仪器的技术指标是每一个仪表人都要了解的基本知识，也是衡量一台仪器好坏的基础。本文根据GBT18403.1-2022《气体分析器性能表示 第一部分 总则》和JJF1001-2011《通用计量术语及定义》两个文件，结合自己工作简单谈一谈个人理解。
（1）傻傻分不清的精度/精密度/准确度/不确定度/线性误差
工作中常常听到精度、精密度、准确度、线性误差、不确定度这些词，他们都有什么区别呢？有时真当是傻傻分不清。首先他们都是评价仪器测量值反应真值水平的概念，但也有差异。
首先说精度、精密度和准确度。仪器的精确度，简称精度，它是由精密度和准确度共同组成，精密度体现的是系统误差，准确度体现的是随机误差。
所谓的系统误差就是重复测量中保持不变或者按可预见方式变化的测量误差的量，而随机误差就是重复测量中按不可预见方式变化的测量误差的量。
举个例子，我们测量大气中的氧气，假设氧气含量为21%，有两台养分仪，连续5次测量，仪器显示值如图1所示。1#最大误差-0.5%，2号最大误差0.3%，这两台表，你认为哪一台更好？就像图2两个选手打靶，你觉得哪个水平高？
引起系统误差的表现是数据稳定，但不一定准确。引起的原因比如标气不准确、温度压力影响、背景气体干扰等。随机误差表现为测量值与参考值比较接近，但数据跳动。引起的原因，比如电噪声、环境噪声等。
这里再多说一点，有的系统误差是比较好改善的，比如选合适的标气、进行温度压力补偿等。但是当测量ppb级痕量的水分或者硫化氢时，这种系统误差就比较难克服了，因为标气也搞不准、管路吸附影响还很大，要把系统搞准也是很难的。
其次是测量不确定度，JJF1001-2011里定义是“表征赋予被测量量值分散性的非负参数”。GBT18403.1-2022中定义是“与测量结果相关的参数，其能合理的表征被测量值之间的分散性”。按照这个字面意思理解，不确定度是描述测量结果分散性的量，实际上描述的指标与系统随机误差的关系更大。一般采用标准差或者标准差的倍数来描述。
最后再说说线性误差。我们没有在JJF1001-2011和GBT18403.1-2022两个文件中找到关于线性误差的定义，但在GBT18403.1-2022中有一个线性不确定度的定义，仪器的实际读数与通过被测量的线性函数求出的读数之间的最大偏差。他从全量程的角度反映了测量误差，也可以理解成他从全量程的角度反映了测量精度。
线性不确定度与测量不确定度，里面都有不确定度，但根据定义似乎有着不一样的意思。一个描述最大偏差，一个描述分散性。
根据JJF1001-2011 通用计量术语与定义，重复性是指一组重复性测量条件下的测量精密度，他反映的是一组数据的一致性程度。重复性测量条件是指相同测量程序、相同操作者、相同测量系统、相同操作条件和相同地点，并在短时间内对同类或相似被测对象重复测量。
从这个定义上看，它主要是对随机误差大小的一种描述。因此重复性的指标至少是会优于精度等级的，因为精度还包括了准确度的影响。
在GBT18403.1-2022中对这个短时间也给出了建议，那就是响应时间T90的10倍。
稳定性是怎么定义的呢？稳定性就是测量仪器的计量特性随时间不变化的能力。换句话说就是长期使用的重复性好。
我们来比较一下重复性和稳定性，重复性强调短时间，稳定性强调长时间，重复性一般是实验室测试数据，稳定性可以是实验室测量，但更多的是反映实际使用过程中的表现。重复性一般是仪器自身的特性，稳定性还和外部特性有关，不再强调相同操作条件和地点，也不再强调相同测量方法和操作者，它强调的是系统在不同的预处理、使用者、温度、压力等条件下，仪器的长期实际表现。因此稳定性是仪器使用者，特别是在线仪器使用者最关心的一个指标。对于稳定性的度量，常常用漂移来表示，比如7天漂移量或者年漂移量。
当然重复性在一些科学研究中，也是很重要的一个指标，但在在线仪表中，有了精度或者线性不确定度这样的指标约束，又是连续在线使用，重复性可能就不那么重要了。
我们先根据JJF1001-2011给出这两个概念的定义。
显示装置分辨力，他的定义是能有效辨别的显示示值间的最小差值。假如两台氧气分析仪测量空气值分别是20.5%和20.55%，此时我们认为一台显示分辨力是0.1%，另一台的显示分辨力为0.01%。那显示装置的分辨力和仪器实际分辨力显然不是一回事。
分辨力的意义是强调的是被测量值的最小变化达到多少，可以引起显示值的变化。从用户的角度，数字仪表的分辨力是小于等于显示装置分辨力的，用户并不能获得某仪器的最大分辨力潜能。
灵敏度的定义是评价被测量值的变化可以引起显示值多大的变化。
如果要咬文嚼字的话，灵敏度和分辨力是有差异。灵敏度没有强调最小变化，灵敏度里面的“被测值变化”是大于等于分辨力的，另外从定义看它是一个没有量纲的值。
对于经校验的数字化仪表，测量值有多少变化就会引起显示值的同样变化，那么按定义灵敏度这个概念就没有意义了，用分辨力作为衡量仪器对微小变化测量能力的指标更合适。
另外，对于卡尺这一类计量器具，我们也很少说这把尺子的灵敏度是多少，但根据刻度可以说分辨力是多少。
要说明的是在GBT18403.1-2022中找不到分辨力和灵敏度的概念，只有一个最小可检测变化的定义，定义为5min内输出波动的两倍。
还是先给出概念，GBT18403.1-2022中没有检出限的概念，只有最小可检测变化。实际中，有很多学术论文和资料把2倍或者3倍噪声当成检出限。
大都数情况下，这两个概念是可以通用的，用输出波动或者噪声来定义检出限有一定的道理，但本质还是有区别的。因为有时仪器还涉及到一个本底噪声的问题。由于本地噪声的存在，仪器的实际检出限值会大于最小可检测变化。
比如激光光谱法测量中，如图4所示，一束激光从光源通过测量气室到达检测器，采用谐波解调得到的信号可能如图示波器所示，如果这是0.5%氧气浓度时的信号，由于光、电噪声的叠加，信号底部并不平坦，可能0.1%时已经无法区分噪声还是有用信号。但5min波动可能只有0.01%，因此，两个概念不完全相同，不能用最小可检测变化来定义检出限。
当我们理解了用什么参数去评估精度后，我们还需要知道如何去描述这个指标。我们测量大气中的氧气，如图所示假如一台仪器量程是0~50%，假如真值是21%，显示值为20.5%，他的测量误差就是-0.5%，这个测量误差我们也叫做绝对误差。
评价一台仪器只用绝对误差有时无法客观评价它的好坏，测量1吨的东西差1kg和测10kg的东西差1kg肯定不是一个概念。所以误差的描述我们还常用到相对误差的概念，就是把绝对误差除以参考值，乘以100%。这时图中例子的测量相对误差就是-2.38%。
评价一台仪器是否满足要求，有时光用相对误差也不能很科学的进行描述。比如量程0~100%的分析仪，当你测量1%浓度时，如果要求+-5%的相对误差，这时就相当于要求0.05%的绝对误差，难度就开始变大了。所以又有了满量程相对误差，就是测量结果与满量程之间的相对偏差，绝对误差除以量程值，乘以100%。图中例子的满量程相对误差就是-1%。
满量程相对误差比较直观的表述了仪器的不确定度，没有歧义，在招标文件等技术文件里用的最多。如果用相对误差，一般最好加一个绝对误差作为限制，比如±3%RD 或±0.1%，满足其一，这样就没有争议。另外为了区分两个相对误差，在提要求时最好在后面加上RD和FS。
再来说一说这个里面的几个%，图中黄色的“%”表示浓度值，指浓度是百分之多少，是表示体积比、或者质量比等，红色的“%”是误差的相对值，是没有量纲的。当我们看到一个测量结果说误差是0.5%，如果没有任何说明，很多时候都需要问问到底是相对误差还是绝对误差。
各种技术文件中技术参数是对仪器要求描述的主要方式。进行准确地描述和理解，可以大大减少项目执行过程中不必要的沟通成本，减少出错风险。
