准确度（Accuracy）指用测量仪器得到的测量结果与真实值之间的接近程度。也就是说，如果测量对象的真实值在是100 mV，实际测量值可能会在99.9 mV-100.1 mV之间。实际测量中，测量准确度高就说明测量结果会比较集中在真实值附近。仪器的测量准确度与仪器的选择量程、使用环境等因素有关，仪器出厂时，通常会标注使用条件、量程及对应的准确度级别，用户可以根据标注的参数来确定测量结果与真实值之间的差距是多少。

在某些测量仪器中，还需要进一步的把准确度分为量程的准确度和读数的准确度。以量程的准确度表示的仪器，其误差（误差指实际测量值与真实值之间的差值，用于准确度的表示；偏差指不同测量仪器的实际测量值之间的离散程度，用于精密度的表示。）是与量程成正比的固定误差（又称引用误差），反映了实际测量值和真实值之间最大的绝对误差的大小。误差与实际测量值成正比的是读数准确度，读数准确度反映了每一个实际测量值与真实值之间相对误差的大小。Δ仪器=量程×a%，量程准确度=最大误差/量程×100%=a%，其中，a为测量总准确度。以量程准确度标注的仪器误差有时以误差绝对值的形式直接给出，如±2 Ω，±10 mA等。准确度较低无法给出仪器误差时，可直接取其最小刻度或一半，如米尺的仪器误差可取0.5 mm。

精密度（Precision）指使用同种测量仪器对测量对象进行重复测量时，所得到的测量结果之间的差异程度，用于表征测量结果的重现性和重复性。例如，使用不同品牌的电压表，多次测量某一稳定的电压信号，如果测量值彼此之间相差不多，则表现为具有很高的精密度或者说具有较高的重现性。这些测量值不需要与真实值很接近，只需要自身各个值之间很接近。

测量的准确度高指系统误差较小，此时，实际测量值的平均值偏离真实值较少，但是测量值的分散情况不明确（或者说偶然误差的大小不明确）。测量的精密度高指偶然误差与系统误差都比较小，这时测量值比较集中在真实值附近。有时候会说精密度高可以说明准确度高，但有时候，精密度高的测量结果也可能是不准确的，例如，1 mg/L的标准溶液进行测定时得到的结果是1mg/L，则说明该测量结果是非常准确的。如果测量的三个测量值分别为1.73 mg/L，1.74 mg/L和1.75 mg/L，虽然测量的精密度较高，但是测量值或者测量结果却是不准确的。

准确度和精密度之间的关系可以用下图来进行说明。

分辨率（Resolution）指测量仪器或者显示仪器对测量物理量（输入量）的分辨能力。输入量从某个任意值（非零值）缓慢增加，直到可以测量到输出的变化为止，此时的输入量就是分辨率。例如，以长度测量为例，最常用的测量工具米尺，最小刻度为1 mm，用米尺测量能准确到毫米量级，因此，米尺的分辨率为1 mm。如下图所示，用米尺测量一工件，可以准确的读出42 mm，但是由于工件的尺寸大于42 mm，小于43 mm，多出来的长度只能靠估读。如果需要获得更准确的测量值，就需要用分辨率更高的工具如游标卡尺（0.1 mm/0.02 mm）、千分尺（0.1 mm）等。

分辨率的概念在数据采集、图像显示等领域也有众多的应用，不同的应用领域和量纲（测量结果的单位）会稍有不同。分辨率在显示设备中的单位是DPI，在数据采集系统如模拟转换器（ADC）中的单位是位（bit）如8位的ADC、14位的ADC、16位的ADC。分辨率可以用绝对值、百分比等多种方式来表示，一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度的一半，而数字式仪表的分辨率是最后一位的一个字。

现以数据采集系统的ADC模拟转换器为例，详细说明分辨率在图像采集系统的具体概念。以采集系统的ADC模拟转换器为例，分辨率指能够测量的最大信号与最小信号之间可被区分的最小间隔，也就是ADC可检测到的最小变化程度，通常表示成bit数。为了确定系统的电压分辨率，通常情况下，需要做一些计算。首先，假设一个测量系统可以测量±10 V范围内的电压，使用16 bit的ADC采集电压信号。然后，计算16 bit ADC可检测到的最小电压增量为2^16=65536个单位，对应上述提到的±10 V范围内的电压，每个单位可检测到的最低电压为20 V/65536=305 μV，因此，理论上可检测到的最小电压变化是305 μV。但是，实际上，由于噪声等的干扰因子也会混入公式中，导致理论上的分辨率位数会有所下降。假设某16 bit的数据采集系统中同时包含了16个阶次的噪声，由于2^4=16，标定的16 bit分辨率会因噪声的存在而“损失”4 bit，所以，ADC模拟转换器的真实分辨率只有12 bit，而不是16 bit。

此外，通过多次采样取平均值的方式可以提高分辨率，但是会消耗更长的时间，牺牲转换速度。平均值根据样点数量的平方根大小（或者将多次采样的数据相加，再除以采样点数），会不同程度的削弱噪声。例如，系统包含了3个bit的噪声，2^3=8即8个阶次的噪声，所以，采样64点后取平均，可将噪声的影响降低至1个阶次，因为√64=8，8/8=1。但是，这种方法并不能减少非线性噪声的影响，并且噪声服从高斯分布。

实际测量中，待测物理量是测量系统的输入值，经过系统后，输出量通过指针或数字仪表指示出来。灵敏度就是测量仪器输出量的变化Δy与输入量变化Δx的比值，是指示器相对于被测量变化的位移率，可表示为s=Δy/Δx=dy/dx。如果测量系统的输出与输入呈线性关系，那么灵敏度是一个常数。通常情况下，希望灵敏度是一个常数，这有利于输入量与输出量之间有一 一对应关系，进行简便的读数，但是实际上，灵敏度大多只在某个测量范围内保持为常数，因此，测量前需要确定选择系统的线性范围，使系统工作在此范围内，如下图曲线所示。

如果测量系统由多个环节组成，设各个环节的灵敏度分别为s1、s2、s3....，sn，那么系统的灵敏度可表示为s=s1s2s3.....sn。另外，测量仪器的灵敏度越高，其量程可能越小，选择测量工具时，应根据实验要求而综合考虑。

考虑一个拥有±1.0 V电压输入的测量设备和±4个阶次的噪声，如果ADC分辨率是12 bit（2^12=4096），灵敏度为±4×（2/4096）=±1.9 mVp-p，它决定了数据采集设备对于传感器的响应性能。比如，某传感器在0 V到1 V范围内划分了1000个刻度，即1 V输入时，传感器输出1000个单位即1000×1 mV；1 mV输入时，传感器输出1个单位即1 mV，但因为灵敏度是1.9 mV，所以，每次检测到输入变化时，传感器输出至少变化2个单位。

从以上可以看到，灵敏度反映了测量系统对输入量的灵敏程度，而准确度反应了测量值与真实值之间的关系。提高灵敏度可得到较高的测量准确度，但是灵敏度越高，测量范围往往越窄，稳定性往往越差。灵敏度是输入量与输出量之间的绝对关系，而分辨率是测量系统能响应的最小输入变化值，是一个相对变化量。提高分辨率可以提高测量准确度，但由于噪声的影响，分辨率高不能代表测量准确度也高。

下面以USB-1608G数据采集设备（技术指标见下面的表2和表3）为例，说明Resolution、Accuracy、Sensitivity。

假设某传感器的输出信号为0 V-3.0 V，连接至USB-1608G的模拟输入通道。我们在两种不同的条件下来确定Accuracy。条件1：传感器输出200 mV；条件2：传感器输出3.0 V。

条件1：采用单端输入，在±1 V的量程下测量200 mV

温度为25°C

分辨率为2 V÷2^16=30.5 μV

灵敏度为30.5 μV×1.36 LSBrms=41.5 μVrms

增益误差为0.024%×200 mV=48 μV

偏移误差为±245 μV

线性误差为0.0076% of range=76 μV

合计误差为48 μV+245 μV+76 μV=369 μV

因此，200 mV的信号输入，ADC采集的结果将会在199.631 mV和200.369 mV之间波动。

条件2：采用单端输入，在±5 V的量程下测量3.0 V

因此，3.0 V的信号输入，ADC采集的结果将会在2.9982 V和3.0018 V之间波动。

综合分析：

Accuracy：条件1的准确度为（369 μV÷2 V）×100%=0.0184%

Accuracy：条件2的准确度为（1.786 mV÷10 V）×100%=0.0177%

有效分辨率：USB-1608G理论上拥有16 bit分辨率，但有效分辨率是与被测信号最大值和最小值的比例相关的，是可以改变的。以条件2为例，用测量电压除以灵敏度（138.8 μV÷3.0 V=46.5 μV），转换成等价的数字量为1 V÷46.5 μV=21660，或2^14.4 bit，有效分辨率即为14.4位。可以考虑采用取平均值的方法来提高分辨率。

灵敏度：±1 V的输入量程时，灵敏度最好为41.5 μVrms，±5 V输入量程时，灵敏度降低为138.8 μVrms。总体来讲，在选定某一款传感器后，应使采集设备最大程度的匹配传感器的输出范围，以便获得更高的灵敏度。比如，0 V-3 V的输出信号，采集设备的量程应选择5 V而不是10 V。

误差/测量误差/绝对误差：被测量对象的测量值（x）与其真实值（x0）之差即Δ=x-x0。有量纲，能反应出误差的大小和方向。

偏差：是多个多次测量值之间的差异程度，是精密度的表示。

相对误差：绝对误差与被测量对象的真实值的比值即δ=Δ/x0。没有量纲。

引用误差：绝对误差的最大值与仪器示值范围或仪器量程的比值。

额定相对误差：示值绝对误差与示值的比值。

真值/真实值：一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念，一般是无法得到的。在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。

约定真值：一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。实际测量中，以在没有系统误差的情况下，足够多的测量值之平均值作为约定真值。

相对真值：指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3以下时，可认为高一级的标准器或仪表表示值为低一级的相对真值。

静态特性：当输入量不随时间变化或变化缓慢时，输出与输入量之间的关系，y=f(x)。

线性静态特性：希望仪器的输入与输出为一种规定的线性关系，y0=k0x。

非线性误差：仪器实际特性与规定特性不符，Δ(x)=f(x)-k0x。

线性度：最大偏差Δ(x)max与标准输出范围A的百分比，线性度=(Δ(x)max/A)×100%。此外，线性度也表示了校准曲线接近规定直线的吻合程度。其意义是检测测试系统的输出与输入系统能否像理想系统那样保持正常值比例关系（线性关系）的一种度量。计算方法为在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差（Δ(x)max）与满量程输出（A）的百分比，这称之为线性度或非线性误差，该值越小，表明线性特性越好。

线性静态特性、非线性误差及线性度等参数的表示可用下图来说明。