仪器仪表基础知识
时间:2011-09-05 阅读:1107
一、概述
在工程式上仪表性能指标通常用度(又称精度)、变差、灵敏度来描述。仪表工校验仪表通常也是调校度,变差和灵敏度三项。变差是指仪表被测变量(可理解为输入信号)多次从不同方向达到同一数值时,仪表指示值之间的zui大差值,或者说是仪表在外界条件不变的情况下,被测参数由小到大变化(正向特性)和被测参数由大到小变化(反向特性)不一致的程度,两者之差即为仪表变差,如图1-1-1如示。变差大小取zui大误差与仪表标尺范围之比的百分比:
变差产生的主要原因是仪表伟动机构的间隙,运动部件的摩擦,弹性元件滞后等。取胜着仪表制造技术的不断改进,特别 是微电子技术的引入,许多仪表全电子化了,无可动部件,模拟仪表改为数字仪表等等,所以变差这个指标在智能型仪表中显得不那么重要和突出了。
灵敏度是指仪表对被测参数变化的灵敏程度,或者说是对被测的量变化的反应能力,是在稳态下,输出变化增量对输入变化增量的比值:
灵敏度有时也称"放大比",也是仪表静特性贴切线上各点的斜率。增加放大倍数可以提高仪表灵敏度,单纯加大灵敏度并不改变仪表的基本性能,即仪表精度并没有提高,相反有时会出现振荡现象,造成输出不稳定。仪表灵敏度应保持适当的量。
然而对于仪表用户,诸如化工企业仪表工来讲,仪表精度固然是一个重要指标,但在实际使用中,往往更强调仪表的稳定性和可靠性,因为化工企业检测与过程控制仪表用于计量的为数不多,而大量的是用于检测。另外,使用在过程控制系统中的检测仪表其稳定性、可靠性比精度更为重要。
二、度
仪表度科称精度,又称准确度。度和误差可以说是孪生兄弟,因为有误差的存在,才有度这个概念。仪表度简言之就是仪表测量值接近真值的准确程度,通常用相对百分误差(也称相对折合误差)表示。相对百分误差公式如下:
(1-1-3)
式中δ-检测过程中相对百分误差;
(标尺上限值-标尺下限值)--仪表测量范围;
Δx-误差,是被测参数测量值x1和被测参数标准值x0之差。
所谓标准值是度比被测仪表高3~5倍的标准表测得的数值。
从式(1-1-3)中可以看出,仪表精度不仅和误差有关,而且和仪表的测量范围有关。误差大,相对百分误差就大,仪表度就低。如果误差相同的两台仪表,其测量范围不同,那么测量范围大的仪表相对百分误差就小,仪表度就高。度是仪表很重要的一个质量指标,常用精度等级来规范和表示。精度等级就是zui大相对百分误差去掉正负号和%。按国家统一规定划分的等级有0.005,0.02,0.05,0.1, 0.2,0.35,1.0,1.5,
2.5,4等,仪表精度等级一般都标志在仪表标尺或标牌上,如 , ,0.5等,数字越小,说明仪表度越高。
要提高仪表度,就要进行误差分析。误差通常可以分为疏忽误差、缓变误差、系统误差和随机误差。疏忽误差是指测量过程中人为造成的误差,一则可以克服,二则和仪表本身没有什么关系。缓变误差是由于仪表内部元器件老化过程引起的,它可以用更换元器件、零部件或通过不断校正加以克服和消除。系统误差是指对同一被测参数进行多次重复测量时,所出现的数值大小或符号都相同的误差,或按一定规律变化的误差,可目前尚未被人们认识的偶然因素所引起,其数值大小和性质都不固定,难以估计,但可以通过统计方法从理论上估计其对检测结果的影响。误差来源主要指系统误差和随机误差。在用误差表示精度时,是指随机误差和系统误差之和。
三、复现性(重复性)
测量复现性是在不同测量条件下,如不同的方法,不同的观测者,在不同的检测环境对同一被检测的量进行检测时,其测量结果一致的程度。测量复现性必将成为仪表的重要性能指标。
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