【推荐】桥梁检测设备及仪器概述30
公路工程试验检测(桥梁)-第2章 桥梁检测仪器讲解
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二、桥梁荷载试验仪器
是电阻应变测量技术中最
（一）应变测试仪器设备
2、电阻应变片（计） (1)原理： 应变 应力、应变的关系
重要的基本单元
构件应力
工作原理：将电阻应变计粘贴在被测构件表面上，当构件发生变形时， 应变计与构件一起变形，致使应变计的电阻值发生相应的变化；通过电 阻应变测量装置，可将这种变化测量出来，换算成应变值或者输出与应 变成正比的模拟电信号，用记录仪器记录下来或直接存入计算机，进行 处理得到所需要的应力、应变。
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二、桥梁荷载试验仪器
c.贴片。用镊子夹脱脂棉球蘸酒精（或丙酮）将贴片位置清洗干净。用手握 住应变片引出线，在其背面均匀涂抹一层胶水，然后放在测点上，调整应变 片的位置，使其可准确定位。 d.进行干燥处理和质量检查粘贴效果。 干燥方法：自然干燥，温度大于15度，相对湿度60%，时间24h。 人工干燥，红外灯泡或电吹风，温度50度，1h。 粘贴质量：粘贴层的好坏、几何位置、粘贴层是否有气泡、引出线完整、 引出线的绝缘度（至少100 f.应变片导线连接。 ，时间长应在200 以上）。 e.应变片的防护。涂防护层，以防止应变片受潮和机械损伤;
形的一块材料上，并与被测构件处于相同温度条件下。 ②工作片补偿法：在同一被测构件上粘贴几个工作应变片，根据电桥的基本
特性及构件的受力情况，将工作片正确地接入电桥中。
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
3、应变测量的仪器和设备
1）惠斯顿电桥 桥路组合 根据电桥的测量电路，对应变电桥的测量方法有：
功的使用。 ⑤便于长距离测量和采集记录自动化。
⑥可制成各种各样精度很高的传感器，以测量力、位移、加速度等力学量。
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桥梁工程结构试验检测仪器设备
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
(3)电阻应变片（计）种类
①丝式应变计，阻值为50~400欧。 ②箔式应变计，阻值为60~1000。 ③应变花，测试结构的平面应力和平面应变。
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
(3)电阻应变片（计）选用
根据被测试件所处的环境条件、材料的匀质程度、重要程度、应变范围综 合考虑。主要是把握标距和种类。
电测仪器： 特点：是发展更新块，精度比较高，量程也比机械式大的多，目前在
许多方面已基本取代机械式仪器。
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
电阻应变计公式
1)．单位应变所造成的相对电阻变化 2)．电阻应变计输出信号与输入信号在数量上的关系 3)．电阻变化率对应变的灵敏度 4)．机械量与电量之间的转换关系
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桥梁工程结构试验检测仪器设备
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一、仪器性能的基本技术指标
基本技术指标
1．测量精度：测量精度系指仪器所具有的可读数能力（最小分辨率）。 2．量程：仪器的最大测量范围（在动态测试中称作动态范围）。 3．灵敏度：被测物理量的单位变化引起的仪器读数值（输出与输入的比
值）叫做灵敏度，数值上它与精度互为倒数。 4．信噪比（S/N）：仪器测得的信号中信号（Signal）与同时测得的噪声
标距：匀质的或局部应力集中梯度比较大的，选用小标距的； 非匀质的或局部应力集中梯度小的，选用大标距的。
标距可结合试件的材料来选定，如钢材常用2mm×（5~20）mm 混凝土则用10mm×（80~100）mm。石材用20~40mm。
一般的结构试验，采用120Ω纸基金属丝应变片就可满足试验要求。
1.对于混凝土结构一般采用12012纸基金属丝应变片，标距为(B) 采用120g纸基金属丝应变片就可满足试验要求。其标距可结合 试件的材料来选定，如钢材常用5～20mm，混凝土则用40～ 150mm，石材用20～40mm。
桥梁施工中的新型监测设备
桥梁施工中的新型监测设备在现代桥梁建设中，确保施工质量和结构安全至关重要。
随着科技的不断进步，一系列新型监测设备应运而生，为桥梁施工提供了更精确、更及时、更全面的监测手段。
一、新型监测设备的类型及特点1、光纤光栅传感器光纤光栅传感器是一种基于光纤技术的新型传感器。
它具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点。
在桥梁施工中，可用于监测混凝土的应变、温度和裂缝的发展等。
通过将光纤光栅传感器埋入混凝土结构内部，可以实时获取结构内部的应力分布情况，为施工过程中的调整和优化提供数据支持。
2、智能全站仪智能全站仪是一种高精度的测量设备。
它不仅能够快速准确地测量桥梁的几何形状和空间位置，还具备自动跟踪、自动瞄准等功能。
在桥梁施工中，智能全站仪可用于桥梁墩柱的垂直度监测、梁体的拼装精度控制等。
其高精度的测量结果有助于保证桥梁结构的几何尺寸符合设计要求，提高施工质量。
3、无人机监测系统无人机监测系统近年来在桥梁施工监测中得到了广泛应用。
无人机可以携带高清摄像头、激光雷达等设备，对桥梁施工现场进行快速巡查和数据采集。
通过对采集到的图像和数据进行处理和分析，可以及时发现施工中的问题，如施工进度滞后、安全隐患等。
此外，无人机还可以用于桥梁结构外观的检查，检测表面裂缝、锈蚀等病害。
4、加速度传感器加速度传感器用于监测桥梁在施工过程中的振动情况。
通过安装在桥梁的关键部位，如桥墩、梁体等，可以实时获取结构的振动频率、振幅等参数。
这有助于评估施工过程中结构的稳定性，及时发现可能存在的共振现象，采取相应的措施加以避免。
5、地质雷达地质雷达是一种用于探测地下结构和地质情况的设备。
在桥梁施工中，它可以用于检测桥基的地质条件，如地层分布、溶洞、软弱夹层等。
提前了解地质情况，有助于优化桥基的设计和施工方案，确保桥梁的基础稳固可靠。
二、新型监测设备在桥梁施工中的应用1、施工过程中的变形监测在桥梁施工过程中，结构会产生不同程度的变形。
例如，桥墩在浇筑过程中可能会发生沉降和倾斜，梁体在架设过程中可能会出现挠度变化。
道路与桥梁工程测量中常用的仪器
道路与桥梁工程测量中常用的仪器1)经纬仪：测量公路、桥梁中线和偏角以及测量视距用。
2)水准仪：测量高程用，如路基高程、路面高程、桥涵标高、公路纵断面等。
3)平板仪：测量地形用。
4)水准尺：配合经纬仪测量视距，配合水准仪测高程，配合平板仪测量地形等。
5)罗盘仪：测量方位角和路线平面角度用。
6)皮尺、钢卷尺：测距离用。
施工方面：常用的就全站仪和水准仪，一般情况下控制点设计单位都给交了，只需用全站仪就可以控制平面位置。
水准仪用来控制高程。
1、全站仪，2秒级以上的2、GPS卫星定位仪器，3、水准仪，最好是激光自动记录的4、对讲机、笔记本电脑5，经纬仪这5个都很重要的尤其是全站仪水准仪经纬仪公路等级的划分一、公路根据使用任务、功能和适应的交通量划分为五个等级高速公路具有特别重要的政治、经济意义。
为专门供汽车分向分车道行驶并全部控制出入的干线公路。
分为四车道、六车道、八车道高速公路。
一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量25000辆以上。
一级公路为连接重要政治、经济中心，通往重点工矿区、港口、机场，专供汽车分道行驶并部分控制出入的公路。
一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量为15000—30000辆。
二级公路为连接政治、经济中心或大矿区、港口、机场等地的公路。
一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的年平均昼夜交通量为3000—7500辆。
三级公路为沟通县以上城市的公路。
一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的年平均昼夜交通量为1000—4000辆。
四级公路为沟通县、乡〔镇〕、村的公路。
一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的年平均昼夜交通量为双车道1500辆以下，单车道200辆以下。
二、公路根据在政治、经济、国防上的重要意义和使用性质划分为5个行政等级国家公路〔国道〕指具有全国性政治、经济意义的主要干线公路，包括重要的国际公路、国防公路，连接首都与各省、自治区、直辖市首府的公路，连接各大经济中心、港站枢纽、商品生产基地和战略要地的干线公路。
用于道路桥梁施工养护使用的检测仪器
112用于道路桥梁施工养护使用的检测仪器文/张坤本文介绍了用于道路桥梁施工养护的各种检测仪器，包括外观检测仪器，静力检测仪器，动力检测仪器，非破坏检测仪器，和环境监测仪器。
这些仪器的使用有助于保证桥梁的安全性和耐久性，发现并处理各种病害和损伤，延长桥梁的使用寿命，降低维修成本，保障桥梁的正常运行。
同时，也讨论了检测仪器的选择原则和具体应用案例，为桥梁施工养护提供了实践指导。
检测仪器的分类道路桥梁是交通运输的重要组成部分，其安全性和耐久性直接影响着人们的生活和经济发展。
因此，对桥梁进行定期的检测和养护是非常必要的，以及时发现和处理各种病害和损伤，延长桥梁的使用寿命，降低维修成本，保障桥梁的正常运行。
为了实现桥梁的有效检测和养护，需要使用各种不同类型的检测仪器，根据其功能和原理，可以将其分为以下五类：外观检测仪器外观检测仪器是用于观察桥梁表面的裂缝、变形、腐蚀等病害的仪器，通常采用可视化或图像处理的方法，将桥梁表面的信息采集并显示出来，以便进行分析和判断。
外观检测仪器有以下几种：第一，无人机是一种可以在空中飞行并携带摄像头或其他传感器的设备，可以从多个角度和高度对桥梁进行拍摄和录像，获取桥梁表面的清晰图像。
无人机具有灵活性高、覆盖范围广、成本低等优点，但也存在飞行时间短、受天气影响大、图像质量受干扰等缺点。
第二，移动机器人是一种可以在地面或水面上移动并携带摄像头或其他传感器的设备，可以沿着桥梁结构进行巡检，获取桥梁表面的连续图像。
移动机器人具有稳定性好、操作简单、适应性强等优点，但也存在速度慢、难以通过障碍物、续航能力差等缺点。
第三，环形爬升机器人是一种可以沿着圆形或近似圆形的结构（如柱子、索塔等）上下爬行并携带摄像头或其他传感器的设备，可以对桥梁结构的细节进行拍摄和测量。
环形爬升机器人具有精度高、可靠性好、安全性高等优点，但也存在重量大、安装复杂、适用范围窄等缺点。
第四，多功能检测机器人是一种可以在多种地形和环境中移动并携带多种传感器的设备，可以对桥梁结构进行综合检测。
桥梁挠度检测仪简介
一、仪器原理BJQN-4B型光电图象式桥梁挠度检测仪，是继4型之后设计出的新型桥检仪器，采用图象法测量，大大提高了量程，能够满足各种桥梁，包括军用浮桥和吊桥低频大位移的挠度测量，同时，还可以用来测量大跨度结构物的柱、梁的变形，高层楼房、电视塔、钻井平台等的振动位移。
BJQN-4B型检测仪在4型的基础上，增加了桥梁横向位移的测试，软件更换WIN平台，使测量者更加方便全面地了解桥梁的动态指标。
图象法的基本原理是：在桥梁的测试点上安装一个测试靶，在靶上制作一个光学标志点，通过光学系统把标志点成象在ＣＣＤ的接收面上，当桥梁在通载作用下产生振动时，测试靶也跟着发生振动，通过测出靶上标志点在ＣＣＤ接收面上图象位置的变化值，就可以得到桥梁振动的位移值，其最小可测动态范围由ＣＣＤ器件象元的分辨率决定，最大测量范围由镜头的视场角，光学系统放大率和ＣＣＤ有效象元阵列长度决定。
测试系统组成方框图如下所示:测→→→物镜光学电源→→成象→→→分束靶→→→系统系统↓显示←便携机传输←单←CCD⊥打印←←←片绘图← 4 8 6 采集←机←CCD∥由于桥梁在载荷通过时可能为空间三维运动，我们通过光学解析系统把靶标的横向和纵向分量分别检出，传到线阵ＣＣＤ⊥和ＣＣＤ∥上。
系统的Ｋ值（Ky、Kx），即ＣＣＤ上每个象素代表的实际位移值，可在测量之前进行标定。
ＣＣＤ为电荷耦和固体成象器件，它是用大规模硅集成电路工艺制成的模拟集成电路芯片，具有光电转换，电荷储存、传输和读出功能，在驱动电路的作用下，通过光电转换、电荷存储、传输、输出后，对初始信号进行预处理，获得幅度正比于各象素所接收图象光强的电压信号，用作测量的图象信号经过量化编码后，传输到单片机进行运算处理，通过接口把数据传输给笔记本微机。
该微机首先把从每一个测点上传输来的纵向和横向位移信号储存起来，在一个试验过程结束后，通过专用软件进行数据处理计算，给出被测桥梁在载荷作用下产生的纵向和横向位移及其对时间的响应曲线，结果可由屏幕显示、打印机输出。
桥梁结构检测仪器设备概述
桥梁结构检测仪器设备>>> 概 述
2）桥梁结构模型试验中，对于安装在结构上的仪表或传感器，要求自重轻、体积小， 不影响结构的正常工作，同时也要考虑仪表安装的方便性、可靠性与牢固性。特别要注 意夹具的设计是否合理，不正确的安装将会给测量结果带来误差，不能够精确的传递或 反应结构的实际响应数据。
桥梁结构检测仪器设备>>> 概 述
桥梁结构检测中的主要测量参数如下： 1）检测结构控制断面处的作用力大小，包括了试验荷载、构件内力、支点反力和吊 杆轴力等。 2）检测结构控制断面的应力、应变。 3）结构变位，包括了挠度、水平位移、相对滑移、转角等。 4）桥跨结构的动力特性参数，包括了自振频率、阻尼比、振型等；行车动力响应特 性，包括振动加速度、动挠度、动位移、冲击系数等。 5）检测结构的几何尺寸和线形、材料的强度、结构的刚度（裂缝，包括裂缝的发现、 分布、宽度、长度、深度等），及其他必要的结构参数。
3. 仪器设备的标定
为了确定仪表的精确度或换算系数，需要将仪表示值与标准量进行比较，使检测仪 器的量值溯源到国家基准，以保证检测数据的真实可靠，这一工作称之为仪表的标定或 检定，标定后的仪表按国家规定的精确度要求分成若干等级。
（1）系统标定 （2）单件标定 （3）用户标定
桥梁检测与加固
桥梁检测与加固
桥梁结构检测仪器设备>>> 概 述
桥梁结构试验检测的重要内容主要是对受到荷载结构的力学性能参数进行观测和记 录。主要测量仪器设备按工作原理分为非电量电测仪器、机械式仪器和光学测量仪器等。 随着科学技术和计算机技术的发展，桥梁结构检测设备的性能也在不断改善。现阶段， 非电量电测技术和多功能自动化采集仪得到了广泛应用，使得测试精度和试验效率不断 提高；同时，部分沿用至今的机械式检测设备还在使用，有时甚至是不可缺少的；此外， 光学测量仪器在变形测试中也在发挥着不可替代的作用。
桥梁计量检测设备、仪器、仪表的性能及使
（2）钢弦式应变传感器
图3.23 钢弦式应变传感器 钢弦式应变传感器测试技术具有以下较为突出的特点： （1）分辨率高，测量结果精确、可靠。目前常用的钢弦应变传感器分辨率可 达到0.1με。 （2）不易受温度和电磁场等的影响，特别是野外测量时抗干扰性能好。 （3）易于实现测试过程中的全自动化数据采集、多点同步测量、远距离测量 和遥控检测。 （4）现场操作方便，测试方法易于编掌辑握课件。
1．应变机测法
(1）手持应变仪(接触式千分 表应变仪) 工作原理如图3.3所示。
h L'
2(ah/2) L
其中 a——试件表面至脚标孔 穴底的距离；
h——试件截面高度。
图3.3 手持应变仪工作原理示意图
编辑课件
1．应变机测法
(2）单杠杆应变仪（杠焊式 应变仪）
如图3.4所，它由刚性杆 （一端带固定刀口）、杠杆 （一端带活动刀口）和千分 表组成，构件变形后活动刀 口以b点为支点转动，经杠 杆放大后由千分表测出。
（2）偏位测定法与零位测定法，均属于直接测量法。
偏位测定法：当测量仪表是用指针相对于刻度线的偏位来直接表示被测
量的大小时，这种测量方法就是偏位测定法。用偏位法测量时，指针式仪
表内没有标准量具，而只设有经过标准量具标定过的刻度尺，刻度尺的精
度不可能做得很高，故测量精度不高。如百分表、动态应变仪等。
零位测定法：是使被测量x和某已知标准量对仪表的指零机构的作用达到
例如：电阻应变片 R测量电路 U放大电路 指示器
或记录仪
编辑课件
2．应变电测法
(3) 应变电测法的优点 1）灵敏度和准确度高，测量范围大ε=10-6~11100×10-6ε； 2）变换元件体积小、质量轻； 3）对环境适应性好，可在高温、高压及水中进行； 4）适用性好。
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（一）应变仪器设备 1、引伸计
测量构件及其他物体两点之间线变形的一种仪器，通常由传感器、 放大器和记录器三部分组成。
原理： 传感器直接和被测构件接触。构件上被测的两点之间的距离l为标距，标 距的变化△l（伸长或缩短）为线变形。构件变形，传感器随着变形，并把这 种变形转换为机械、光、电、声等信息，放大器将传感器输出的微小信号放 大。记录器（或读数器）将放大后的信号直接显示或自动记录下来。
学量。
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（3）分类
①丝绕式 用电阻丝盘绕电阻片称为丝绕式电阻片，目前广泛使用的有半圆弯头平绕式，这种
电阻片多用纸底和纸盖，价格低廉，适于实验室广泛使用，缺点是精度较差，横向效应 系数较大。
②短接式 这种电阻片的制作比较容易，在一排拉直的电阻丝之间，在预定的标距上用较粗的
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（2）电阻应变计（片）优点 ①灵敏度高。电阻应变仪可以精确地分辨出1 x 10-6应变。 ②电阻片尺寸小且粘贴牢固。 ③电阻片质量小。 ④可以在高温（800-100℃）低温（-100-70℃）、高压（上万个大气
压）、高速旋转（几千转／mm-几万转／mm）核幅射等特殊条件下成功的使用。 ⑤便于长距离测量和采集记录自动化。 ⑥可制成各种各样精度很高的传感器，以测量力、位移、加速度等力
导线相间地造成短路，这种电阻片有用纸底的，也有用胶底的。短路接式电阻片的优点 是几何形状比容易于保证，而且横向效应系数近于零。
③箔式电阻片 它是在合金箔（康铜箔或镍铬箔）的一面涂胶形成胶底，然后在箔面上用照相腐蚀
成形法制成的，所以几何形状和尺寸非常精密，而且由于电阻丝部分是平而薄的矩形截 面，所以粘贴牢固，丝的散热性能好，横向效应系数也较低。
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3、应变测量的仪器和设备 （1）惠斯顿电桥
根据电桥的测量电路，对应变电桥的测量方法有： ①单点测量②半桥测量③全桥测量 电桥的增减特性：相邻的输出符号相反，电桥输出具有相减特性；相对
桥梁检测对仪器设备的要求
1、性能（如精度、量程等）能够满足桥梁结构（野外、室内）试验的具体要 求。 2、使用时不影响原结构的受力性能和工作情况。 3、使用方便、结构可靠、经济耐用。
2、桥梁试验检测仪器
机械式仪器 优点：准确度高，对环境适应性强，读数有一定的灵敏度，可靠直观， 可重复使用，其性能在多方面能满足桥梁试验检测要求。 缺点：灵敏度较差，不便于远距离操作，难以自动测量与记录。
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（4）粘贴步骤 ①应变计准备 用放大镜对应变片进行检查，保证选用的应变片无缺陷和破损，好的
应变计丝栅平直整齐、均匀、无气泡、无霉、无锈蚀，基底和覆盖层无破损， 且同批误差小于0.5Ω。
②构件表面处理 先初步画出贴片位置、用砂布或砂轮机将贴片位置打磨平整，混凝土表 面无浮浆，必要时涂底胶处理，待固化后再次打磨。打磨方向与贴片方向斜 交，在打磨平整的部位准确画出测点的纵、横中心及贴片方向。 ③贴片 用镊子夹脱脂棉球蘸酒精（或丙酮）将贴片位置清洗干净。用手握住应 变片引出线，在其背面均匀涂抹一层胶水，然后放在测点上，调整应变片的 位置，使其可准确定位。
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④导线的焊接与固定 粘结剂初步固化后，即可进行焊线。应变计和导线间的连接最好通过接 线端子，焊点确保无虚焊。导线最好与试件绑扎固定，导线两端 根据测点的 编号作好标记。 ⑤贴片质量检查 贴片质量检查包括外观检查、电阻和绝缘电阻测量。外观检查主要观察 贴片方位是否正确，变计有无损伤，粘贴是否牢固和有无气泡等。测量电阻 值可以检查有无断路、回路。绝缘电阻是最重要的受检指标。绝缘好坏取决 于应变计的基底，粘贴不良或固化不充分的应变计往往绝缘电阻低。 ⑥应变计及导线的防护 常用室温防护剂有： 凡士林；蜂蜜 ；石灰、炮油和松香混合物；环氧 树脂。
【概述30
2、电阻应变计（片） （1）工作原理：将电阻应变计粘贴在被测构件表面上，当构件发生变形
时，应变计与构件一起变形，致使应变计的电阻值发生相应的变化；通过电 阻应变测量装置，可将这种变化测量出来，换算成应变值或者输出与应变成 正比的模拟电信号，用记录仪器记录下来或直接存入计算机，进行处理得到 所需要的应力、应变。
桥梁检测设备及仪器
目录
CONTENTS
1 仪器性能的基本技术指标 2 桥梁试验检测仪器
1、仪器性能的基本技术指标
基本技术指标可垃圾就
其指示值的稳定程度。
1、测量精度：测量精度系指仪器所具有的可读数能力（最小分辨率）。
2、量程：仪器的最大测量范围（在动态测试中称作动态范围）。
3、灵敏度：被测物理量的单位变化引起的仪器读数值（输出与输入的比值） 叫做灵敏度，数值上它与精度互为倒数。
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引伸计的种类很多，大致可分为机械式引伸计、光学引伸计和电磁式引 伸计等。这些引伸计的灵敏度一般可达1微米。
千分表引伸计因为其使用方便，故使用范围较广。 标距范围内的变形， 可通过千分表顶杆传至表内的齿轮放大系统进行放大，然后由表盘上的指针 读出，其灵敏度取决于千分表的灵敏度。
4、信噪比（S/N）：仪器测得的信号中信号（Signal）与同时测得的噪声 （Noise）的比值，称作信噪比。信噪比越大，测量效果越好。
5、稳定比：仪器稳定性指仪器较长时间使用或受环境条件干扰影响时，其 指示值的稳定程度。
6、误差：（1）绝对误差；
（2）相对误差。
7、试验仪器标定和校准
出厂必须经过国家认可的计量论证或检测标定，并出具仪器性能指 标说明；使用过程中还需要定期（每一年或半年一次）对仪器主要技术指标 进行标定或校准。