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電磁流量汁的正確選擇和正確使用
真正發(fā)揮電磁流量汁的高精度,、高穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，必須要注意它的正確選擇和正確使用,。
電磁流量計是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體的體積流量計,，它在上世紀五十年代初就實現(xiàn)了工業(yè)化的應(yīng)用,。經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展和改進，目前已經(jīng)成為一種性能優(yōu)異,，在冶金,、化工、輕工,、給排水等許多行業(yè)應(yīng)用極為**的流量計量儀表,，特別是大口徑的電磁流量計在給排水工程、港口疏浚和工業(yè)廢水處理系統(tǒng)等部門得到了很好的推廣應(yīng)用,。但是要真正發(fā)揮電磁流量汁的高精度,、高穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，必須要注意它的正確選擇和正確使用,。下面就這兩方面的問題談一些建議：
1 電磁流量計的正確選擇
電磁流量計由傳感器,、轉(zhuǎn)換器和連接電纜組成。
在決定選用電磁流量計作為流量計量表以后,，首先需要確定下述幾個工藝參數(shù),，然后根據(jù)參數(shù)正確選用儀表。
這些工藝參數(shù)分別是：被測介質(zhì)的性質(zhì)（是否為導(dǎo)電液體*,，是否有腐蝕性,，是否含固體顆粒）；工藝管道內(nèi)徑,，材質(zhì)（是否為非金屬管道或內(nèi)部涂敷絕緣材料的管道）,；被測介質(zhì)的溫度、壓力,、流量,；儀表安裝位置和場所（室內(nèi)或室外，地上或地下,，以便決定防水等級和防爆要求）,；儀表形式（一體或分體，分體型傳感器與轉(zhuǎn)換器之間電纜長度）等,。
1.1 口徑與量程的選擇
電磁流量計是一種作為直管段連接在工藝管道上的流量計,，因此必須首先確定它的口徑，傳感器口徑不一定與工藝管道口徑相同,，應(yīng)視流量而定,。
下面分三種情況考慮：
（1）對于粘度不高的液體（例如水）,，管道流速大多設(shè)計成經(jīng)濟流速,，即1.5~3m/s，在這種管道,， 一般來說都選用傳感器口徑與管道口徑相同或者略小一些（可在傳感器前后安裝變徑管）,。選擇傳感器口徑時,，讓傳感器內(nèi)滿度流量時的流速在1.0~10m/s之間。上限流速在原理上應(yīng)是不受限制的,，但是流速太高,，使襯里受到較強的沖刷，容易被損壞,。建議流速不超過5m/s,，超過10m/s的流速就極為罕見了，因此傳感器口徑也不能選得太小,。滿度流量時的流速下限一般為1m/s,，zui小也要大于0.5m/s，否則不能保證測量精度,。
?。?）對于粘度稍大或有沉積物的液體，選用傳感器口徑時應(yīng)使流速不低于2m/s,，選用3~4m/s或更高些,，以便用液體自清潔，防沉積,。
?。?）對于礦漿等磨損性強的液體，常用流速應(yīng)低于2m/s,，zui大不超過3m/s,，以降低對襯里和電極的磨損。
?。?）對于接近閾值的低電導(dǎo)率液體，在選用傳感器口徑時,，盡可能使用較低流速（略小于0.5m/s,，zui大不超過1m/s），因為流速提高,，流動噪聲會增加,，而出現(xiàn)輸出晃動現(xiàn)象（關(guān)于流動噪聲見電極材料-節(jié)電極表面效應(yīng)部分）。
1.2 襯里材料的選擇
傳感器常用的襯里材料有氟塑料,、氯丁橡膠,、聚氨脂橡膠、氧化鋁陶瓷和玻璃鋼等,。氟塑料包括聚四氟乙烯（PTFE）,、全氟乙丙烯（F-46或FEP）、改性聚四氟乙烯（PFA）,、四氟乙烯與乙烯共聚物（F-40）,。根據(jù)介質(zhì)的情況可選用不同的襯里,，下面就常用襯里作一簡介。
?。?）聚四氟乙烯 在氟塑料中有*的耐化學(xué)腐蝕特性,，除三氟化氯、液氟,、液氧等,，可以抗所有化學(xué)介質(zhì)的腐蝕?？赡?80℃的高溫介質(zhì),，適宜腐蝕性介質(zhì)，但耐磨損性能差,。由于它與測量管不能粘接,，也不能注塑，只能與測量管緊貼配套,，因此不能用于負壓狀態(tài),。它內(nèi)表面光滑，不易附著沉積層,，也適宜衛(wèi)生類介質(zhì),。
（2）改性聚四氟乙烯 性能與聚四氟乙烯基本相同,，它可以模壓或注塑成型,，與測量管有較強的粘接力，能用于管道負壓狀態(tài),。
?。?）氯丁橡膠 耐一股低濃度酸、堿,、鹽介質(zhì)的腐蝕,，有*的彈性，高強的扯斷力,，耐磨性能好,。可耐80℃以下的介質(zhì)溫度,。不耐氧化性的介質(zhì)的腐蝕,。較多用于水和一股污水。
?。?）聚氨脂橡膠 有*的耐磨性能,，相當(dāng)天然橡膠的10倍。耐腐蝕性差,，不能用于酸,、堿液和有機溶劑混合液,。適用于較低的溫度（ 一般在40℃以下）。使用于含固體顆粒的礦漿等介質(zhì),。
?。?）氧化鋁陶瓷 耐磨性能約為聚氯脂橡膠的10倍。高溫高壓下不變形,，但不耐介質(zhì)溫度劇變,，耐腐蝕。
1.3 電極材料和電極形式的選擇
?。?）電極材料的選擇
對測量介質(zhì)的耐腐蝕是選擇電極材料首先考慮的因素,，其次是考慮鈍化等表面效應(yīng)及所形成的噪聲。
電磁流量計電極的耐腐蝕性要求很高,，不允許腐蝕,，或嚴格地說只允許極低的腐蝕速率，否則會破壞電極與襯里間的密封性,。若介質(zhì)泄漏,，輕則破壞絕緣使儀表不能工作，重則*毀壞傳感器,。
常用電極材料有含鉬不銹鋼（Mo2Ti） 哈氏合金（HC,，HB）、鈦,、鉭,、鉑銥合金等。此外還有導(dǎo)電橡膠,、導(dǎo)電氟塑料等低噪聲電極,。下面就它們的適用范圍作簡單介紹：
a.含鉬不銹鋼（0Cr18Ni12Mo2Ti）
本鋼種與一般鉻鎳不銹鋼相似，但是由于加入了2%~4%的鉬,，所以在許多方面比鉻鎳不銹鋼更為*,，耐腐蝕能力比鉻鎳不銹鋼好得多（與美國ΛISI的型號317類似，比316L的成分多了鈦元素,，對晶間腐蝕有較強的抗力）,。主要用于生活和工業(yè)用水,、原水,、廢水、稀酸,、稀堿等弱腐蝕性酸堿鹽液,。
b.哈氏合金 是鎳鉻鐵鉬合金，按不同化學(xué)成分又分為HA,、HB,、HC,、HD、HF,、HN等,，用得zui**的合金是HC和HB，其次是HD,。
HB：哈氏B合金含有鉬,，對沸點下的鹽酸有良好的耐腐蝕性，也耐硫酸,、氫氟酸,、有機酸等非氧化性酸、堿,、鹽的腐蝕,。一股用于低濃度的鹽酸等非氧化性酸、堿,、鹽介質(zhì),，不適用硝酸等氧化性酸。
HC：哈氏C合金含有鉻,，因此能耐氧化性酸,，如硝酸、混酸,、鉻酸與硫酸的混合物等的腐蝕,。也耐氧化性的鹽類，如Fe+++,、Cu++或含其他氧化劑的環(huán)境的腐蝕,，如高于常溫的次氯酸鹽溶液等。它對海水的抗腐蝕力非常好,，但是在鹽酸中則不及哈氏B合金,。適用于常溫硝酸、其他氧化性酸,、氧化性鹽液等,，不適用于鹽酸等還原性酸和氯化物等介質(zhì)。
c.鈦（Ti）
鈦本質(zhì)是活性金屬,，但是在常溫下能生成保護性很強的氧化膜,，因而具有非常優(yōu)良的耐腐蝕性能。能耐各種氧化性酸,、堿的腐蝕,，不耐較純的還原性酸（如硫酸、鹽酸）的腐蝕，但如果酸中含有氧化劑（如硝酸,、Fe+++,、Cu++）時，則耐腐蝕性大為降低,。適用于氯化物,、次氯酸鹽、海水,、常溫硝酸等介質(zhì),，不適用于鹽酸、硫酸等氧化性酸,。
d.鉭（Ta）
鉭的耐腐蝕性非常優(yōu)良,，和玻璃相似。除了氫氟酸,、發(fā)煙硫酸,、堿外，幾乎能耐一切化學(xué)介質(zhì)的腐蝕,。酸中如含微量的氟時,，則腐蝕率加大。在堿中不耐腐蝕,。適用于大部分酸性介質(zhì),，不適用于氫氧化鈉等堿液。
e.鉑（Pt）
鉑由于本身不容易離子化,，所以極耐腐蝕,。適用于幾乎所有的酸、堿液,，但不能用于王水,、銨鹽、鹵素等介質(zhì),。
f.電極表面效應(yīng)
電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素,，但是電極的表面效應(yīng)又是影響使用的一個因素，有時材料對介質(zhì)有很好的耐腐蝕性,，卻不一定是適用的電極材料,，還要考慮電極表面效應(yīng)的問題。
電極表面效應(yīng)分為表面化學(xué)反應(yīng),、電化學(xué)及極化現(xiàn)象,、電極的觸媒作用等三個方面。
化學(xué)反應(yīng)是指電極表面與被測介質(zhì)接觸后形成鈍化膜和氧化層的反應(yīng),。它們對耐腐蝕性能可能起到保護作用,，但是有可能增加表面接觸電阻，例如鉭與水接觸就會被氧化,，生成絕緣層,。
電化學(xué)及極化現(xiàn)象會產(chǎn)生干擾電勢而形成噪聲。漿液噪聲和流動噪聲即是電極表面噪聲的表現(xiàn),。漿液噪聲是在測量泥漿等液固雙相導(dǎo)電液體時,，固體顆粒（或液體中氣泡）擦過電極表面，電極表面接觸電化學(xué)電勢突然變化,，使輸出流量信號中出現(xiàn)的尖峰脈沖狀噪聲,。流動噪聲是在測量較低電導(dǎo)率（100×10-6s/cm以下）的介質(zhì)時，電極的電化學(xué)電勢定期變化,，產(chǎn)生隨流量增加而頻率增加的隨機噪聲,，它會引起輸出量出現(xiàn)波動現(xiàn)象。為降低電極表面噪聲,，可選配與被測液體電化學(xué)和極化電勢作用小的材料以及低噪聲電極,。
觸媒作用是被測介質(zhì)在電極的作用下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而影響測量的現(xiàn)象。例如鉑電極在測量雙氧水時在電極表面生成氣霧,，在流量為零時也會顯示波動,。
對于避免或減輕電極表面效應(yīng)的介質(zhì)與電極材料的匹配，還沒有充足的資料可查,，尚待在實踐中積累,。
（2）電極形式的選擇
電極形式一般分為標(biāo)準型,、可清洗型和可更換型三種類型,。
標(biāo)準型電極是不可清洗的，需在安裝前將電極清洗干凈,，清除油污,。這種電極適用于無沉積物、無油污,、無結(jié)晶物的流體,，如自來水，啤酒,，一般酸,、堿溶液等。
可清洗型電極用于測量容易粘附或沉淀結(jié)垢的流體,。電極受到沾污后有沉積物時,，將會產(chǎn)生零點漂移，這主要是因為粘附物或沉積物往往與被測介質(zhì)的電導(dǎo)率不同,，使得電極間的阻抗發(fā)生了變化,。因此,，對于容易粘附或沉淀結(jié)垢的流體，需要使用可清洗型電極,，以便在流量測量不間斷的情況下清除粘附物或沉積物,，以保證測量精度。
可更換型電極一般用于電極沉積物較難清洗的流體,。
可清洗型電極一般又分為機械清洗（如刮刀型,，鋼絲刷型等）、電化學(xué)清洗和超聲波清洗,。
電化學(xué)清洗是將直流電加到電極和被測介質(zhì)之間,，使電極帶負電，被測介質(zhì)帶正電,。因為在污水中帶負電荷的物質(zhì)較多,，電極帶負電可以阻礙污泥等物質(zhì)在電極上附著。
1.4 關(guān)于接地環(huán)的選用
電磁流量計的工作,，要求被測介質(zhì)必須是地電位,，一般是通過管道或管道法蘭接地，若連接傳感器的工藝管道相對被測介質(zhì)是絕緣的（塑料管道或有絕緣襯里的管道）,，就必須選用接地環(huán)或帶接地電極的傳感器,，使被測介質(zhì)處于地電位。
接地環(huán)的形式又分普通型和保護型,，一般使用普通型,，若被測介質(zhì)是磨損性的，宜使用帶頸的保護接地環(huán),，以保護進出口端的襯里,，延長使用壽命。若口徑在200mm以下的電磁流量計,，選用聚四氟乙烯襯里時,，應(yīng)選用接地環(huán)，以保證在與管道連接安裝時保護襯里不受損壞,。
接地環(huán)的材質(zhì)應(yīng)與被測介質(zhì)的腐蝕性相適應(yīng),，但比對電極材質(zhì)的要求低，因為它受到腐蝕后可以更換,。接地環(huán)通常是不銹鋼或HC合金的,。
1.5 特殊要求的電磁流量計
有時電磁流量計需要工作在特殊的場合，如需要特殊壓力,，需要高溫,，需要防水，需要防爆,，要求衛(wèi)生或是介質(zhì)的導(dǎo)電率極低等情況,，就要考慮特殊選擇,。
（1）特殊壓力—傳感器的耐壓與其內(nèi)徑有關(guān),。按國家有關(guān)標(biāo)準規(guī)定,，對于標(biāo)準型鋼管及法蘭，其zui大耐壓如下：
ф10~80 4.0M Pa
ф100~150 1.6MPa
ф200~1000 1.0MPa
ф1200~2000 0.6MPa
ф2200~3000 0.25M Pa
如果傳感器內(nèi)流體的壓力超過上述zui大耐壓,，就屬于加壓型，一般傳感器制作可以提高兩級壓力,。
另外,，除了聚四氟乙烯襯里的傳感器以外，其他襯里的傳感器都可以工作在管道負壓的狀態(tài)下,。
?。?）防水—電磁流量計的防水要求一般可以分成GB4208規(guī)定的IP65（防塵防噴水型）、IP67（防塵防浸水型）和IP68（防塵防潛水型）三個等級,，一般傳感器zui高可以做到IP68,，而轉(zhuǎn)換器zui高只能做到IP67，所以一體型電磁流量計zui高也只能做到IP67,?？梢愿鶕?jù)現(xiàn)場情況選用不同的防水等級。
?。?）防爆—電磁流量計的防爆要求按照GB3836-1.2.3的規(guī)定分成不同等級,。用規(guī)定的代碼表示，如代碼EXdeqib ⅡCT3-T6中：
?、?mdash;是可燃氣體類別的代碼,。把所有氣體排隊分為Ⅰ、Ⅱ,、Ⅲ類,，其中：Ⅰ為煤礦井下的氣體， Ⅱ為一般化工氣體,，Ⅲ為帶粉塵類的氣體,。
C—是按照允許氣體透過的zui大間隙（zui大安全試驗間隙δmax）和點燃火花所需要的zui小能量（以甲烷為標(biāo)準取zui小電流相對值，即zui小電流比MICR）,，分為A,、B、C三個級別,，C級zui嚴,。
T—表示設(shè)備允許的表面溫度。根據(jù)氣體自燃的溫度,，分為T3-T6幾個級別,，T6為zui,，溫度zui低，儀器的表面溫度必須低于氣體的自燃溫度,。公司的轉(zhuǎn)換器為T6,，傳感器為T3-T6。
ib—表示為本安防爆,，傳感器的電極信號部分為本安防爆,。（ib）加括號表示只有電極信號這一關(guān)連部分是本安防爆的。
d—表示加隔爆措施,，如防爆型轉(zhuǎn)換器IFC090-Ex是將端蓋螺紋加長,，蓋子加厚，材質(zhì)廊不含鎂,，玻璃窗加厚為10mm（一般為5mm）等,。安裝放大器等電子線路板的腔體為隔爆的。
q—表示為充砂防爆措施,，在傳感器的線圈之間充填600-800μ的玻璃砂,，其作用是占據(jù)所有空隙，減少可燃性氣體進入的可能及爆炸威力,。
e—表示增安,，如線圈加絕緣層，包硅橡膠,，轉(zhuǎn)換器加過熱保護裝置,。安裝接線端子的腔體、電纜引入裝置與傳感器的接線盒為增安結(jié)構(gòu),。
?。?）導(dǎo)電率極低的介質(zhì)—被測的導(dǎo)電介質(zhì)通過電磁場時，產(chǎn)生電動勢的大小與電導(dǎo)率之值無關(guān),，只與流速有關(guān),，但是若介質(zhì)電導(dǎo)率過于小（小于5μS/cm）,，相當(dāng)于傳感器內(nèi)阻過大,，則信號準于傳輸出來。傳感器的內(nèi)阻是指運行時兩電極間的電阻,，主要決定于兩個電極表面與液體接觸面上的電阻,，液體電導(dǎo)率越小，該電阻越大,。因此,，只有加大轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗，才可以降低介質(zhì)電導(dǎo)率的下限,。目前是用電容耦合大面積非接觸式電極的電磁流量計,，使轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗可達1012Ω之多,，而接觸式電極的輸入阻抗只有107~108Ω。一般非接觸式電極的電磁流量計是把電容器的一個電極粘結(jié)在襯里的外側(cè),，導(dǎo)電液體是電容器的另一個極,，兩個電極之間的絕緣襯里是電介質(zhì)。制作時把前置放大器放在傳感器中,，靠近導(dǎo)出電極,。
（5）衛(wèi)生型—食品,、醫(yī)藥等行業(yè)要求電磁流量計與液體接觸的材料是無毒無害的,，如襯里應(yīng)是聚四氟乙烯，傳感器外殼與連接法蘭應(yīng)是不銹鋼的,。結(jié)構(gòu)上要求便于拆卸和清洗滅菌,，與管道連接的部位應(yīng)能快速裝卸,，如用活接頭連接,，而不宜用法蘭連接。
1.6 流量計類型的選擇
電磁流量計按組裝方式有分體型和一體型兩種類型,。
?。?）分體型是電磁流量計較普遍的應(yīng)用形式。傳感器單獨接在工藝管道上,，轉(zhuǎn)換器安裝在相距數(shù)米或百余米的其他地方,，中間用電纜相連接。分體型的流量計可以使得轉(zhuǎn)換器遠離環(huán)境比較惡劣的現(xiàn)場,，也便于觀測和調(diào)整設(shè)定的參數(shù),。
（2）一體型是將轉(zhuǎn)換器和傳感器組裝在一起成為一個整體,，連接線在儀表內(nèi)部,，使用比較簡便，而且由于不用長電纜,，外界干擾也比較小,。一體型的流量計一般用于小口徑的儀表，但是若傳感器安裝在高處或難于觀測的場合,，高溫或有較大振動的場合,，轉(zhuǎn)換器的電子元件較難承受，則不宜使用一體型的電磁流量計,。
2 電磁流量計的正確使用
2.1 電磁流量計的安裝
?。?）安裝原則
—傳感器測量管在使用中被測介質(zhì)必須滿管工作
—被測介質(zhì)在測量管中必須處于地電位
—安裝位置不會在測量管內(nèi)造成負壓
—安裝位置不會使測量管內(nèi)存在氣泡
—在測量管中介質(zhì)電導(dǎo)率分布要求大體均勻，傳感器安裝要避開容易產(chǎn)生電導(dǎo)率不均勻的場所,，如在水中加入藥液選在傳感器的下游實施
—被測介質(zhì)為混合物時,，其在測量管中的分布應(yīng)力求均勻
?。?）傳感器的安裝
a.安裝場所
—測量混合相流體時，選擇不會引起相分離的場所
—盡量避免測量管內(nèi)變成負壓
—選擇振動小的場所,，特別是對一體型的流量計
—避免附近有大電機,、大變壓器等，以免對流量計電磁場有干擾
—選擇易于實現(xiàn)使傳感器能單獨接地的場所
—盡可能避開有高濃度腐蝕性氣體的環(huán)境
—安裝環(huán)境的溫度和濕度要在儀表規(guī)定的范圍之內(nèi)
—在雨淋或浸水的安裝環(huán)境中,，要注意儀表的防水等級
b.安裝位置和流動方向
—傳感器安裝的位置要求前后都有一定長度的直管段,，以保證流體平穩(wěn)，一般要求直管段長度是前5D,，后3D （D為傳感器內(nèi)徑）
—傳感器安裝方向可以水平,、垂直或傾斜，不受限制,。但是測量固液兩相流體時垂直安裝并自下而上流動,，不要水平安裝，以避免襯里下半部磨損嚴重,，或低流速時固相沉淀等問題
—水平安裝時要使電極軸線平行于地平線,，以免電極被流體中的沉積物覆蓋，或液體中偶存氣泡擦過或遮住電極表面,，使信號不穩(wěn)定
—傳感器上流一側(cè)要遠離閥門,、彎頭等影響流體流動的裝置，下流一側(cè)不能安裝水泵,，以防止形成負壓
—安裝位置盡量考慮便于人員現(xiàn)場維修
c.傳感器的接地
—為避免外界寄生電勢的干擾,，傳感器必須單獨接地，接地電阻要低于10歐母
—被測介質(zhì)流過傳感器時要處于地電位,。在連接傳感器的管道內(nèi)若涂有絕緣層或是非金屬管道時,，傳感器兩側(cè)應(yīng)裝接地環(huán)或接地電極
（3）轉(zhuǎn)換器的安裝
—注意防水,、防塵和防震
—周圍環(huán)境不含有腐蝕性氣體
—轉(zhuǎn)換器一般安裝在室內(nèi),，或防雨、保溫箱內(nèi)
—轉(zhuǎn)換器與傳感器之間的連線長度越短越好,，
以減少分布電容的影響,，zui長不能超過150米，在100米以上要用特殊的連接自舉電路的B型電纜,。為避免干擾,，信號電纜必須單獨穿在有接地保護的鋼管內(nèi)。
2.2 電磁流量計的使用
?。?）在運行前首先檢查安裝和接線是否正確,。
（2）被測介質(zhì)必須是導(dǎo)電率超過5μS/cm的導(dǎo)電液體。
?。?）慢慢開啟傳感器兩側(cè)的閥門,，使液體流過。
?。?）使被測介質(zhì)充滿傳感器的測量管,。
（5）關(guān)閉兩側(cè)閥門,，在液體靜止?fàn)顟B(tài)下檢查和調(diào)整零輸出。
?。?）開啟閥門,，進行測量,。
?。?）在運行一個階段后,，應(yīng)對儀表做定期檢驗,，以保證儀表正常工作。
在使用中不允許任意修改流量計的GK值,。
2.3 電磁流量計的校驗
電磁流量計的傳感器和轉(zhuǎn)換器是分別校驗的,，用刻度好的傳感器的GK值將電磁流量計的傳感器和轉(zhuǎn)換器配套完成校驗,。
?。?）電磁流量計的校驗
將傳感器安裝在校驗裝置上，用標(biāo)準體積法校準,，由于傳感器在制造過程中總有一定差別,，在標(biāo)稱口徑、激磁電流和流量相同的條件下,，輸出的感應(yīng)電動勢也不會相同，因此每個傳感器都要在高精度設(shè)備的校準中給出它的GK值,，此GK值在與其配套的并已經(jīng)校準好的轉(zhuǎn)換器中參加運算,。給出GK值的公式為：
?。?）轉(zhuǎn)換器的校準
用高精度模擬信號發(fā)生器將每臺轉(zhuǎn)換器的輸出分別調(diào)到同一水平。
?。?）傳感器和轉(zhuǎn)換器配套
將已經(jīng)校準好的傳感器的GK值輸入到與其配套的轉(zhuǎn)換器中（該GK值在轉(zhuǎn)換器中參加運算），即完成了電磁流量計的配套校準,。
（4）GK值是每個傳感器所固有的,，只能在較高精度的校準條件下才能改變和修正，否則將影響測量的準確性,。