(参考)测量误差和仪表的质量指标

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测量误差和仪表的质量指标

.概述

化工测量是指化工生产过程中压力、物位、流量、温度、物料量等参数的检测。用来测量显示这些参数植的仪表称化工测量仪表。

无论采用什么样的测量方式和方法,也无论采用什么样的测量仪表,由于测量仪表本身不够准确,测量方法不够完善,以及测量者本人经验不足等原因,都会使测量结果与被测量的真值之间存在着差异,这个差异就是测量的误差。随着科技水平的提高和人们的经验、技巧、专门知识的丰富,测量误差可以控制得越来越小,但不能使之为零。在实际的测量中,对一个具体的测量任务,只需达到相应的精度就可以了,绝对不是精度越高一些比低一些好,因为提高精度是以付出人力、物力以及降低可靠性为代价的。

2、测量误差的分类

2.1误差数值表示的方法,误差可分为:绝对误差、相对误差、引用误差;

2.2误差出现的规律,误差可分为:系统误差、随机误差、疏忽误差;

2.3被测变量随时间变化的关系可分为:静态误差和动态误差;

2.4仪表的使用的条件来分,误差可分为:基本误差和附加误差;

2.5与被测变量的关系来分,误差可分为:定值误差和累计误差。

3.名词解释

(1)、绝对误差:是测量结果与真值之差。

绝对误差=测量值-真值(δ=X-X0)

(2)、真值是一个变量本身具有的真实值。是一个理想的概念,一般是无法得到的,所以在计算误差时,一般用约定真值和相对真值来代替。

X0=X-δ=X=C

式中:C为修正值,它与δ值相等,但符合相反。

(3)、约定真值:是一个接近真值的值,它与真值之差可忽略不计,实际测量中,以没有系统误差的情况下,足够多次的测量值之平均值。

(4)、相对真值:是当高一级的标准器的误差仅为低一级的1/ 3——1 / 20时可认为高一级的标准器或仪表的示值为低一级的相对的真值。

(5)、相对误差:是绝对误差与被测量值之比,常用绝对误差与仪表示值之比,以百分数表示;即

相对误差=绝对误差 / 仪表示值

×

100%(r=δ/ x0

×100% )

(6)、引用误差:是绝对误差与量程之比,以百分数表示。Qmax=δ/L × 100%

仪表的精度等级就是根据引用误差来划分的。

(7)、系统误差:又称规律误差,因其大小和符合均不改变或按一定规律变化。

(8)、偶然误差,又称随机误差,因它的出现完全是随机的。

(9)、疏忽误差又叫粗差,其主要特点是无规律可循,且明显地与事实不符合。

(10)、基本误差:仪表的基本误差是指仪表在规定的参比工作条件下,即该仪表在标准工作条件下的最大误差。一般仪表的基本误差也就是该仪表的允许误差。

(11)、附加误差:是仪表在非规定的参比条件下使用时另外产生的误差,如电源波动附加误

差,温度附加误差等。

4.测量误差的计算方法

(1)真实值:设在测量中,关测次数无限多,且无系统误差存在时,各测量值的算术平均值,就是被测量参数的真实值。设X1

、X2……Xn,代表各测量值,n

代表测量次数,则算术平均值为

X=X1+X2+……+Xn

/

n= ∑

xi

/

n

(1_1)

(2)标准误差,又称均方根误差,由于随机误差的正态分布规律可用数学式表示为:f(δ)=1

/6√2∏exp-δ2/2δ2

5.仪表的质量指标

(1)精度等级

在静态测量中,由于任何检测装置和测量结果都含有一定大小的误差,所以人们感兴趣的往往是用误差来说明精度.仪表在出厂校验时,其示值的最大引用误差

qmax

精度等级

0.10.20.5 1.0 1.5 2.0 2.55.0

(G)

允许误差

0.1%0.2%0.5% 1.% 1.5% 2.0% 2.5%5.0%

(Q)

表1—1工业仪表常见精度等级

一般情况下,1.0级的精度等级仪表,其允许误差Q=1%,即允许误差的变化范围可以从-1%-1%。

精度(准确度):指测量结果和实际值的一致程度。

精度等级:是仪表按准确度高低分成的等级。它规定仪表基本误差的最大允许值。表示方法:1.5级

(2)灵敏度S

灵敏度:是指检测装置在静态测量时,输出量的增量ΔY与输入量的增量ΔX之比的极限值,即:S=LimΔx→(△Y/△X)=dy/dx对于线形检测装置其灵敏度为一常数,非线形的检测装置其灵敏度是变化的,灵敏度越高,系统就越容易受外界干扰,即系统稳定性越差。

(3)变差(迟滞):检测装置的输入量由小增大(正行程),继而由大减小(反行程)的测试过程中对应于同一输入量,输出量往往不等,这就是变差现象。

产生原因:装置内部的弹性元件,磁性元件以及机械部分的摩擦、间隙、积塞灰尘等原因。(4)死区(灵敏限):它是指检测装置不能响应的最大输入量起始点不灵敏的程度。

(5)量程

指检测装置测量的上限和测量下限的代数差。

(6)稳定性

是指在一定工作条件下,保持输入信号不变时,输出信号随时间或温度的变化而出现的缓慢变化的程度。

(7)动态特性

检测系统的动态特性,指动态测量时,输出量与随时间变化的输入量之间的关系,其研究方法与控制理论中所介绍的方法相同。

动态特性好的传感器,其输出琅随时间变化将再现输入量随时间的变化规律。但除了理想的情况外,实际传感器的输出信号与输入的信号不会具有相同的时间函数,由此将引起动态误差。

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