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工业上仪表误差的产生及分类
  • 发布日期：2013-07-04      浏览次数：3189

      • 一、概述

      在对各种生产过程的参数进行检测时，总包括有能力形式的一次或多次转换过程，以及测量单位的比较过程。如果这些过程是理想的环境、条件下进行，即假若一切影响因素都不存在，则检测将十分的。但是这种理想的环境和条件实际上不存在的，例如用检测元件检测元件对被测变量进行测量时，势必伴随着各种形式的转换原理，但是这种转换往往不是十分，而是某种程度近似，如金属铂在0-630.74℃范围内，电阻值与温度的关系可以用以下式表示： Rt =Ro （1+At+Bt2） （1） 
      但有的资料在同样温度范围内，却又用
      Rt=Ro （l+At+Bt2 +Ct3）（2）
      表示，因此无论怎么表示都是一种近似，铂电阻就是利用该原理检测温度，所以总是存在一定的转换误差；又例如用节流法检测管道内的气体流量时，通常采用下式
       M=αεa√2ρ△P（3）或Q=αεa√2/ρ△P（4）式中M为质量流量；Q为体积流量；ρ为气体密度，它受工作状态下的温度、压力影响。在设定的工作状态（T1，P1）,因而对应的气体密度P1也必然改变，所以zui后测出的质量流量或体积流量都将产生附加误差；再看式（3）或式（4）中的a，它是节流装置的开孔截面积，是一个常数，当节流装置用来测量污垢流体流量时，经过一段时间的使用，其开孔处将逐渐受到磨损，，除a将变大外，开孔处的形状也将发生变化，这都会产生检测误差，这种误差与以上两种误差不同，它是使用一段时间后逐渐产生的。除上述原因外，还有检测元件的安装位置、方法，以及被测对象、测量者本身，都不同程度地受到本身和周围各种因素的影响，而使检测产生误差，这样就会产生各种类型的误差，它们对检测系统的影响又是各不相同的，下面就误差产生的原因、分类及其处理方法分别予以讨论。
       
      二、误差产生分类
      按照误差出现的规律分类：
          （1）系统误差 按一定规律（如线性、多项式、周期性等函数规律）变化的误差，或是指对同一参数进行多次重复测量时所出现的数值大小和符号都相同的误差称为系统误差，前者为变值误差（规律误差），后者为恒值误差。引起系统误差的原因是检测元件转换原理不十分；仪表本身材料、零部件、工艺上的缺陷；测试工作中使用仪表的方法不正确；测量者有不良的读数习惯等等。因为系统误差是有一定的规律，它总可归结为一个或几个因素
      的函数，只要找出其影响因素，引入相应的校正值，该系统误差就可以消除或减小；而对于恒值误差的系统误差，可以通过仪表零点调整之。
          （2）随机误差（也叫偶然误差） 在消除了上述误差之后，对同一参数进行多次测量，每次的测量绪果彼此仍不*相同，每一个测量值与被测变量的真实值之间或多或少仍然存在着差别。这是由于某种人们尚未认识的原因或目前尚无法控制的某些因素（例如电子热噪声干扰）所引起的，或者是由于某些偶然因素所引起，其数值大小和性质都不固定，难以估计，但其总体服从一定的统计规律。它不能通过校正的方法加以消除。但可从理论上估计其
      对检测结果的影响。
      （3）缓变误差   缓变误差是指经过一段时间使用后，仪表出现数值上随时间缓慢变化的误差。引起的原因：是由于零部件的老化、检测元件的磨损等所造成。例如检测流量的孔板孑L口的磨蚀，电子元器件的老化，机械零件内部应力变化所引起的变形等。
          该误差特点：是缓慢单调变化，需要不断校正。而系统误差一般只要一次校正即可。
          （4）疏忽误差是一种显然与事实不符的误差，没有任何规律可循。这是由于操作者粗枝大叶，过度疲劳以及精神不专注所造成，其检测结果毫无意义，应尽量避免。
          2、按误差因次（单位）分类
          （1）误差
          A=x-l   （5）
      式中，△为误差；X为测量值；l为真值。
          误差不能作为仪表测量精度的比较尺度。例如一台测温仪表，其测量范围为0～500℃，出现的zui大误差△max=2.5℃；而另有一台测温仪表，其测量范围为0～100℃，出现的zui大误差△max=1℃，，这并不能说后一台仪表较前面一台仪表精度高。
          （2）相对误差 相对误差通常有三种表示方法，即相对百分误差（有的资料叫引用相对误差）、实际相对误差和标称相对误差。
                    相对百分误差   δ1=△/（测量范围上限-测量范围下限）×100%      
                                                   =x-l/（测量范围上限-测量范围下限）×100%
                    实际相对误差     δ2 =△/l×100%
      标称相对误差     δ3 =△/X×100%
      式中，△为误差；l为真值；X为测量值。
          在自动化仪表中，，通常以zui大相对百分误差来定义仪表精度等级。
          3、按使用对工作条件分类
      （1）基本误差   是指仪表在规定的正常工作条件下（例如电源电压交流220V±5%，温度20℃士5℃，湿度小于80%，电源频率50Hz士1Hz等）所产生的误差，一般用相对百分误差表示。
      （2）附加误差   当仪表使用时偏离规定的正常工作条件所产生的误差（基本误差除外）称为附加误差。例如当仪表的电源电压超出规定的220V±5%时，或仪表所处环境湿度大于规定的湿度时就将产生附加误差，通常附加误差应叠加到基本误差上。又如概述中所介绍的，用节流法检测气体流量，在规定的工作条件T，、状态下设计节流元件，但实际工作时，一气体处于T2、ρ2状态下，此时气体流量必然产生附加误差；不过该误差具有一定规律性，也符合系统误差的条件，故可以通过计算予以补偿。
          4、按误差的状态分类
          （1）静态（稳态）误差 当被测量处于稳定不变时的测量误差。
          （2）动态误差   当被测量处于变化过程中，检测所产生的瞬时误差。

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