电池测试仪精度，准确度，稳定度与仪器校准的重要性

引言

截止2025年，各类电池已经遍布我们的生活，市场对于各类电池的需求不断增加，这对电池的生产，检测，以及维护都提出了很大挑战。因此，电池测试仪的性能也不断提升，高性能电池测试仪不仅能够实现基础的充放电测试，还能够进行多项电化学检测，如CV，EIS，GITT，DCIR等等电化学测试。而保持这些测试数据可靠性的基础，是电池测试仪的精度，准确性，以及稳定度。

精度

定义：也被称为精密度，指在相同条件下，对同一被测量对象进行多次重复测量时，各次测量结果之间的接近程度或分散程度。它反映了仪器的随机误差大小。

作用：保证数据可靠性：高精度意味着测试结果的可重复性好。无论测量值是否绝对正确，每次测出来的结果都差不多。如图1所示。

图1 左：高精度，高准确度，右：高精度，低准确度

因此能用于判断测试过程中的微小变化：在电池研发中，需要观测电池内阻或容量的微小衰减。只有高精度的仪器才能可靠地分辨出这些微小变化，而不是被自身的测量噪声所淹没。简单来说，精度回答的是 “测量结果是否集中？” 的问题。

准确度

定义：指测量结果与被测量真实值之间的接近程度。它反映了仪器的系统误差大小。

作用：保证数据真实性：准确度决定了你读到的数值是否就是真实的物理值。（图2）例如，测试仪显示电池内阻为1.000mΩ，它的准确度决定了这个数值是真实可靠的1.000mΩ，还是有偏差的（如真实是1.050mΩ）。准确度通常用于绝对评价：在电池分选、质量检验中，需要根据内阻和电压的准确数值来判断电池是否合格，这必须依赖高准确度的测量。简单来说，准确度回答的是 “测量结果是否接近真值？” 的问题。

图2 左：高精度，高准确度，右：低精度，高准确度

稳定度

定义：指在一段时间内，测量仪器保持其精度和准确度的能力。它反映了仪器性能随时间、温度等环境因素变化的漂移情况。

作用：保证长期可靠性：一台仪器可能出厂时精度和准确度都很高，但如果稳定度差，使用几个月或环境温度变化后，性能就会显著下降。稳定度的高低关乎到校准频率的高低：高稳定度的仪器可以长时间保持性能，无需频繁送回厂家或进行校准，降低了维护成本和使用中断的风险。简单来说，稳定度回答的是 “仪器性能能保持多久不变？” 的问题。

三者之间的关系

精度是准确度的基础：一台精度很差的仪器，其测量结果非常分散，即使通过校准使其平均值接近真值（提高了准确度），但单次测量的结果依然不可信。高准确度通常需要以高精度为前提。

精度高 ≠ 准确度高：这是最容易混淆的一点。如上图所示，子弹都打在了同一个地方（精度很高），但可能偏离了靶心（准确度低）。这通常意味着仪器存在可重复的系统误差，可以通过校准来校正。

稳定度是精度和准确度在时间维度上的保障：精度和准确度通常是仪器在某个时间点的性能指标。而稳定度决定了这些性能指标在仪器的整个生命周期内能否持续维持。一台稳定度差的仪器，今天的“高精度和高准确度”可能明天就消失了。

校准的重要性

如果使用高精度高准确度的仪器但不定期进行校准，初期可能会发生以下情况

仪器的精度随着使用时间增加不断下降（图3）

图3 仪器准确度小幅下降，精度大幅下降

仪器的准确度随着使用时间增加不断下降（图4）

图4 仪器精度小幅下降，准确度大幅下降

长期使用后，精度，准确度都发生下降（图5）

图5 仪器准确度，精度均大幅度下降

长期使用后，设备中的核心基准源（如电压基准芯片、精密电阻、放大器）的物理特性会随时间、温度循环和通电时长发生缓慢变化，从而导致测量的“零点”和“增益”发生系统性偏移，即准确度下降，这是最需要校准纠正的系统误差。而环境的温湿度，灰尘，电磁干扰等，长期累积下会导致元器件参数变化或引入额外噪声，使测试值分散或者漂移，即精度下降。除此之外，设备接口反复插拔，通断大电流产生的热应力，偶尔过载或意外短路等，都会导致设备的准确度和精度下降。

校准及修正

校准并不是简单的“调零”，而是一个系统性的标定和修正过程。

溯源：将设备送到具有资质的计量机构。该机构使用比你的设备精度高一个数量级以上的“标准器”，这些标准器的量值可逐级追溯到国家或国际标准。

比对与测量：机构会使用标准器，在你的设备全量程范围内生成一系列已知的、绝对准确的电压、电流、电阻信号。

记录偏差：记录你的设备显示值与标准器真值之间的偏差表格。

修正（关键步骤）：通过软件校正，将偏差表格（校正系数）写入设备的固件。此后，设备每次测量都会自动用这个系数修正输出结果，从而在功能上恢复准确度。硬件调整：调整设备内部的基准电位器（现代高端设备较少）。

校准主要直接恢复和保证“准确度”。它通过外部更高标准，强制修正设备的系统误差，让测量结果重回“真值”附近。间接验证和维持“稳定性”。通过对比本次校准数据和历史数据，可以评估设备性能的漂移率，判断其稳定性是否依然优秀。校准通常无法大幅改善“精度”。如果设备的重复性（精度）变差了，往往意味着硬件噪声增大或老化严重，这可能需要进行维修而非单纯校准。校准报告中的重复性测试数据，可以用来判断精度是否达标。

校准修正后，设备的准确度能够恢复到优秀水平，但由于精度的下降部分是由于器件老化引起，所以实际测量结果相较于出厂结果，精度略有下降，但由于元器件的实际可使用年限一般大于设备标定的使用年限，加之现在各元器件质量越来越高。因此对测试数据影响非常微弱（图6）。

图6：a：高准确度，高精度，b：校准前（准确度略有下降），c：校准后（高准确度，高精度）

实际上，大部分国内厂商所标的精度并非上文所描述的精度，而是上文所描述的准确度，或者说是精确度，而标的稳定度，实际上是上文所描述的精度，基本所有国内厂商在所标的两项参数都能达到国际优秀水平，个别优秀厂商已经将设备出厂“精度”提升到0.01% of FS，也就是实际上的测试准确度水平提高到0.01% of FS。如此高的准确度，必然需要较高的精度，才能保证单次测量的数据更接近真实值，更适合用户使用，快速得到需要的测试数据，而不是多次测试取数据平均值。而随着用户的使用，设备的系统误差不断增大，器件也会存在一定程度的老化，准确度必然会下降。想要保持高准确度，必须定期对设备进行校准。如果设备不带自动校准功能，则需要专门的校准人员和校准设备才能对设备进行校准。

结论

精度，准确度，稳定度三者都是评定电池测试仪测试数据可靠性的重要指标，即便是出厂准确度极高的产品，在不维护不进行校准的情况下，将会很快失去其出厂具备的高精度，高准确度和稳定性，甚至有可能下降更多。NEWARE研发多款校准设备，目前已覆盖部分系列产品，能够定期为用户进行上门校准，让用户的测试数据始终保持可靠性和稳定性。