物理实验灵敏度、精密度、准确度和精确度

在物理量的测量中灵敏度、精密度、准确度和精确度是经常用到，然而又是很容易混淆的几个概念。这几个概念中，灵敏度是仅对实验仪器而言的，精确度仅对测量而言，而精密度和准确度既是对仪器、又是对测量而言的。根据这些概念的意义和作用，现从以下两个方面作分析和说明。
　　
　　一、衡量测量仪器的品质
　　
　　1、仪器的灵敏度
　　
　　灵敏度是指仪器测量最小被测量的能力。所测的最小值越小，该仪器的灵敏度就越高。灵敏度一般是对天平和电气仪表而言的，对直尺、游标卡尺、螺旋测微器、秒表等则无所谓灵敏度。
　　
　　比如天平的灵敏度越高，每格毫克数就越小，即使天平指针从平衡位置转到刻度盘一分度所需的质量就越小。又如多用表表盘上标的数字“20kΩ/V”就是表示灵敏度的，它的物理意义是，在电表两端加1V的电压时，使指针满偏所要求电表的总内阻RV（表头内阻和附加内阻之和）为20kΩ。这个数字越大，灵敏度越高。这是因为U＝IgRV，即RV/U＝1/Ig，显然当RV/U越大，说明满偏电流Ig越小，灵敏度便越高。
　　
　　仪器的灵敏度也不是越高越好，因为灵敏度过高，测量时的稳定性就越差，甚至不易测量，即准确度就差，因此在保证准确性的前提下，灵敏度也不宜要求过高。
　　
　　2、仪器的准确度
　　
　　准确度一般是对电气仪表而言的，对其他仪器无所谓准确度。
　　
　　仪器的准确度一般是以准确度等级来表示的，如电表的准确度等级是指在规定条件下测量，当它指针满偏时出现的最大相对误差的百分比数值。某电表的准确度是2.5级，其意义是指相对误差不超过满偏度的2.5%，即仪器绝对误差=量程×准确度。如量程为0.6A的直流电流表，其最大绝对误差=0.6A×2.5%=0.015A。
　　
　　显然用同一电表的不同量程测量同一被测量时，其最大绝对误差是不相同的，因此使用电表时，就存在一个选择适当量程挡的问题。
　　
　　3、仪器的精密度
　　
　　仪器的精密度又简称精度，是指仪器的构造的精细和致密程度，一般指仪器的最小分度值。一般仪器都存在精度问题。如刻度尺的最小分度为1mm，其精度就是1mm；水银温度计的最小分度为0.20C，其精度就是0.20C。仪器的最小分度越小，其精度就越高，灵敏度也就越高。比如精度为0.10C的温度计就比最小分度为0.20C的温度计灵敏度和精密度都要高。比如最小分度为0.10C的温度计就比最小分度为0.20C的温度计灵敏度和精密度都要高。
　　
　　在正常使用情况下，仪器的精度高，准确度也就高。这表明仪器的精度是一定准确度的前提，有什么样的准确度，也就要求有什么样的精度相适应。这正是人们常用精密度来描述仪器准确度的原因。
　　
　　但是，仪器的精度并不能完全反映其准确度，例如一台一定规格的电压表，其内部的附加电阻变质，使其实际准确度下降了，但精度却不变。可见精度与准确度是有区别的。
　　
　　二、评价测量结果的优劣
　　
　　1、测量的精密度
　　
　　测量的精密度是指在进行某一量的测量时，各次测量的数据大小彼此接近的程度，它是偶然误差的反映。测量精密度高，说明各测量数据比较接近和集中。但由于系统误差情况不确定，故测量精密度高不一定测量准确度就高。
　　
　　2、测量的准确度
　　
　　测量的准确度是指测量数据的平均值偏离真实值的程度，它是系统误差的反映。测量的准确度高，说明测量的平均值与真实值偏离较小。但由于偶然误差情况不确定，即数据不一定都集中于真实值附近，可能是分散的。故测量准确度高不一定测量精密度高。
　　
　　3、测量的精确度
　　
　　测量的精确度是指测量数据集中于真实值附近的程度。测量的精确度高，说明测量的平均值接近真实值，且各次测量数据又比较集中，即测量的系统误差和偶然误差都比较小，测量得既准确又精密。因此，测量的精确度才是对测理结果的综合评价。