計(jì)量學(xué)中的分辨率是衡量整體價(jià)值的關(guān)鍵指標(biāo)。然而，很多時(shí)候我們會(huì)專(zhuān)注于從測(cè)量?jī)x器中讀出的計(jì)數(shù)或數(shù)字的數(shù)量，而沒(méi)有理解這些數(shù)字是有效的輸出值還是只是附加到信號(hào)的噪聲。根據(jù)計(jì)量學(xué)詞匯(VIM)，分辨率是被測(cè)量量的最小變化，導(dǎo)致相應(yīng)指示發(fā)生可察覺(jué)的變化。

我們以硅壓力傳感器為例。從技術(shù)上講，我們從硅傳感器中獲得的分辨率是無(wú)限的，并且僅受用于測(cè)量傳感器的換能器的限制。然而，封裝的壓力傳感器具有解釋數(shù)據(jù)的電子設(shè)備就會(huì)限制了可以從傳感器中獲得的整體分辨率。Mensor的CPT9000 高級(jí)壓力傳感器具有集成的24位A/D轉(zhuǎn)換器，具有16,777,216 步或計(jì)數(shù)，這是從選定的位數(shù)可能產(chǎn)生的離散值或除法數(shù)。那么這是否意味著您在讀取傳感器時(shí)可以獲得超過(guò) 0.1PPM的分辨率，但其有效性取決于測(cè)量過(guò)程、儀器的整體不確定度以及儀器制造商設(shè)置的讀數(shù)限制。

測(cè)量過(guò)程

考慮從Mensor壓力傳感器讀取單個(gè)壓力值。讀數(shù)的分辨率代表一部分真實(shí)信號(hào)和一部分噪聲。由于此噪聲是隨機(jī)的，無(wú)法對(duì)讀取的單個(gè)值的真實(shí)性給予高度的置信度。

現(xiàn)在，如果在相同條件下多次重復(fù)此過(guò)程，我們就可以計(jì)算讀數(shù)的平均值以明顯接近真實(shí)值。假設(shè)噪聲是隨機(jī)的，計(jì)算平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差會(huì)顯著提高讀數(shù)真實(shí)性的整體置信水平。

因此，一個(gè)0~1psi全量程傳感器，具有7位分辨率，其中您可以得出小至0.1x10-5psi的分辨率。單個(gè)讀數(shù)的整體信噪比的置信度明顯低于采用更大樣本量的置信度。

儀器的不確定度

分辨率不確定度是導(dǎo)致測(cè)量不確定度的一個(gè)因素。分辨率也被認(rèn)為是整體 A 類(lèi)不確定度的一個(gè)因素，是通過(guò)在定義的條件下獲得的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)計(jì)算的。通常，不確定度的分辨率分量計(jì)算為整個(gè)A類(lèi)不確定度和平方根方程的矩形分布。

這意味著對(duì)于具有7位分辨率的相同0~1psi傳感器，存在與0.1x10-5psi 最小分辨率相關(guān)的不確定因素。盡管如此，其整體影響在很大程度上取決于這與A 類(lèi)（偏差）和 B 類(lèi)（參考不確定性、線性度、重復(fù)性、滯后等）不確定性中的其他因素的關(guān)系。

廠家設(shè)置的限制

為了應(yīng)對(duì)分辨率對(duì)整體不確定度的影響，設(shè)備制造商限制了儀器（特別是帶有數(shù)字顯示指示的儀器）的讀數(shù)，以減少顯示噪聲并使讀數(shù)更容易。

在前面的示例中，傳感器的總體規(guī)定不確定度為0.01%FS（在k=2時(shí)報(bào)告，置信水平為~95%）。任何靈敏度高于0.1x10-3psi 的讀數(shù)都不具有相同的真實(shí)性置信水平。因此，在這種情況下，盡管分辨率能夠達(dá)到 0.1x10-5psi，但尚不清楚記錄的測(cè)量值的最后兩位數(shù)字是否有任何意義。

通過(guò)讀取為抵消噪聲輸出而部署的過(guò)濾器，可以在一定程度上緩解這個(gè)問(wèn)題。但是，過(guò)濾器必須不使顯示讀數(shù)滯后于真實(shí)讀數(shù)。

對(duì)于精密壓力指示器CPG2500等壓力儀器，報(bào)告的測(cè)量不確定度為0.008%或80ppm，分辨率定義為6-7位數(shù)字。這種情況主要是為了確保壓力輸出的信噪比高。 

所以總而言之，更高的分辨率并不一定意味著更真實(shí)的值，尤其是當(dāng)讀數(shù)本身的樣本量有。話雖如此，重要的是要知道分辨率確實(shí)會(huì)影響儀器的整體不確定性。