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Bobby Brown
更新 2025-07-03
什麼是精度?量測精度vs重複精度、Rd與FS

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一、什麼是精度

在工業製程控制、能源管理、品質管控等領域,量測精度(Accuracy)指的是量測值與真實值的接近程度,常見的標示方式是以誤差範圍百分比表示,例如「±1%」,這代表實際測量結果會落在真實值上下1%的範圍內。
提到精度,有一個基本觀念是:無論多先進的設備,微小的誤差或變動都是無法完全避免的。
試想,如果我們要求所有產品都要完全沒有誤差、100%吻合設計值,那結果會是:
     • 幾乎每一個產品都會被判定為不良品
     • 工廠生產效率變低
     • 成本將大幅提高,造成浪費
因此,在產品設計與檢驗中,通常都會訂出一個「可接受的誤差範圍」,只要產品在這個範圍內,就可以認定為合格、能正常運作、不影響品質。這個範圍就是所謂的公差(Tolerance)。(Tektronix, 2024,Para.4)
[1][2]

二、量測精度與重複精度差別

有時在流量計或其他量測設備的規格描述中,會看到「重複精度」。重複精度(Repeatability)和我們一開始提及的量測精度(Accuracy)是兩個不同概念:
重複精度 量測精度
定義 在相同的條件下,針對相同量進行多次測量時,測量結果的一致性或接近程度。重複性反映的是測量設備或系統在短時間內多次測量的穩定性。 測量值與真實值(或參考標準值)之間的接近程度。量測精度反映了測量設備的正確性。
例(流量計) 假設想使用某個流量計測量相同的流量(例如每秒10公升),並在相同條件下重複進行10次測量。若流量計的重複精度高,10次測量的結果會非常接近,例如結果可能是9.98、9.99、10.01升等。重複性越高,數據的離散性越小。 如果想要測量流量為10公升/秒的液體流量,理想情況下,流量計應該會顯示10.0公升/秒。若流量計顯示的值為9.8公升/秒,表示測量精度較低。流量計的量測精度越高,測量值越接近10.0公升/秒這個真實值。
簡單來說,量測精度好,不代表結果穩定;重複性好,也不代表測得準確。只有兩者兼具,加上正確校正,才是真正值得信賴的量測設備。
在挑選流量計時,精度雖重要,然而精度越高的流量計,價格就越高,建議可以依據需求在精度和價格間取捨,像是如果只是想瞭解管道中有多少自來水,則不須對水流量計精度有很高的要求; 如果應用在精密製程的化學藥劑監測, 對於液體流量計精度要求就會比較高。

三、精度標示方式:滿量程(%FS) vs 讀數值(%Rd)

常見的精度的標示方法有兩種:滿量程百分比(Full Scale, FS)與讀數百分比(Reading, Rd 或 RD)。
滿量程(%FS) vs 讀數值(%Rd)

1. 什麼是滿量程精度(%FS)?

使用滿量程FS表示誤差時, 是儀器量程的最大值為基準計算誤差, 絕對誤差保持不變, 但相對於實際流量的百分比的相對誤差會隨流量變化而改變。
[3]
滿量程精度
滿量程 ( FS ) 表示誤差的優點是簡單易計算, 因為絕對誤差是基於滿量程的計算, 絕對誤差不會變 ; 然而當流量減少時, 絕對 誤差占流量的比例 ( 相對誤差 ) 會變得很大, 導致測量精度變差。

2. 什麼是讀數精度(%Rd)?

讀數 ( Reading, 簡稱 Rd 或 RD ) 表示誤差時,是根據實際的測量值來計算誤差,無論流量在流量範圍內的哪個位置, 百分比始終基於當前讀數。
讀數精度
讀數 (RD) 表示誤差的優點是誤差隨測量值變化, 低流量測量更精確且相對誤差穩定,適合變動流量的應用, 能在多種範圍內 保持精度。缺點是計算較複雜, 需要動態計算每個讀數, 高流量時誤差可能增大, 影響高流量測量精度。

四、容易混淆的概念:線性度vs精度

線性度(Linearity)有時也稱為直線性,指測量裝置的輸入-輸出曲線有多接近一條理想的直線 (AZoM, 2020, Para.3),若輸出值隨輸入值趨勢接近直線,代表線性度良好。
精度(Accuracy)強調測量結果與真實值的接近程度,兩者的差異在於,精度著重單次結果是否準確,而線性度強調整體輸出變化趨勢是否穩定、可預期。

那麼,線性度和重複精度(Repeatability)又有何不同?

重複精度是同一條件下,設備多次量測結果的一致性,看「量測結果接不接近」;而線性度則觀察輸入變化時,輸出整體變化趨勢「是否規律(接近理論直線)」。
舉例來說:若重複性為 ±0.1% FS,表示同一流量條件下,重複量測結果誤差不超過±0.1%。
若線性度為 ±0.5% FS,代表整體輸出曲線偏離理論直線的最大誤差為±0.5%。

結論:線性度和精度是獨立的性能指標,線性度好不等於精度好,須分開評估。
[4]

參考資料

  1. ^ Bronkhorst. (n.d.). Understanding Flow Meter Accuracy & Repeatability.
  2. ^ Tektronix. (2024, May 29). Accuracy, Error, Tolerance, and Uncertainty in Calibration Results. Tektronix Blog.
  3. ^ Davis, J. & Nasby, G. (2022, Oct.). Instrumentation Lessons: Selecting and Sizing Flowmeters. InTech Magazine – ISA.
  4. ^ AZoM. (2020, August 6). What is linearity? AZoM.com.
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