更新時(shí)間:2022年12月05日
自動(dòng)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(gè):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(shí)必須先知道該儀表的精確程度,以便估計(jì)測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值的差距,即估計(jì)測(cè)量值的誤差大小。
模擬式儀表的精確度一般不宜用絕對(duì)誤差(測(cè)量值與真實(shí)值的差)和相對(duì)誤差(絕對(duì)誤差與該點(diǎn)的真實(shí)值之比)來(lái)吐露體現(xiàn),因?yàn)榍罢卟荒荏w現(xiàn)對(duì)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(duì)一只滿量程為100mA的電流表,在測(cè)量零電流時(shí),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(duì)誤差的算法,那么該點(diǎn)的相對(duì)誤差即為無(wú)窮大,彷佛這個(gè)儀表是完全不能使用的;但在工程人員看來(lái),出現(xiàn)這樣的測(cè)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(cè)量范圍中zui大的絕對(duì)誤差和該儀表的測(cè)量范圍之比來(lái)衡量,這種比值稱為相對(duì)(于滿量程的)百分誤差。例如,某溫度計(jì)的刻度由-50℃到+150°℃,即其測(cè)量范圍為200℃,若在這個(gè)測(cè)量范圍內(nèi),zui大測(cè)量誤差不超過(guò)3℃,則其相對(duì)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(duì)百分誤差的“%”,稱為儀表的精確度。它劃分成若干等級(jí),如0.1級(jí),0.2級(jí),0.5級(jí),1.0級(jí),1.5級(jí),2.5級(jí)等。上述溫度計(jì)的精確度即為1.5級(jí)。
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。基本誤差是指儀表在正常工作條件下的zui大相對(duì)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(jí)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(hào)校驗(yàn)儀精度為0.05%級(jí)。
2靈敏度和靈敏限
靈敏度吐露體現(xiàn)測(cè)量?jī)x表對(duì)被測(cè)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(cè)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(cè)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(lái)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(gè)電流表的指針接得很長(zhǎng),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(duì)值。
儀表的靈敏限,是指儀表能感受并發(fā)生動(dòng)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(duì)被測(cè)參量進(jìn)行反復(fù)測(cè)量(正行程和反行程)時(shí),所產(chǎn)生的zui大差值與測(cè)量范圍之比稱為變差。造成變差的原因很多,例如,傳動(dòng)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(jì)和制造儀表時(shí),必須盡量減小變差的數(shù)值。一個(gè)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(shí)間變化時(shí),由于儀表內(nèi)部的慣性和滯后,還存在動(dòng)態(tài)誤差。對(duì)自動(dòng)化儀表來(lái)說(shuō),因?yàn)樗ぷ髟谡{(diào)節(jié)系統(tǒng)的閉環(huán)之中,其動(dòng)態(tài)特性不僅影響自身的輸出,還直接影響整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量。例如,在一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,若檢測(cè)儀表的慣性比調(diào)節(jié)對(duì)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(guò)渡過(guò)程中檢測(cè)儀表不能及時(shí)反映真實(shí)的情況,被調(diào)量可能存在很大的沖擊和波動(dòng),但檢測(cè)儀表的指示卻很平穩(wěn),這種虛假的現(xiàn)象會(huì)給生產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失。因此,在選用自動(dòng)化儀表時(shí),必須對(duì)其動(dòng)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(duì)您在選擇購(gòu)買自動(dòng)化儀器儀表時(shí)有用。
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