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选择仪器仪表的基本技术指标

更新时间:2021年02月27日 所属类别:知识百科 阅读量:

自动化仪器仪表和其他仪表一样,在保证可靠工作的前提下,有如下一些衡量其性能优劣的基本指标,以下讲述选择仪器仪表的基本技术指标,一共有三个:精确度、灵敏度、变差。

1.精确度

任何仪表都有一定的误差。因此,使用仪表时必须先知道该仪表的精确程度,以便估计测量结果与真实值的差距,即估计测量值的误差大小。

模拟式仪表的精确度一般不宜用绝对误差(测量值与真实值的差)和相对误差(绝对误差与该点的真实值之比)来表示,因为前者不能体现对不同量程仪表的合理要求,后者很容易引起任何仪表都不能相信的误解。例如,对一只满量程为100mA的电流表,在测量零电流时,由于机械摩擦使表针的显示偏离零位而得到0.2mA的读数,若按上述相对误差的算法,那么该点的相对误差即为无穷大,似乎这个仪表是完全不能使用的;但在工程人员看来,出现这样的测量误差是很容易理解的,根本不值得大惊小怪,它可能还是一只比较精密的仪表呢!

选择仪器仪表的基本技术指标

图:选择仪器仪表的基本技术指标

模拟式仪表的合理精确度,应该以测量范围中最大的绝对误差和该仪表的测量范围之比来衡量,这种比值称为相对(于满量程的)百分误差。例如,某温度计的刻度由-50℃到+150°℃,即其测量范围为200℃,若在这个测量范围内,最大测量误差不超过3℃,则其相对百分误差a为

a=3/(150+50)=1.5%

仪表工业规定,去掉上式中相对百分误差的“%”,称为仪表的精确度。它划分成若干等级,如0.1级,0.2级,0.5级,1.0级,1.5级,2.5级等。上述温度计的精确度即为1.5级。

仪表的误差还根据使用条件分为基本误差和附加误差两种。基本误差是指仪表在正常工作条件下的最大相对百分误差。若仪表不在规定的正常条件下工作,例如,因周围温度、电源电压等偏高或偏低而引起的额外误差,称为附加误差。仪表的精确度等级是根据其基本误差确定的,绍兴中仪生产的仪器仪表精度大都提升至0.2%,如温度变送器、压力变送器、电量变送器等,更有CA102S系列信号校验仪精度为0.05%级。

2灵敏度和灵敏限

灵敏度表示测量仪表对被测参数变化的敏感程度,常以仪表输出(如指示装置的直线位移或角位移)与引起此输出的被测参数变化量之比表示,即

灵敏度=△a/△x

式中,△a为仪表指示装置的直线位移或角位移;△x为被测参数的变化值。

仪表的灵敏度可用增加放大系统的放大倍数来提高。但是,单纯提高仪表的灵敏度并不一定能提高仪表的精确度,例如,把一个电流表的指针接得很长,虽然可把直线位移的灵敏度提高,但其读数的精确度并不一定提高。相反,可能由于平衡状况变坏而精确度反而下降。为了防止这种虚假灵敏度,常规定仪表读数标尺的分格值不能小于仪表允许误差的绝对值。

仪表的灵敏限,是指仪表能感受并发生动作的输入量的最小值。

3.变差

在外界条件不变的情况下,使用同一仪表对被测参量进行反复测量(正行程和反行程)时,所产生的最大差值与测量范围之比称为变差。造成变差的原因很多,例如,传动机构间存在的间隙和摩擦力,弹性元件的弹性滞后等。在设计和制造仪表时,必须尽量减小变差的数值。一个仪表的变差越小,其输出的重复性和稳定性越好。

仪器仪表除静态误差外,在输入量随时间变化时,由于仪表内部的惯性和滞后,还存在动态误差。对自动化仪表来说,因为它工作在调节系统的闭环之中,其动态特性不仅影响自身的输出,还直接影响整个调节系统的调节质量。例如,在一个调节系统中,若检测仪表的惯性比调节对象的惯性还大,那么不仅系统的调节速度被减慢,而且在过渡过程中检测仪表不能及时反映真实的情况,被调量可能存在很大的冲击和波动,但检测仪表的指示却很平稳,这种虚假的现象会给生产造成严重的损失。因此,在选用自动化仪表时,必须对其动态特性予以充分的重视,根据需要,尽量减小仪表的惯性和滞后,使之快速和准确地响应输入量的变化,以上阐述的选择仪器仪表的基本技术指标希望对您在选择购买自动化仪器仪表时有用。

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