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安徽美康儀表自動化有限公司
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工業(yè)上儀表誤差的產(chǎn)生及分類
2013-7-4 閱讀(3559)
一、概述
在對各種生產(chǎn)過程的參數(shù)進行檢測時，總包括有能力形式的一次或多次轉(zhuǎn)換過程，以及測量單位的比較過程。如果這些過程是理想的環(huán)境、條件下進行，即假若一切影響因素都不存在，則檢測將十分的。但是這種理想的環(huán)境和條件實際上不存在的，例如用檢測元件檢測元件對被測變量進行測量時，勢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)流法檢測管道內(nèi)的氣體流量時，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。在設定的工作狀態(tài)（T1，P1）,因而對應的氣體密度P1也必然改變，所以zui后測出的質(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，是一個常數(shù)，當節(jié)流裝置用來測量污垢流體流量時，經(jīng)過一段時間的使用，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，這都會產(chǎn)生檢測誤差，這種誤差與以上兩種誤差不同，它是使用一段時間后逐漸產(chǎn)生的。除上述原因外，還有檢測元件的安裝位置、方法，以及被測對象、測量者本身，都不同程度地受到本身和周圍各種因素的影響，而使檢測產(chǎn)生誤差，這樣就會產(chǎn)生各種類型的誤差，它們對檢測系統(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、多項式、周期性等函數(shù)規(guī)律）變化的誤差，或是指對同一參數(shù)進行多次重復測量時所出現(xiàn)的數(shù)值大小和符號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；測試工作中使用儀表的方法不正確；測量者有不良的讀數(shù)習慣等等。因為系統(tǒng)誤差是有一定的規(guī)律，它總可歸結(jié)為一個或幾個因素
的函數(shù)，只要找出其影響因素，引入相應的校正值，該系統(tǒng)誤差就可以消除或減??；而對于恒值誤差的系統(tǒng)誤差，可以通過儀表零點調(diào)整之。
（2）隨機誤差（也叫偶然誤差） 在消除了上述誤差之后，對同一參數(shù)進行多次測量，每次的測量緒果彼此仍不*相同，每一個測量值與被測變量的真實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識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，但其總體服從一定的統(tǒng)計規(guī)律。它不能通過校正的方法加以消除。但可從理論上估計其
對檢測結(jié)果的影響。
（3）緩變誤差 緩變誤差是指經(jīng)過一段時間使用后，儀表出現(xiàn)數(shù)值上隨時間緩慢變化的誤差。引起的原因：是由于零部件的老化、檢測元件的磨損等所造成。例如檢測流量的孔板孑L口的磨蝕，電子元器件的老化，機械零件內(nèi)部應力變化所引起的變形等。
該誤差特點：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，其檢測結(jié)果毫無意義，應盡量避免。
2、按誤差因次（單位）分類
（1）誤差
A=x-l （5）
式中，△為誤差；X為測量值；l為真值。
誤差不能作為儀表測量精度的比較尺度。例如一臺測溫儀表，其測量范圍為0～500℃，出現(xiàn)的zui大誤差△max=2.5℃；而另有一臺測溫儀表，其測量范圍為0～100℃，出現(xiàn)的zui大誤差△max=1℃，，這并不能說后一臺儀表較前面一臺儀表精度高。
（2）相對誤差 相對誤差通常有三種表示方法，即相對百分誤差（有的資料叫引用相對誤差）、實際相對誤差和標稱相對誤差。
相對百分誤差 δ1=△/（測量范圍上限-測量范圍下限）×100%
=x-l/（測量范圍上限-測量范圍下限）×100%
實際相對誤差 δ2 =△/l×100%
標稱相對誤差 δ3 =△/X×100%
式中，△為誤差；l為真值；X為測量值。
在自動化儀表中，，通常以zui大相對百分誤差來定義儀表精度等級。
3、按使用對工作條件分類
（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，一般用相對百分誤差表示。
（2）附加誤差 當儀表使用時偏離規(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。例如當儀表的電源電壓超出規(guī)定的220V±5%時，或儀表所處環(huán)境濕度大于規(guī)定的濕度時就將產(chǎn)生附加誤差，通常附加誤差應疊加到基本誤差上。又如概述中所介紹的，用節(jié)流法檢測氣體流量，在規(guī)定的工作條件T，、狀態(tài)下設計節(jié)流元件，但實際工作時，一氣體處于T2、ρ2狀態(tài)下，此時氣體流量必然產(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，故可以通過計算予以補償。
4、按誤差的狀態(tài)分類
（1）靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）誤差 當被測量處于穩(wěn)定不變時的測量誤差。
（2）動態(tài)誤差 當被測量處于變化過程中，檢測所產(chǎn)生的瞬時誤差。
