更新時間:2022年12月05日
自動化儀器儀表和其他儀表一樣,在保證可靠工作的前提下,有如下一些衡量其性能優(yōu)劣的基本指標(biāo),以下講述選擇儀器儀表的基本技術(shù)指標(biāo),一共有三個:精確度、靈敏度、變差。
1.精確度
任何儀表都有一定的誤差。因此,使用儀表時必須先知道該儀表的精確程度,以便估計測量結(jié)果與真實值的差距,即估計測量值的誤差大小。
模擬式儀表的精確度一般不宜用絕對誤差(測量值與真實值的差)和相對誤差(絕對誤差與該點的真實值之比)來吐露體現(xiàn),因為前者不能體現(xiàn)對不同量程儀表的合理要求,后者很容易引起任何儀表都不能相信的誤解。例如,對一只滿量程為100mA的電流表,在測量零電流時,由于機(jī)械摩擦使表針的體現(xiàn)偏離零位而得到0.2mA的讀數(shù),若按上述相對誤差的算法,那么該點的相對誤差即為無窮大,彷佛這個儀表是完全不能使用的;但在工程人員看來,出現(xiàn)這樣的測量誤差是很容易理解的,根本不值得大驚小怪,它可能還是一只比較精密的儀表呢!
圖:選擇儀器儀表的基本技術(shù)指標(biāo)
模擬式儀表的合理精確度,應(yīng)該以測量范圍中zui大的絕對誤差和該儀表的測量范圍之比來衡量,這種比值稱為相對(于滿量程的)百分誤差。例如,某溫度計的刻度由-50℃到+150°℃,即其測量范圍為200℃,若在這個測量范圍內(nèi),zui大測量誤差不超過3℃,則其相對百分誤差a為
a=3/(150+50)=1.5%
儀表工業(yè)規(guī)定,去掉上式中相對百分誤差的“%”,稱為儀表的精確度。它劃分成若干等級,如0.1級,0.2級,0.5級,1.0級,1.5級,2.5級等。上述溫度計的精確度即為1.5級。
儀表的誤差還根據(jù)使用條件分為基本誤差和附加誤差兩種?;菊`差是指儀表在正常工作條件下的zui大相對百分誤差。若儀表不在規(guī)定的正常條件下工作,例如,因周圍溫度、電源電壓等偏高或偏低而引起的額外誤差,稱為附加誤差。儀表的精確度等級是根據(jù)其基本誤差確定的,紹興中儀生產(chǎn)的儀器儀表精度大都提升至0.2%,如溫度變送器、壓力變送器、電量變送器等,更有CA102S系列信號校驗儀精度為0.05%級。
2靈敏度和靈敏限
靈敏度吐露體現(xiàn)測量儀表對被測參數(shù)變化的敏感程度,常以儀表輸出(如指示裝置的直線位移或角位移)與引起此輸出的被測參數(shù)變化量之比吐露體現(xiàn),即
靈敏度=△a/△x
式中,△a為儀表指示裝置的直線位移或角位移;△x為被測參數(shù)的變化值。
儀表的靈敏度可用增加放大系統(tǒng)的放大倍數(shù)來提高。但是,單純提高儀表的靈敏度并不一定能提高儀表的精確度,例如,把一個電流表的指針接得很長,雖然可把直線位移的靈敏度提高,但其讀數(shù)的精確度并不一定提高。相反,可能由于平衡狀況變壞而精確度反而下降。為了防止這種虛假靈敏度,常規(guī)定儀表讀數(shù)標(biāo)尺的分格值不能小于儀表允許誤差的絕對值。
儀表的靈敏限,是指儀表能感受并發(fā)生動作的輸入量的zui小值。
3.變差
在外界條件不變的情況下,使用同一儀表對被測參量進(jìn)行反復(fù)測量(正行程和反行程)時,所產(chǎn)生的zui大差值與測量范圍之比稱為變差。造成變差的原因很多,例如,傳動機(jī)構(gòu)間存在的間隙和摩擦力,彈性元件的彈性滯后等。在設(shè)計和制造儀表時,必須盡量減小變差的數(shù)值。一個儀表的變差越小,其輸出的重復(fù)性和穩(wěn)定性越好。
儀器儀表除靜態(tài)誤差外,在輸入量隨時間變化時,由于儀表內(nèi)部的慣性和滯后,還存在動態(tài)誤差。對自動化儀表來說,因為它工作在調(diào)節(jié)系統(tǒng)的閉環(huán)之中,其動態(tài)特性不僅影響自身的輸出,還直接影響整個調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量。例如,在一個調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,若檢測儀表的慣性比調(diào)節(jié)對象的慣性還大,那么不僅系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度被減慢,而且在過渡過程中檢測儀表不能及時反映真實的情況,被調(diào)量可能存在很大的沖擊和波動,但檢測儀表的指示卻很平穩(wěn),這種虛假的現(xiàn)象會給生產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失。因此,在選用自動化儀表時,必須對其動態(tài)特性予以充分的重視,根據(jù)需要,盡量減小儀表的慣性和滯后,使之快速和精確地響應(yīng)輸入量的變化,以上闡述的選擇儀器儀表的基本技術(shù)指標(biāo)希望對您在選擇購買自動化儀器儀表時有用。
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