第二节 测量仪器的特性

一、测量仪器特性的相关概念

（一）示值

示值(indication)是指由测量仪器或测量系统给出的量值。示值可用可视形式或声响形式表示，也可传输到其他装置。示值通常由模拟输出显示器上指示的位置、数字输出所显示或打印的数字、编码输出的码形图、实物量具的赋值给出。示值与相应的被测量值不必是同类量的值。

假定所关注的量不存在或对示值没有贡献，而从类似于被研究的量的现象、物体或物质中所获得的示值，称为空白示值(blank indication)又称本底示值(background indication)。

（二）示值区间

示值区间（indication interval）是指极限示值界限内的一组量值。示值区间可以用标在显示装置上的单位表示，例如：（99～201）V。在某些领域中，示值区间也称“示值范围”（range of indication）。

（三）标称量值

标称量值(nominal quantity value)简称标称值，是指测量仪器或测量系统特征量经化整的值或近似值，以便为适当使用提供指导。例如：标在标准电阻器上的标称量值：100Ω；标在单刻度量杯上的量值：1000ml；盐酸溶液HCl的物质的量浓度：0.1mo1/L；恒温箱的温度：-20℃。

（四）标称示值区间

标称示值区间（nominal indication interval）简称标称区间，是指当测量仪器或测量系统调节到特定位置时获得并用于指明该位置的、化整或近似的极限示值所界定的一组量值。标称范围通常以最小和最大示值表示，例如（100～200）V。在某些领域，此术语也称标称范围（nominal range）。

（五）标称示值区间的量程

标称示值区间的量程（range of a nominal indication interval，span of a nominal indication interval）是指标称示值区间的两极限量值之差的绝对值。例如：标称示值区间（-10～+10）V，其标称示值区间的量程为20V。

（六）测量区间

测量区间（measuringinterval）又称工作区间，是指在规定条件下，由具有一定的仪器不确定度的测量仪器或测量系统能够测量出的一组同类量的量值。在计量标准中，此术语称“测量范围”（measuringrange），某些领域中有时也称“工作范围”。注意：测量区间的下限不应与检测限相混淆。

二、测量仪器的计量特性

（一）测量系统的灵敏度

测量系统的灵敏度(sensitivity of a measuring system)简称灵敏度，是指测量系统的示值变化除以相应的被测量值变化所得的商。灵敏度是反映由于被测量(输入)变化引起仪器示值(输出)变化的程度。它用被观察变量的增量即响应(输出量)与相应被测量的增量即激励(输入量)之商来表示。如被测量变化很小，而引起的示值(输出量)改变很大，则该测量仪器的灵敏度就高。

对于线性测量仪器来说，其灵敏度S为

式中的k叫传递系数，当响应y与激励x是同一种变量时，又叫放大系数。对于非线性的测量仪器，则灵敏度表示为

这时灵敏度随激励变化而变化，它是一个变量，它与激励值有关。

例如，在磁电系仪表中，响应特性是线性关系，灵敏度就是个常数；而在电磁系仪表中响应特性呈平方关系，灵敏度就随激励值变化。又如电动系仪表，测量功率时灵敏度是个常数，而测量电流或电压时却又随激励值变化。因此在表述测量仪器的灵敏度时，往往要指明对哪个量而言。例如，对检流计，就要说明是指电流灵敏度还是电压灵敏度。

在某些情况下，使用下式表示相对灵敏度

式中 x——激励即输入的被测量值。

灵敏度可能与被测量的增量即激励值有关，被测量值的变化必须大于分辨力。灵敏度是测量仪器中一个十分重要的计量特性。但有时灵敏度并不是越高越好，为了方便计数，使示值处于稳定，还需要特意地降低灵敏度。

（二）鉴别阈

鉴别阈(discrimination threshold)是指引起相应示值不可检测到变化的被测量值的最大变化。它是指当测量仪器在某一示值给予一定的输入，这种激励变化缓慢从单方向逐步增加，当测量仪器的输出产生有可觉察的响应变化时，此输入的激励变化称为鉴别阈，同样可在反行程进行。

例如，在一台天平的指针产生可觉察位移的最小负荷变化为10mg，则此天平的鉴别阈为10mg；如一台电子电位差计，当同一行程方向输入量缓慢改变到0.04V时，指针产生了可觉察的变化，则其鉴别阈为0.04mV。为了准确地得到其鉴别阈，激励的变化(输入量的变化)应缓慢匀速地在同一行程上进行，以消除惯性或内部传动机构的间隙和摩擦的影响。通常一台测量仪器的鉴别阈还应在标尺的上、中、下不同示值范围的正向及反向行程进行测定，其鉴别阈是不同的，可以按其最大的激励变化来表示测量仪器的鉴别阈。

例如，电感测微仪鉴别阈的测定，将量程开关置于最小一档，并将仪器的示值调零，然后给传感器一个分度值的位移量，观察仪器的示值的变化量。要求仪器的鉴别阈应为最小量程档的一个分度值。

有时人们也习惯地称鉴别阈为灵敏阈或灵敏限。产生鉴别阈的原因可能与噪声(内部或外部的)、摩擦、阻尼、惯性等有关，也与激励值有关。要注意灵敏度和鉴别阈的区别和关系，这是两个概念，灵敏度是被测量(输入量)变化引起了测量仪器示值(输出量)变化的程度；鉴别阈是引起测量仪器示值(输出量)可觉察变化时被测量(输入量)的最小变化值，是指使测量仪器指针移动所要输入的最小量值，但二者是相关的，灵敏度越高，其鉴别阈越小；灵敏度越低，其鉴别阈越大。

（三）显示装置的分辨力

显示装置的分辨力(resolution of a displaying device)是指能有效辨别的显示示值间的最小差值。也就是说，显示装置的分辨力是指指示或显示装置对其最小示值差的辨别能力。指示或显示装置提供示值的方式，可以分为模拟式、数字式和半数字式三种。

模拟式指示装置提供模拟示值，最常见的是模拟式指示仪表，用标尺指示器作为读数装置，其测量仪器的分辨力为标尺上任何两个相邻标记之间间隔所表示的示值差(最小分度值)的一半。如线纹尺的最小分度值为1mm，则分辨力为0.5mm。

数字式显示装置提供数字示值，带数字显示装置的测量仪器的分辨力，是最低位数字变化一个字时的示值差。如数字电压表最低一位数字变化1个字的示值差为1μV，则分辨力为1μV。

半数字式指示装置是以上两种的综合。它通过由末位有效数字的连续移动进行内插的数字式指示，或通过由标尺和指示器辅助读数的数字式指示来提供半数字示值。如家用电能表，如图5-1所示，此标尺右端数字能连续移动，这样能读到示值为26352.4kWh，分辨力为0.1kWh(1kWh即1度电)。

要区别分辨力和鉴别阈的概念，不要把二者相混淆。因为鉴别阈是在测量仪器处于工作状态时通过实验才能评估或确定的量值，它说明响应的觉察变化所需要的最小激励值。而分辨力是只需观察指示或显示装置，即使测量仪器不工作也可确定，是说明最小示值差的辨别能力。分辨力高可以降低读数误差，从而减少由于读数误差引起的对测量结果的影响。要提高分辨力，往往有很多因素，如指示仪器可增大标尺间距，规定刻线和指针宽度，规定指针和度盘间的距离等。有的测量仪器用改进读数装置来提高分辨力，如广泛使用的游标卡尺，利用游标读数原理，用游标来提高卡尺的分辨力，使分辨力达到0.10mm、0.05mm和0.02mm。

（四）测量仪器的稳定性

测量仪器的稳定性(stability of a measurement instrument)简称稳定性，是指测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。

稳定性可以进行定量的表征，主要是确定计量特性随时间变化的关系。通常可以用以下两种方式：用计量特性发生某个规定的量的变化所需经过的时间，或用计量特性经过规定的时间所发生的变化量来进行定量表示。

例如，上限温度为（150～300）℃的一等标准水银温度计示值的稳定性测量方法如下：

1)将温度计插入恒温槽中，局部浸没、露出液柱10℃左右，在上限温度处理30min，取出冷却，测定零位。

2)再在上限温度处理24h，取出冷却，测定零位。

3)在上限温度下处理10min后，关闭恒温槽的加热电源，待水银柱面降至高于局部浸没线2℃左右时，将温度计向下插至浸没在上限温度标线处，使之随介质缓冷至接近室温，取出测定零位。

上述方法2)中测得的零位减去1)中测得的零位，为温度计零位的永久性上升值，由上述方法2)中测得的零位减去3)中测得的零位，即为零位的低降值；应符合表5-1的规定。

上述稳定性指标均是划分准确度等级的重要依据。对于测量仪器，尤其是计量基准、计量标准或某些实物量具，稳定性是重要的计量性能之一，示值的稳定是保证量值准确的基础。测量仪器产生不稳定的因素很多，主要原因是元器件的老化、零部件的磨损以及使用、储存、维护工作不仔细等所致。测量仪器进行的周期检定或校准，就是对其稳定性的一种考核，稳定性也是科学合理地确定检定周期的重要依据之一。

（五）仪器漂移

仪器漂移(instrument drift)是指由于测量仪器计量特性的变化引起的示值在一般时间内的连续或增量变化。在漂移过程中，示值的连续变化既与被测量的变化无关，也与影响量的变化无关。如有的测量仪器的零点漂移，有的线性测量仪器静态特性随时间变化的量程漂移。如热导式氢分析器，规定用校准气体将示值分别调到量程的5%和85%，经24h后，分别记下前后读数，则5%示值变化称为零漂移，其85%示值的变化减去5%示值的变化，称为量程漂移，所引起的误差不得超过基本误差。

以电阻应变仪零点漂移的测定为例，将标准模拟应变量标准器的示值置于零位，进行零位平衡后，从被检应变仪读数装置上读取零位值a₀，在4h内，第1小时每隔15min，以后每隔30min，分别从被检应变仪读数装置上读取相应的零位值a_i，被检应变仪的零位漂移Δz_i为

Δz_i=a_i-a₀

式中 a_i——在4h内被检应变仪读数装置上相应的零位值；

a₀ ——t=0开始测定时被检应变仪读数装置上的零位值。

零位漂移不得超过规定的要求。

产生漂移的原因，往往是由于温度、压力、湿度等变化所引起，或由于仪器本身性能的不稳定。测量仪器使用时采取预热、预先放置一段时间与室温等温，就是减少漂移的一些措施。

（六）响应特性

响应特性(response characteristic)是指在确定条件下，激励与对应响应之间的关系。激励就是输入量或输入信号，响应就是输出量或输出信号，而响应特性就是输入-输出特性。对一个完整的测量仪器来说，激励就是被测量，而响应就是它对应地给出的示值。显然，只有准确地确定了测量仪器的响应特性，其示值才能准确地反映被测量值，因此可以说响应特性是测量仪器最基本的特性。

该定义中“在确定条件下”是一种必要的限定，因为只有在明确约定的条件下，讨论响应特性才有意义。

测量仪器的响应特性，在静态测量中，测量仪器的输入x(即被测量的量值或激励)和输出y(即示值或响应)不随时间而改变，它的输入输出特性或静态响应特性可用下式表示

y=f(x)

此关系可以建立在理论或实验的基础上，除了上述表述外，也可以用数表或图形表示，对于具有线性特性的测量仪器，其静态响应特性为

y=kx

式中，k是测量仪器本身的一些固定参数值确定的常数。这是线性测量仪器响应特性的普遍表示式。只要k值确定，响应特性也就完全确定。例如，模拟式磁电系电流表理论推导可得出指针偏转角α(响应)与被测电流I(激励)有如下关系

式中 B——磁系统缝隙中的磁感应强度；

S——不动线圈的面积；

n——线圈匝数；

τ——游丝或张丝的反抗力矩系数。

它们对一台具体测量仪器来说都是取固定值的参数，即既不随时间改变，也不随被测电流改变(在一定范围内取值)，因此k就是可唯一确定的常数。也可以用实验方法确定k值，这时实际上是将已知的标准量值作为激励，确定仪器的校准曲线，进而通过线性化处理，将校准曲线用一条直线来代替。

确定了线性测量仪器的静态响应特性，就可以方便地根据它来研究测量仪器的一系列静态特性(即用于测量静态量时测量仪器所呈现的特性)，如灵敏度、线性、滞后、漂移等特性及由它们引起的测量误差。

关于测量仪器的动态响应特性，在动态测量中，测量仪器的激励或输入随时间t而改变，其响应或输出也是时间的函数。一般认为它们之间的关系可以用常系数微分方程来描述，用拉普拉斯积分变换来求解常系数线性微分方程十分方便，当激励按时间函数变化时，传递函数(响应的拉普拉斯变换除以激励的拉普拉斯变换)是响应特性的一种形式。

（七）阶跃响应时间

阶跃响应时间(step response time)是指测量仪器或测量系统的输入量值在两个规定常量值之间发生突然变化的瞬间，到与相应示值达到其最终稳定值的规定极限内时的瞬间，这两者间的持续时间。这是测量仪器响应特性的重要参数之一。在输入输出关系的响应特性中，随着激励的变化其阶跃响应时间越短越好。阶跃响应时间短，则反映指示灵敏快捷，有利于进行快速测量或调节控制。

在技术规范文件中，测定电流表、电压表、功率表阶跃响应时间的测定有如下规定：对仪表突然施加能使其指示器最终指示在标尺长度2/3处的被测量，持续保持4s之后，其指示值偏离最终静止位置不得超过标尺长度的1.5%。具体方法是，突然施加一个使指示器指示在标尺长2/3处的被测量，当指示器第一次摆动(即一开始移动)时用秒表开始测量，当指示器摆动幅度达到标尺长度1.5%时，停止计时；重复测量5次并取其平均值，所测得的时间即为阶跃响应时间。

（八）死区

死区(dead band)是指当被测量值双向变化时，相应示值不产生可检测到的变化的最大区间。有的测量仪器由于机构零件的摩擦、零部件之间的间隙、弹性材料的变形、阻尼机构的影响或由于被测量滞后等原因，在增大输入时，没有响应输出；或者在减少输入时，也没有响应变化，这一不能引起响应变化的最大的激励变化范围称为死区，相当于不工作区或不显示区。

通常测量仪器的死区可用滞后误差或回程误差来进行定量确定。回程误差，即激励双向变动的区间值。所说的“最大区间”是指在测量仪器的整个测量范围内，其死区的最大变化值。当然死区大小与测量过程中的速率有关，要准确地得到死区的大小则激励的双向变动要缓慢地进行。对于数字式的计量仪器的死区，IEC标准解释为：引起数字输出的模拟输入信号的最小变化。死区过小，会使示值指示不稳定，稍有激励变化，响应就改变。为了提高测量仪器示值的稳定性，方便读数，有时要采取降低灵敏度或用增加阻尼机构等措施，但这些做法加大了死区。

（九）仪器的测量不确定度

仪器的测量不确定度(instrumental measurement uncertainty)简称仪器不确定度，是指由所用的测量仪器或测量系统引起的测量不确定度的分量。

仪器的测量不确定度的大小是测量仪器或测量系统自身计量特性所决定的，对于原级计量标准通常是通过不确定度分析和评定得到其测量不确定度，而对于一般使用的测量仪器或测量系统，其不确定度是通过对测量仪器或测量系统校准得到，由校准证书给出仪器校准值的测量不确定度。

（十）准确度等级

准确度等级(accuracy class)是指在规定工作条件下，符合规定的计量要求，使测量误差或仪器不确定度保持在规定极限内的测量仪器或测量系统的等级或级别。也就是说，准确度等级是在规定的参考条件下，按照测量仪器的计量性能所能达到的允许误差所划分的仪器的等级或级别，它反映了测量仪器的准确程度，所以准确度等级是对测量仪器特性的具有概括性的描述，也是测量仪器分类的主要特征之一。

准确度等级划分的主要依据是测量仪器示值的最大允许误差，当然有时还要考虑其他计量特性指标的要求。等和级的区别通常这样约定：测量仪器加修正值使用时分为等，不加修正值使用时分为级；有时测量标准器分为等，工作计量器具分为级。通常准确度等级用约定数字或符号表示，如0.2级电压表、0级量块、一等标准电阻等。通常测量仪器的准确度等级在相应的技术标准、计量检定规程等文件中做出规定，包括划分准确度等级的各项有关计量性能的要求及其允许误差范围。实际上准确度等级只是一种表达形式，这些等级的划分仍是以最大允许误差、引用误差等一系列数值来定量表述。例如：电工测量指示仪表按准确度等级分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七级，具体地说，就是该测量仪器以示值范围的上限值(俗称满刻度值)为引用值的引用误差，如1.0级指示仪表其引用误差为±1.0%FS(其中FS就是满刻度值的英文Full Scale的缩写)。

有的测量仪器没有准确度等级指标，测量仪器的性能就是用测量仪器示值的最大允许误差来表述。这里要注意，测量仪器的准确度、准确度等级、测量仪器的示值误差、最大允许误差、引用误差等概念是不同的。测量仪器的准确度是测量仪器最主要的计量性能，测量仪器的准确度是定性的概念，它可以用准确度等级、测量仪器示值误差等来定量表述。

要注意区分测量仪器的准确度和准确度等级的区别。准确度等级只是确定了测量仪器本身的计量要求，它并不等于用该测量仪器进行测量时所得测量结果的准确度高低，因为准确度等级是指仪器本身而言的，是在参考条件下测量仪器误差的允许极限。

（十一）示值误差

示值误差(error of indication)是指测量仪器示值与对应输入量的参考量值之差，也可简称为测量仪器的误差。示值是由测量仪器所指示的被测量值，示值概念具有广义性，如测量仪器指示装置标尺上指示器所指示的量值，即直接示值或乘以测量仪器常数所得到的示值。对实物量具，量具上标注的标称值就是示值；对模拟式测量仪器而言，示值概念也适用于相邻标尺标记间的内插估计值。测量仪器的示值误差是测量仪器的最主要的计量特性之一，其实质反映了测量仪器准确度的大小，示值误差大，则其准确度低，示值误差小，则其准确度高。

示值误差是对真值而言的，由于真值是不能确定的，实际上使用的是约定真值或标准值。为确定测量仪器的示值误差，当其接受高等级的测量标准器检定或校准时，则标准器复现的量值即为约定真值，通常称为标准值或实际值，即满足规定准确度的用来代替真值使用的量值。所以指示式测量仪器的示值误差=示值-标准值；实物量具的示值误差=标称值-标准值。例如，被检电流表的示值I为40A，用标准电流表检定，其电流标准值为I₀=41A，则示值误差Δ为

Δ=I-I₀=40A-41A=-1A

即该电流表的示值比其约定真值小1A。

如一工作玻璃量器的容量的标称值V为1000mL，经标准玻璃量器检定，其容量标准值(实际值)V₀为1005mL，则量器的示值误差Δ为

Δ=V-V₀=1000mL-1005mL=-5mL

即该工作量器的标称值比其约定真值小5mL。

通常测量仪器的示值误差可用绝对误差表示，也可以用相对误差表示。确定测量仪器示值误差的大小，是为了判定测量仪器是否合格，或为了获得其示值的修正值。

在日常计算和使用时要注意示值误差、偏差和修正值的区别，不要相混淆。偏差(deviation)是指一个值减去其参考值。对于实物量具而言，偏差就是实物量具的实际值(即标准值或约定真值)；对于标称值偏离的程度，即偏差=实际值-标称值；而示值误差=示值(标称值)-实际值，修正值=-示值误差。

【案例】考评员在考核长度测量室时，问检定员小王：“有一块量块，其标称值为10mm，经检定其实际值为10.1mm，则该量块的示值误差、修正值及其偏差各为多少?”小王回答：“其示值误差为+0.1mm，修正值为-0.1mm，偏差为-0.1mm”。

【案例分析】小王的回答是错误的。依据JJF 1001—2011《通用计量术语及定义》7.32条，示值误差是指测量仪器示值与对应输入量的参考量值之差。由于真值不知，用约定真值代替，经检定的实际值10.1mm为约定真值；实物量具量块的示值就是它的标称值。所以量块的示值误差=标称值-实际值=10mm-10.1mm=-0.1mm，说明此量块的标称值比约定真值小了0.1mm。因为修正值=-示值误差，在使用时，要在标称值加上+0.1mm的修正值。

对实物量具而言，偏差是指其实际值对于标称值偏离的程度，即实物量具的偏差=实际值-标称值=10.1mm-10mm=+0.1mm，说明此量块的实际尺寸比10mm标称尺寸大了0.1mm，在修理时要磨去0.1mm才能够得到正确的值。

（十二）最大允许测量误差

最大允许测量误差（maximum permissiblemeasurementerrors）简称最大允许误差，是指对给定的测量、测量仪器或测量系统，由规范或规程所允许的，相对于已知参考量值的测量误差的极限值。这是指在规定的参考条件下，在技术标准、计量检定规程等技术规范中，测量仪器所规定的允许误差的极限值。测量仪器的最大允许误差也可称为测量仪器的误差限。当它是对称双侧误差限，即有上限和下限时，可表达为：最大允许误差=±MPEV（MPEV为最大允许误差的绝对值的英文缩写）。最大允许误差可用绝对误差形式表示，如Δ=±α；或用相对误差形式表示， δ=|Δ/x₀ |×100%， x₀为被测量的约定真值；也可以用引用误差形式表示，即δ=|±Δ/X_n|×100%， X_n为引用值，通常是量程或满刻度值。

1级材料试验机的最大允许误差“±1.0%”，是以相对误差形式表示的。0.25级弹簧式精密压力表的最大允许误差为“0.25%×示值范围上限值”，是以引用误差形式表示的，在仪器任何刻度上的允许误差限不变。

要区别和理解测量仪器的示值误差、测量仪器的最大允许误差和测量结果的测量不确定度之间的关系。三者的区别是：最大允许误差是指技术规范(如标准、检定规程)所规定的允许的误差极限值，是判定仪器是否合格的一个规定要求；而测量仪器的示值误差是测量仪器的示值与参考量值(测量标准复现的量值或约定量值)之差，即示值误差的实际大小是通过检定、校准所得到的一个值，可以评价是否满足最大允许误差的要求，从而判断该测量仪器是否合格，或根据实际需要提供修正值，以提高测量结果的准确度；测量不确定度是表征被测量的量值分散性的一个参数，可表达成一个区间或一个范围，说明被测量的量值以一定概率落在其中，它是用于说明测量结果的可信程度的。可见，最大允许误差、测量仪器的示值误差和测量不确定度具有不同概念。测量仪器的示值误差是某一点示值对真值(约定真值)之差，测量仪器的示值误差的值是确定的，其符号也是确定的，可能是正误差或负误差；示值误差是实验得到的数据，可以用示值误差获得修正值，以便对测量仪器进行修正，而最大允许误差只是一个允许误差的规定范围，是人为规定的一个区间范围。在文字表述上，最大允许误差是一个专用术语，要规范化，可以把所指最大允许误差的对象作为定语放在前面，如“示值最大允许误差”，而不采用“最大允许示值误差”“示值误差的最大允许值”等。而测量仪器的示值误差前面不应加±号，测量仪器的示值误差只对某一点示值而言，并不是一个区间。过去有的把带有±号的最大允许误差作为“示值误差”，只是一种习惯使用方法，实际上是指示值最大时的允许误差的要求。测量仪器的示值误差和最大允许误差的具体关系，是通常用测量仪器各点示值误差的最大值去和最大允许误差比较，判断是否符合最大允许误差要求，即是否在最大允许误差范围之内，如在范围内，则该测量仪器的示值误差为合格。

（十三）基值测量误差

基值测量误差(datum measurement error)是指在规定的测得值上测量仪器或测量系统的测量误差，可简称为基值误差。为了检定或校准测量仪器，人们通常选取某些规定的示值或规定的被测量值，在该值上测量仪器的误差称为基值误差。

选用规定的示值，如对普通准确度等级的衡器来说，载荷点50e和200e是必检的基本点(e是衡器的检定分度值)，它们在首次检定时基值误差分别不得超过±0.5e和±1.0e。如对于中(高)准确度等级的衡器，载荷点500e和2000e是必须检的，它们在首次检定时的基值误差分别不得超过±0.5e和±1.0e。

标准热电偶的检定或分度，通常选用锌、锑及铜3个温度固定点进行示值检定或分度，则在此3个值上被检标准热电偶的示值误差，即为基值误差。通常将测量仪器的零值误差作为基值误差对待，因为零值对考核测量仪器的稳定性、准确性具有十分重要的作用。

（十四）零值误差

零值误差(zero error)是指测得值为零值的基值测量误差。即测得值为零值时，测量仪器示值相对于标尺零刻线之差值。也可以说是当测得值为零时，测量仪器的直接示值与标尺零刻线之差。通常在测量仪器通电情况下，称为电气零位；在不通电的情况下，称为机械零位。零位在测量仪器检定、校准或使用时十分重要，因为它无须标准器就能确定其零位值，如各种指示仪表和千分尺、度盘秤等都具有零位调节器，可以作为检定、校准或用作使用者调整，以便确保测量仪器的准确度。有的测量仪器零位不能进行调整，则此时零值误差应作为测量仪器的基值误差进行测定，应满足最大允许误差的要求。测量仪器的零值误差与指示装置的结构相关。

（十五）固有误差

固有误差(intrinsic error)是指在参考条件下确定的测量仪器或测量系统的误差，通常也称为基本误差。固有误差主要来源于测量仪器自身的缺陷，如仪器的结构、原理、使用、安装、测量方法及其测量标准传递等造成的误差。固有误差的大小直接反映了该测量仪器的准确度。一般固有误差都是对示值误差而言，因此固有误差是测量仪器划分准确度等级的重要依据。测量仪器的最大允许误差就是测量仪器在参考条件下，反映测量仪器自身存在的所允许的固有误差极限值。

固有误差是相对于附加误差而言的。附加误差就是测量仪器在非参考条件下所增加的误差。额定操作条件、极限条件等都属于非参考条件，非参考条件下工作的测量仪器的误差，必然会比参考条件下的固有误差要大一些，这个增加的部分就是附加误差，它属于外界因素所造成的误差，因此测量仪器在使用时与检定、校准时的环境条件不同而引起的误差，就是附加误差。测量仪器在静态条件下检定、校准，而在实际动态条件下使用，则也会带来附加误差。

（十六）仪器偏移

仪器偏移(instrument bias)是指重复测量示值的平均值减去参考量值。人们在用测量仪器测量时，总希望得到真实的被测值，但实际上多次测量同一个被测量时，往往得到不同的示值，这说明测量仪器存在着误差，这些误差由系统误差和随机误差组成。形成测量仪器示值的系统误差分量的估计值，称为仪器偏移。造成仪器偏移的原因有很多，如仪器设计原理上的缺陷、标尺或度盘安装得不正确、使用时受到测量环境变化的影响、测量或安装方法的不完善、测量人员的因素以及测量标准器的传递误差等。测量仪器示值的系统误差，按其误差出现的规律，除了固定的系统误差外，有的系统误差是按线性变化、周期性变化或复杂规律变化的。

为了确定仪器偏移，通常用适当次数重复测量的示值误差的平均值来估计，这样可以排除仪器示值的随机误差的分量。在确定仪器偏移时，应考虑不同的示值上可能偏移不同。

仪器偏移直接影响着测量仪器的准确度。因为在大多数情况下，测量仪器的示值误差主要取决于系统误差，有时系统误差比随机误差往往会大一个数量级，并且不易被发现。测量仪器要定期进行检定、校准，主要就是为了确定测量仪器示值误差的大小，并给予修正值进行修正，控制仪器偏移，以确保测量仪器的准确度。

（十七）引用误差

引用误差(fiducially error)是指测量仪器或测量系统的误差除以仪器的特定值。特定值一般称为引用值，它可以是测量仪器的量程也可以是标称范围或测量范围的上限等。测量仪器的引用误差就是测量仪器的绝对误差与其引用值之比。

例如，一台标称范围(0～150)V的电压表，当在示值为100.0V处，用标准电压表检定所得到的实际值(标准值)为99.4V，则该处的引用误差为

上式中100.0V-99.4V=+0.6V为100.0V处的示值误差，而150V为该测量仪器的标称范围的上限(即引用值)，所以引用误差是对满刻度值而言的。上述例子所说的引用误差与相对误差的概念是有区别的，100.0V处的相对误差为

相对误差是相对于被检定点的示值而言的，是随示值而变化的。

当用示值范围的上限值作为引用误差时，通常可在误差数字后附以缩写字母FS(Full Scale)。例如，某测力传感器的满量程最大允许误差为±0.05%FS。

采用引用误差可以十分方便地表述测量仪器的准确度等级，例如，指示式电工仪表分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个准确度等级，它们的仪表示值的最大允许误差都是以量程的百分数(%)来表示的，即1级电工仪表的最大允许误差表示为±1%FS，实际上就是用引用误差表示的仪器最大允许误差。

三、测量仪器的使用条件

测量仪器的计量特性受测量仪器使用条件的影响，通常测量仪器允许的使用条件有以下三种。

（一）参考工作条件

参考工作条件(reference operating condition)简称参考条件，是指为测量仪器或测量系统的性能评价或测量结果的相互比较而规定的工作条件。这是指测量仪器在进行检定、校准、比对时的使用条件，参考条件就是标准工作条件或称为标准条件。测量仪器具有自身的基本计量性能，如准确度、测量仪器的示值误差、测量仪器的最大允许误差以及其他性能。而这些性能是在有一定影响量的情况下考核的，严格规定的考核测量仪器计量性能的工作条件就是参考条件，参考条件一般包括作用于测量仪器影响量的参考值或参考范围，只有在参考条件下才能真正反映测量仪器的计量性能和保证测量结果的可比性。

开展检定、校准工作时，通常参考条件就是计量检定规程或校准规范上规定的工作条件。测量仪器的基本计量性能就是这种标准条件下所规定的。

（二）额定工作条件

额定工作条件(rated operating condition)是指为使测量仪器或测量系统按设计性能工作，在测量时必须满足的工作条件。额定工作条件就是指测量仪器的正常工作条件。额定工作条件一般要规定被测量和影响量的范围或额定值，只有在规定的范围和额定值下使用，测量仪器才能达到规定的计量特性或规定的示值允许误差，满足规定的正常使用要求。有的测量仪器的影响量的变化对计量特性具有较大的影响，而随着影响量的变化，会增大测量仪器的附加误差，则还需要规定影响量如温度、湿度、振动及其环境的范围和额定值的要求，通常在仪器使用说明书中应做出规定。在使用测量仪器时，搞清楚额定工作条件十分重要。只有满足这些条件时，才能保证测量仪器的测量结果准确可靠。当然在额定工作条件下，测量仪器的计量特性仍会随着测量或影响量的变化而变化。但此时变化量的影响，仍能保证测量仪器在规定的允许误差极限内。

（三）极限工作条件

极限工作条件(1imiting operating condition)是指为使测量仪器或测量系统所规定的计量特性不受损害也不降低，其后仍可在额定工作条件下工作，所能承受的极端工作条件。这是指测量仪器能承受的极端条件。承受这种极限工作条件后，其规定的计量特性不会受到损坏或降低，测量仪器仍可在额定操作条件下正常运行。极限工作条件应规定被测量和影响量的极限值。通常测量仪器所进行的型式试验，其中有的项目就属于是一种极端条件下对测量仪器的考核。