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工業(yè)上儀表誤差的產(chǎn)生及分類
2013-7-4 閱讀(3413)
一、概述
在對(duì)各種生產(chǎn)過程的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，總包括有能力形式的一次或多次轉(zhuǎn)換過程，以及測(cè)量單位的比較過程。如果這些過程是理想的環(huán)境、條件下進(jìn)行，即假若一切影響因素都不存在，則檢測(cè)將十分的。但是這種理想的環(huán)境和條件實(shí)際上不存在的，例如用檢測(cè)元件檢測(cè)元件對(duì)被測(cè)變量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，勢(shì)必伴隨著各種形式的轉(zhuǎn)換原理，但是這種轉(zhuǎn)換往往不是十分，而是某種程度近似，如金屬鉑在0-630.74℃范圍內(nèi)，電阻值與溫度的關(guān)系可以用以下式表示： Rt =Ro （1+At+Bt2） （1）
但有的資料在同樣溫度范圍內(nèi)，卻又用
Rt=Ro （l+At+Bt2 +Ct3）（2）
表示，因此無論怎么表示都是一種近似，鉑電阻就是利用該原理檢測(cè)溫度，所以總是存在一定的轉(zhuǎn)換誤差；又例如用節(jié)流法檢測(cè)管道內(nèi)的氣體流量時(shí)，通常采用下式
M=αεa√2ρ△P（3）或Q=αεa√2/ρ△P（4）式中M為質(zhì)量流量；Q為體積流量；ρ為氣體密度，它受工作狀態(tài)下的溫度、壓力影響。在設(shè)定的工作狀態(tài)（T1，P1）,因而對(duì)應(yīng)的氣體密度P1也必然改變，所以zui后測(cè)出的質(zhì)量流量或體積流量都將產(chǎn)生附加誤差；再看式（3）或式（4）中的a，它是節(jié)流裝置的開孔截面積，是一個(gè)常數(shù)，當(dāng)節(jié)流裝置用來測(cè)量污垢流體流量時(shí)，經(jīng)過一段時(shí)間的使用，其開孔處將逐漸受到磨損，，除a將變大外，開孔處的形狀也將發(fā)生變化，這都會(huì)產(chǎn)生檢測(cè)誤差，這種誤差與以上兩種誤差不同，它是使用一段時(shí)間后逐漸產(chǎn)生的。除上述原因外，還有檢測(cè)元件的安裝位置、方法，以及被測(cè)對(duì)象、測(cè)量者本身，都不同程度地受到本身和周圍各種因素的影響，而使檢測(cè)產(chǎn)生誤差，這樣就會(huì)產(chǎn)生各種類型的誤差，它們對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的影響又是各不相同的，下面就誤差產(chǎn)生的原因、分類及其處理方法分別予以討論。
二、誤差產(chǎn)生分類
按照誤差出現(xiàn)的規(guī)律分類：
（1）系統(tǒng)誤差 按一定規(guī)律（如線性、多項(xiàng)式、周期性等函數(shù)規(guī)律）變化的誤差，或是指對(duì)同一參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)所出現(xiàn)的數(shù)值大小和符號(hào)都相同的誤差稱為系統(tǒng)誤差，前者為變值誤差（規(guī)律誤差），后者為恒值誤差。引起系統(tǒng)誤差的原因是檢測(cè)元件轉(zhuǎn)換原理不十分；儀表本身材料、零部件、工藝上的缺陷；測(cè)試工作中使用儀表的方法不正確；測(cè)量者有不良的讀數(shù)習(xí)慣等等。因?yàn)橄到y(tǒng)誤差是有一定的規(guī)律，它總可歸結(jié)為一個(gè)或幾個(gè)因素
的函數(shù)，只要找出其影響因素，引入相應(yīng)的校正值，該系統(tǒng)誤差就可以消除或減?。欢鴮?duì)于恒值誤差的系統(tǒng)誤差，可以通過儀表零點(diǎn)調(diào)整之。
（2）隨機(jī)誤差（也叫偶然誤差） 在消除了上述誤差之后，對(duì)同一參數(shù)進(jìn)行多次測(cè)量，每次的測(cè)量緒果彼此仍不*相同，每一個(gè)測(cè)量值與被測(cè)變量的真實(shí)值之間或多或少仍然存在著差別。這是由于某種人們尚未認(rèn)識(shí)的原因或目前尚無法控制的某些因素（例如電子熱噪聲干擾）所引起的，或者是由于某些偶然因素所引起，其數(shù)值大小和性質(zhì)都不固定，難以估計(jì)，但其總體服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。它不能通過校正的方法加以消除。但可從理論上估計(jì)其
對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。
（3）緩變誤差 緩變誤差是指經(jīng)過一段時(shí)間使用后，儀表出現(xiàn)數(shù)值上隨時(shí)間緩慢變化的誤差。引起的原因：是由于零部件的老化、檢測(cè)元件的磨損等所造成。例如檢測(cè)流量的孔板孑L口的磨蝕，電子元器件的老化，機(jī)械零件內(nèi)部應(yīng)力變化所引起的變形等。
該誤差特點(diǎn)：是緩慢單調(diào)變化，需要不斷校正。而系統(tǒng)誤差一般只要一次校正即可。
（4）疏忽誤差是一種顯然與事實(shí)不符的誤差，沒有任何規(guī)律可循。這是由于操作者粗枝大葉，過度疲勞以及精神不專注所造成，其檢測(cè)結(jié)果毫無意義，應(yīng)盡量避免。
2、按誤差因次（單位）分類
（1）誤差
A=x-l （5）
式中，△為誤差；X為測(cè)量值；l為真值。
誤差不能作為儀表測(cè)量精度的比較尺度。例如一臺(tái)測(cè)溫儀表，其測(cè)量范圍為0～500℃，出現(xiàn)的zui大誤差△max=2.5℃；而另有一臺(tái)測(cè)溫儀表，其測(cè)量范圍為0～100℃，出現(xiàn)的zui大誤差△max=1℃，，這并不能說后一臺(tái)儀表較前面一臺(tái)儀表精度高。
（2）相對(duì)誤差 相對(duì)誤差通常有三種表示方法，即相對(duì)百分誤差（有的資料叫引用相對(duì)誤差）、實(shí)際相對(duì)誤差和標(biāo)稱相對(duì)誤差。
相對(duì)百分誤差 δ1=△/（測(cè)量范圍上限-測(cè)量范圍下限）×100%
=x-l/（測(cè)量范圍上限-測(cè)量范圍下限）×100%
實(shí)際相對(duì)誤差 δ2 =△/l×100%
標(biāo)稱相對(duì)誤差 δ3 =△/X×100%
式中，△為誤差；l為真值；X為測(cè)量值。
在自動(dòng)化儀表中，，通常以zui大相對(duì)百分誤差來定義儀表精度等級(jí)。
3、按使用對(duì)工作條件分類
（1）基本誤差 是指儀表在規(guī)定的正常工作條件下（例如電源電壓交流220V±5%，溫度20℃士5℃，濕度小于80%，電源頻率50Hz士1Hz等）所產(chǎn)生的誤差，一般用相對(duì)百分誤差表示。
（2）附加誤差 當(dāng)儀表使用時(shí)偏離規(guī)定的正常工作條件所產(chǎn)生的誤差（基本誤差除外）稱為附加誤差。例如當(dāng)儀表的電源電壓超出規(guī)定的220V±5%時(shí)，或儀表所處環(huán)境濕度大于規(guī)定的濕度時(shí)就將產(chǎn)生附加誤差，通常附加誤差應(yīng)疊加到基本誤差上。又如概述中所介紹的，用節(jié)流法檢測(cè)氣體流量，在規(guī)定的工作條件T，、狀態(tài)下設(shè)計(jì)節(jié)流元件，但實(shí)際工作時(shí)，一氣體處于T2、ρ2狀態(tài)下，此時(shí)氣體流量必然產(chǎn)生附加誤差；不過該誤差具有一定規(guī)律性，也符合系統(tǒng)誤差的條件，故可以通過計(jì)算予以補(bǔ)償。
4、按誤差的狀態(tài)分類
（1）靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）誤差 當(dāng)被測(cè)量處于穩(wěn)定不變時(shí)的測(cè)量誤差。
（2）動(dòng)態(tài)誤差 當(dāng)被測(cè)量處于變化過程中，檢測(cè)所產(chǎn)生的瞬時(shí)誤差。
