儀器的技術指標是每一個儀表人都要了解的基本知識，也是衡量一臺儀器好壞的基礎。本文根據GBT18403.1-2022《氣體分析器性能表示 第一部分 總則》和JJF1001-2011《通用計量術語及定義》兩個文件，結合自己工作簡單談一談個人理解。
（1）傻傻分不清的精度/精密度/準確度/不確定度/線性誤差
工作中常常聽到精度、精密度、準確度、線性誤差、不確定度這些詞，他們都有什么區別呢？有時真當是傻傻分不清。首先他們都是評價儀器測量值反應真值水平的概念，但也有差異。
首先說精度、精密度和準確度。儀器的精確度，簡稱精度，它是由精密度和準確度共同組成，精密度體現的是系統誤差，準確度體現的是隨機誤差。
所謂的系統誤差就是重復測量中保持不變或者按可預見方式變化的測量誤差的量，而隨機誤差就是重復測量中按不可預見方式變化的測量誤差的量。
舉個例子，我們測量大氣中的氧氣，假設氧氣含量為21%，有兩臺養分儀，連續5次測量，儀器顯示值如圖1所示。1#最大誤差-0.5%，2號最大誤差0.3%，這兩臺表，你認為哪一臺更好？就像圖2兩個選手打靶，你覺得哪個水平高？
圖1儀器顯示值
圖2 選手打靶成績
引起系統誤差的表現是數據穩定，但不一定準確。引起的原因比如標氣不準確、溫度壓力影響、背景氣體干擾等。隨機誤差表現為測量值與參考值比較接近，但數據跳動。引起的原因，比如電噪聲、環境噪聲等。
這里再多說一點，有的系統誤差是比較好改善的，比如選合適的標氣、進行溫度壓力補償等。但是當測量ppb級痕量的水分或者硫化氫時，這種系統誤差就比較難克服了，因為標氣也搞不準、管路吸附影響還很大，要把系統搞準也是很難的。
其次是測量不確定度，JJF1001-2011里定義是“表征賦予被測量量值分散性的非負參數”。GBT18403.1-2022中定義是“與測量結果相關的參數，其能合理的表征被測量值之間的分散性”。按照這個字面意思理解，不確定度是描述測量結果分散性的量，實際上描述的指標與系統隨機誤差的關系更大。一般采用標準差或者標準差的倍數來描述。
最后再說說線性誤差。我們沒有在JJF1001-2011和GBT18403.1-2022兩個文件中找到關于線性誤差的定義，但在GBT18403.1-2022中有一個
線性不確定度的定義，儀器的實際讀數與通過被測量的線性函數求出的讀數之間的最大偏差。他從全量程的角度反映了測量誤差，也可以理解成他從全量程的角度反映了測量精度。
線性不確定度與測量不確定度，里面都有不確定度，但根據定義似乎有著不一樣的意思。一個描述最大偏差，一個描述分散性。（2）重復性和穩定性到底哪個重要
根據JJF1001-2011 通用計量術語與定義，重復性是
指一組重復性測量條件下的測量精密度，他反映的是一組數據的一致性程度。重復性測量條件是指相同測量程序、相同操作者、相同測量系統、相同操作條件和相同地點，并在短時間內對同類或相似被測對象重復測量。從這個定義上看，它主要是對隨機誤差大小的一種描述。因此重復性的指標至少是會優于精度等級的，因為精度還包括了準確度的影響。
在GBT18403.1-2022中對這個短時間也給出了建議，那就是響應時間T90的10倍。
穩定性是怎么定義的呢？穩定性就是測量儀器的計量特性隨時間不變化的能力。換句話說就是長期使用的重復性好。
我們來比較一下重復性和穩定性，重復性強調短時間，穩定性強調長時間，重復性一般是實驗室測試數據，穩定性可以是實驗室測量，但更多的是反映實際使用過程中的表現。重復性一般是儀器自身的特性，穩定性還和外部特性有關，不再強調相同操作條件和地點，也不再強調相同測量方法和操作者，它強調的是系統在不同的預處理、使用者、溫度、壓力等條件下，儀器的長期實際表現。因此穩定性是儀器使用者，特別是在線儀器使用者最關心的一個指標。
對于穩定性的度量，常常用漂移來表示，比如7天漂移量或者年漂移量。當然重復性在一些科學研究中，也是很重要的一個指標，但在在線儀表中，有了精度或者線性不確定度這樣的指標約束，又是連續在線使用，重復性可能就不那么重要了。
（3）分辨力與靈敏度的區別真的不太好理解
我們先根據JJF1001-2011給出這兩個概念的定義。
顯示裝置分辨力，他的定義是能有效辨別的顯示示值間的最小差值。假如兩臺氧氣分析儀測量空氣值分別是20.5%和20.55%，此時我們認為一臺顯示分辨力是0.1%，另一臺的顯示分辨力為0.01%。那顯示裝置的分辨力和儀器實際分辨力顯然不是一回事。
分辨力的意義是強調的是被測量值的最小變化達到多少，可以引起顯示值的變化。從用戶的角度，數字儀表的分辨力是小于等于顯示裝置分辨力的，用戶并不能獲得某儀器的最大分辨力潛能。
靈敏度的定義是評價被測量值的變化可以引起顯示值多大的變化。
如果要咬文嚼字的話，靈敏度和分辨力是有差異。靈敏度沒有強調最小變化，靈敏度里面的“被測值變化”是大于等于分辨力的，另外從定義看它是一個沒有量綱的值。
對于經校驗的數字化儀表，測量值有多少變化就會引起顯示值的同樣變化，那么按定義靈敏度這個概念就沒有意義了，用分辨力作為衡量儀器對微小變化測量能力的指標更合適。
另外，對于卡尺這一類計量器具，我們也很少說這把尺子的靈敏度是多少，但根據刻度可以說分辨力是多少。
要說明的是在GBT18403.1-2022中找不到分辨力和靈敏度的概念，只有一個最小可檢測變化的定義，定義為5min內輸出波動的兩倍。
（4）用噪聲的倍數定義檢出限合適不合適
還是先給出概念，GBT18403.1-2022中沒有檢出限的概念，只有最小可檢測變化。實際中，有很多學術論文和資料把2倍或者3倍噪聲當成檢出限。
大都數情況下，這兩個概念是可以通用的，用輸出波動或者噪聲來定義檢出限有一定的道理，但本質還是有區別的。因為有時儀器還涉及到一個本底噪聲的問題。由于本地噪聲的存在，儀器的實際檢出限值會大于最小可檢測變化。
比如激光光譜法測量中，如圖4所示，一束激光從光源通過測量氣室到達檢測器，采用諧波解調得到的信號可能如圖示波器所示，如果這是0.5%氧氣濃度時的信號，由于光、電噪聲的疊加，信號底部并不平坦，可能0.1%時已經無法區分噪聲還是有用信號。但5min波動可能只有0.01%，因此，兩個概念不完全相同，不能用最小可檢測變化來定義檢出限。
（5）再談測量誤差的描述方式
當我們理解了用什么參數去評估精度后，我們還需要知道如何去描述這個指標。我們測量大氣中的氧氣，如圖所示假如一臺儀器量程是0~50%，假如真值是21%，顯示值為20.5%，他的測量誤差就是-0.5%，這個測量誤差我們也叫做絕對誤差。
評價一臺儀器只用絕對誤差有時無法客觀評價它的好壞，測量1噸的東西差1kg和測10kg的東西差1kg肯定不是一個概念。所以誤差的描述我們還常用到相對誤差的概念，就是把絕對誤差除以參考值，乘以100%。這時圖中例子的測量相對誤差就是-2.38%。
評價一臺儀器是否滿足要求，有時光用相對誤差也不能很科學的進行描述。比如量程0~100%的分析儀，當你測量1%濃度時，如果要求+-5%的相對誤差，這時就相當于要求0.05%的絕對誤差，難度就開始變大了。所以又有了滿量程相對誤差，就是
測量結果與滿量程之間的相對偏差，絕對誤差除以量程值，乘以100%。圖中例子的滿量程相對誤差就是-1%。
滿量程相對誤差比較直觀的表述了儀器的不確定度，沒有歧義，在招標文件等技術文件里用的最多。如果用相對誤差，一般最好加一個絕對誤差作為限制，比如±3%RD 或±0.1%，滿足其一，這樣就沒有爭議。另外為了區分兩個相對誤差，在提要求時最好在后面加上RD和FS。
再來說一說這個里面的幾個%，圖中黃色的“%”表示濃度值，指濃度是百分之多少，是表示體積比、或者質量比等，紅色的“%”是誤差的相對值，是沒有量綱的。當我們看到一個測量結果說誤差是0.5%，如果沒有任何說明，很多時候都需要問問到底是相對誤差還是絕對誤差。
寫在最后
各種技術文件中技術參數是對儀器要求描述的主要方式。進行準確地描述和理解，可以大大減少項目執行過程中不必要的溝通成本，減少出錯風險。
