，相互间容易混淆，敏度分别为ｓ１、ｓ２、ｓ３、…、ｓｎ，则系统的灵敏度可表导致实验相对粗糙，实验数据的误差处理不得当。示为：［１］也有文章对灵敏度、分辨率和精度进行了阐述，ｓ＝ｓ１ｓ２ｓ３…ｓｎ但它针对电子测量领域，对学生的指导还不够全面。为此，本文结合大学物理实验，解释灵敏度、分

3、辨率和精度的概念，举例说明这三个参数的测量或运用。１灵敏度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）实验中，待测物理量是测量系统的输入值，经过系统后输出量通过指针或数字仪表指示出来。图１磁场测量系统灵敏度的Ｓ型曲线示意图灵敏度即测量仪器输出量的变化Δｙ与输入量变［２］化Δｘ的比值，是指示器相对于被测量变化的位移以巨磁阻效应实验系统为例，其原理是传率，可表示为：感器利用材料的特性，将磁场转化为电压／电流Δｙｄｙ输出，经过放大、ＡＤ采样、单片机数据处理最后ｓ＝＝，ΔｘｄｘＬＣＤ显示出来，见图２。如果测量系统的输出与输入呈线性关系，则灵敏度是一个常数；一般情况下希望灵敏度为常数，这样有利

4、于输入量与输出量之间一一对应关图２巨磁阻效应实验系统构成示意图系，进行简便的读数，但实际上灵敏度大多只在某利用此系统测量磁场时，其灵敏度就决定于个测量范围内保持为常数，因此测量前需要确定以上４个部分，如果选择的传感器灵敏度不够高，选择系统的线性范围，使系统工作在此范围内。收稿日期：２０１１－０１－２５基金项目：上海电力学院实验教改项目（ＳＹＪＧ１０－２６）９２灵敏度、分辨率和精度即使后面的电路灵敏度很高，系统整体的灵敏度其中，０．２以下的精度较高，０．５以上精度级别也不会很高或者要花很大代价在电路上；同时，如较低。果电路设计中某个环节灵敏度不够，选择高灵敏精度又可分

5、为量程精度和读数精度，以量程度的传感器同样会造成浪费。可见，提高系统的灵精度表示的仪器其误差是与量程成正比的固定误敏度需要综合考虑各个环节。差（又称引用误差），它反映了测量值与真值间最另外，测量仪器的灵敏度越高，其量程可能越大的绝对误差的大小；误差与测量值成正比的是小，选择测量工具时应根据实验要求综合考虑。读数精度，它反映了每一个测量值与真值间相对灵敏度是衡量物理仪器的一个重要标志，特误差的大小。别是电学仪器，要注重仪器灵敏度的提高，同时，Δ仪器＝量程×ａ％，（１）通过灵敏度的研究可加深对仪表的构造和原理的最大误差量程精度＝×１００％＝ａ％。（２）理解。量程大学物理

6、实验主要用到量程精度，以ＱＪ２３２精度（ａｃｃｕｒａｃｙ）直流箱式电桥测电阻为例，其参数如表１所示；用此仪器测量一个标称值为１０００Ω的电阻，如表在评价测量结果好坏时，用精密度反映测量二测量结果，可以看出，选择的比率／量程越大，准数据的离散程度；准确度反映测量结果与真值的确度越低，误差就越大，因此测量时，可以先粗测偏离程度；在实际测量中，往往更注重对测量结果电阻大小，根据量程范围选择合适的比率，实验时的综合评价，即精确度，测量结果的离散程度小、要求选取合适的比率，使比较电阻Ｒ有四位有效准确程度高，数据比较集中在真值附近，则精确度数字，这样在满足测量要求的同时，量程最

7、小，误高。通常所说测量精度一般是指综合考虑了各种差最小。误差的精确度，而测量仪器标注的精度则反映仪表１ＱＪ２３直流箱式电桥铭牌参数器的准确度，以下都简称精度。比率／Ｎ量程／Ω准确度级别分辨率为了对实验结果的可靠性进行准确的评价，０．１１００～９９９．９０．２０．１１１ｋ～９．９９９ｋ０．２１实验结果的表示中引入了不确定度（Δ）和相对不１０１０ｋ～９９．９９ｋ０．５１０［３－４］确定度（Ｅｒ）的概念；表２箱式电桥测电阻数据表２２Δ＝槡ΔＡ＋ΔＢ，比率／Ｎ比较电阻Ｒ／Ω仪器误差／Ω电阻值／ΩΔＥｒ＝×１００％＝ａ％．ｆ０．１９９８７２９９８．７１９９９２０９９９其中