日常我們購買電器類商品時我們都會關注一下這個電器功率、能效等級、直流、交流等相關的參數。一台電器從生産到出廠都會嚴格按照國家規定和标準進行生産,譬如在我們國家銷售的家用電器必須滿足在AC220V電壓可以正常使用。當然還有很多國家的硬性指标保證家用電器的生産、使用安全。檢測儀表有哪些硬性指标來确保其安全可靠性呢?
評價儀表的品質指标是多方面的,作為儀表的基本性能,主要是衡量儀表測量能力的那些指标,如、誤差、精确度、穩定性、測量範圍、輸入輸出特性等。
說明精确度的指标有三個:精密度、準确度和精确度。
精密度表示儀表指示值的分散程度。
準确度是指儀表的指示值(簡稱示值)偏離被測量真正值的程度。
精确度(簡稱精度)是精密度和準确度的綜合反映。
三、穩定性
儀表的穩定性主要考慮兩個方面的影響:穩定度和環境
穩定度是由于儀表内部某些随機變化的因素引起的。例如儀表内部某些因素周期性變化、飄移或機械部分的摩擦力變化等引起儀表的示值變化。通常它以精密度的數值和時間長短一起來表示。
環境影響使用儀表時的周圍環境(如室溫、濕度、大氣壓、震動等)條件變化引起儀表示值變化,以及電源電壓、波形、頻率等工作條件變化引起儀表示值變化,統稱為環境影響,用影響系數表示。
四、基本技術指标
選取一台合适的儀表從工藝介質類型、壓力、溫度、周圍環境考慮,處理考慮這些還需要考慮量程、誤差、精度等儀表本身的指标。
儀表能夠測量的最大輸入量與最小輸入量之間的範圍稱作儀表的量程範圍,簡稱量程。
在數值上等于儀表上限值與下限值的代數差之絕對值。
例如:某台壓力表的最低指示-10kpa,最高指示120kpa,它的量程就是120kpa。量程範圍就是-10kpa到120kpa。
量程上下限的選擇:
儀表量程的上限:Ymax: 4/3~3/2倍(被測變量)
波動較大時:3/2~2倍(被測變量)
下限:一般地,被測變量的值不低于全量程的1/3。
在穩定情況下,儀表輸出變化量△L與引起此變化的輸入量的變化量△Xb之比值,定義為儀表的靈敏度。
用S表示,即式中,
S—— 儀表靈敏度
△L、△Xb—— 分别為輸入與輸出變化量
例如:某測量範圍是0~100℃的溫度表,其滿量程時指針轉角為270度,它的靈敏度是2.7度/℃。
3、靈敏限也叫分辨率或死區
它表明儀表響應輸入量微小變化的能力指标,即不能引起輸出發生變化的最大輸入變化幅度與量程範圍之比的百分數。
4、基本誤差
儀表測量值中的最大示值絕對誤差Δm與儀表量程Lm之比值稱為儀表的基本誤差σj。
5、允許誤差
它表示對測量儀表所允許的誤差界限,即出廠的儀表都要保證基本誤差不超過某一規定值,此規定值叫允許誤差。
儀表的δ允越大,表示它的精确度越低;反之,儀表的δ允越小,表示儀表的精确度越高。
它指根據測量儀表準确度大小所劃分的等級或級别。允許誤差去掉百分号的數值就是準确度等級,工程上稱為精度等級。
目前常用的精确度等級有0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等。
國家标準序列: 标準表、範型表、實用表。可參考《GBT 13283-2008工業過程測量和控制用檢測儀表和顯示儀表精确度等級》
Ⅰ級标準表:0.005、0.02、0.05 ;
Ⅱ級标準表:0.1 、0.2 、0.35 、0.5 ;
一般标準表:1.0 、1.5、2.5 、4.0。
精度等級一般用一定的符号形式表示在儀表面闆上或銘牌上:
儀表的精度等級是衡量儀表質量優劣的重要指标之一。
精度等級數值越小,表示儀表的精确度越高。
精度等級數值小于等于0.05的儀表通常用來作為标準表,而工業用表的精度等級數值一般大于等于0.5。
儀表精度與量程有關,量程是根據所要測量的工藝變量來确定的。在儀表精度等級一定的前提下适當縮小量程,可以減小測量誤差,提高測量準确性。
儀表投用以後除了儀表本身的誤差影響外,受人為因素或環境因素還會産生誤差叫測量誤差。
1、觀測誤差
當對某觀測量進行觀測,其觀測值與真值(客觀存在或理論值)之差,稱為測量誤差。
用數學式子表達: △i = Li – X (i=1,2…n) L —觀測值 X—真值
測量誤差的産生主要有三個方面:
①儀器原因:儀器結構、制造方面,每一種儀器具有一定的精确度,因而使觀測結果的精确度受到一定限制。
②人為原因:觀測者感官鑒别能力有一定的局限性。觀測者的習慣因素、工作态度、技術熟練程度等也會給觀測者的成果帶來不同程度的影響。
③環境原因:
例如:外界環境如溫度、濕度、風力、大氣折光等因素的變化,均使觀測結果産生誤差。
例如:溫度變化使鋼尺産生伸縮陽光曝曬使水準氣泡偏移,大氣折光使望遠鏡的瞄準産生偏差,風力過大使儀器安置不穩定等。
人、儀器和外界環境通常稱為觀測條件;
觀測條件相同的各次觀測稱為等精度觀測;
觀測條件不相同的各次觀測稱為不等精度觀測。
2、測量誤差
先作兩個前提假設:
① 觀測條件相同.
② 對某一量進行一系列的直接觀測在此基礎上分析出現的誤差的數值 、符号及變化規律。
例子一:用理論長度為10米而實際長度為10.04米的鋼尺測量距離。統計結果如下:
通過例子一表格發現了規律:
①誤差符号始終不變,具有規律性。
②誤差大小與所量直線成 正比,具有累積性。
③誤差對觀測結果的危害性很大。
例子二、在厘米的水準尺上估讀毫米時,有時估讀過大,有時估過小,每次估讀也不可能絕對相等,其影響大小,純屬偶然。
通過例子二發現了規律:
① 從個别誤差來考察,其符号、數值始終變化,無任何規律性。
② 多次重複觀測,取其平均數,可抵消一些誤差的影響。
我們将這些誤差歸結為:
①系統誤差:在相同的觀測條件下,對某一量進行一系列的觀測,如果出現的誤差在符号和數值上都相同,或按一定的規律變化,這種誤差稱為“系統誤差”。 系統誤差具有規律性。
②偶然誤差:在相同的觀測條件下,對某一量進行一系列的觀測,如果誤差出現的符号和數值大小都不相同,從表面上看沒有任何規律性,為種誤差稱為“偶然誤差”。個别偶然誤差雖無規律,但大量的偶然誤差具有統計規律。
③粗差:觀測中的錯誤叫粗差。
例如:讀錯、記錯、算錯、瞄錯目标等。錯誤是觀測者疏大意造成的,觀測結果中不允許有錯誤。一旦發現,應及時更正或重測。
在觀測過程中,系統誤差和偶然誤差總是同時産生。
系統誤差對觀測結果的影響尤為顯著,應盡可能地加以改正、抵消或削弱。對可能存在的情況不明的系統誤差,可采用不同時間的多次觀測,消弱其影響。
消除系統誤差的常用的有效方法:
① 檢校儀器:使系統誤差降低到最小程度。
② 求改正數:将觀測值加以改正,消除其影響。
③ 采用合理的觀測方法:如對向觀測。
消除或削弱偶然誤差的有效方法:
系統誤差對觀測結果的影響顯著,應盡可能地加以改正、抵消或削弱。對情況不明的系統誤差,采用不同時間的多次觀測。
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