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能否完成預(yù)定的測(cè)基任務(wù)和精度要求,選擇與評(píng)價(jià)測(cè)量?jī)x表,均需要了解儀表的基本性能,衡量?jī)x表測(cè)量技術(shù)性能的指標(biāo)有測(cè)量范圍、精度、穩(wěn)定性、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)特性等。今天我們向大家說(shuō)說(shuō)儀表的精度與穩(wěn)定性。
儀表的精度與穩(wěn)定性
儀表的精度表示了儀表的準(zhǔn)確程度,它能估計(jì)測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值的差距,即估計(jì)測(cè)量值的誤差和大小。數(shù)值上它是以測(cè)量誤差的相對(duì)值表示的。因此,在敘述儀表的精度之前先介紹儀表誤差的幾種表示方法.。
1.測(cè)量誤差
我們介紹的幾種儀表常用誤差是按單位來(lái)進(jìn)行分類(lèi)的。
(1)示值誤差。
儀表的指示值或測(cè)量值X與被測(cè)量的真值(一般在測(cè)量中常采用約定真值或*概值)Xo之間的代數(shù)差值稱(chēng)為示值誤差,用△表示
△=X-Xo (1-16)
(2)示值相對(duì)誤差。
示值的誤差與被測(cè)量的真值之比.稱(chēng)為示值相對(duì)誤差,用δ表示
(3)引用誤差。
引用誤差是指誤差與儀表量程的比值。以百分?jǐn)?shù)表示,用公式表示為
(4)基本誤差。
基本誤差是指測(cè)量范圍中zui大的誤差和該儀表的測(cè)量上限或量程之比,以百分?jǐn)?shù)表示,用公式表示為
基本誤差表征了測(cè)量?jī)x表在規(guī)定的正常工作條件下所具有的誤差,它能很好地說(shuō)明儀表的準(zhǔn)確度,是儀表的主要質(zhì)量指標(biāo)。
(5)允許誤差。
允許誤差是指對(duì)測(cè)量?jī)x表所允許的誤差界限,即出廠的儀表都要保證基本誤差不超過(guò)某一規(guī)定值,此規(guī)定值叫允許誤差。
2.儀表的精度
儀表出廠時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)及制造質(zhì)量的不同,要求基本誤差不超過(guò)某一規(guī)定值,即前面提到的允許誤差.基本誤差去掉百分號(hào)的數(shù)值稱(chēng)為儀表的糟度等級(jí)。一般模擬量?jī)x表盤(pán)上都注有這一數(shù)值。精度等級(jí)是由國(guó)家規(guī)定的一系列數(shù)字表示的,其序列為:0.O05、0.01、0.02、(0.035)、0.04、0.05、0.1、0.2、(0.35)、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、5.0。
儀表的精度等級(jí)是衡量?jī)x表測(cè)量示值正確度的重要指標(biāo).科學(xué)研究用的儀表其精度等級(jí)值為0.1—0.001,有時(shí)甚至更高;工業(yè)檢測(cè)用的儀表其精度等級(jí)值約為0.1—4.0,應(yīng)根據(jù)被測(cè)量的測(cè)量要求合理地選用不同精度等級(jí)的測(cè)量?jī)x表。
掌握儀表精度這一概念時(shí),還必須注意以下幾點(diǎn):
(1)用戶不能按自己檢定的基本誤差隨意給儀表升級(jí)使用,但在某種情況下可降級(jí)使用,另外,精度等級(jí)的標(biāo)志說(shuō)明了引用誤差允許值的大?。^不意味著該儀表在實(shí)際測(cè)量中出現(xiàn)的誤差。
(2)在測(cè)量中使用同一精度等級(jí),量程又相同的儀表,那么儀表的誤差與被測(cè)參數(shù)的數(shù)值大小無(wú)關(guān),例如,某一溫度儀表的精度為1.0級(jí),測(cè)量范圍為50~100℃,如果使用這一溫度表來(lái)測(cè)量溫度,無(wú)論測(cè)的溫度值是60℃還是80℃,其所產(chǎn)生的儀表的誤差均為0.5℃。
(3)同一精度的儀表,如果量程不等,則在測(cè)量中可能產(chǎn)生的誤差是不同的。例如,兩只精度均為1.0級(jí)的溫度表,一個(gè)測(cè)量范圍是0~50℃,另一個(gè)為0~100℃,用這兩個(gè)儀表去測(cè)量同一溫度,得到的測(cè)量結(jié)果均為40℃,而所產(chǎn)生的誤差分別為
△t1=±(50-0)X 1%=±0.5℃
△t2=±(100-0)X 1%=±1℃
由此可見(jiàn),被測(cè)值愈接近儀表的上限值,其測(cè)量愈準(zhǔn)確,反之亦然。所以,選用儀表時(shí),在滿足被測(cè)量的數(shù)值范圍前提下,盡可能選擇量程小的儀表,并使測(cè)量值在上限至量程的三分之二左右,避免使測(cè)量值出現(xiàn)在儀表的下限至量程的三分之二以內(nèi),這樣既能滿足測(cè)量誤差的要求,又能選擇精度等級(jí)較低的測(cè)量?jī)x表,降低成本。
鑒定儀表的精度.可用示值比較法和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法。示值比較法將標(biāo)準(zhǔn)儀表的指示值作為真值,被檢測(cè)儀表的指示值作為被測(cè)量的指示值,兩者之差即為被檢測(cè)儀表的誤差,標(biāo)準(zhǔn)儀表的誤差應(yīng)為被校儀表的1/5(或1/3~1/20)。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法是利用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)提供的菜種量作為標(biāo)準(zhǔn)量來(lái)校正儀表.如純水的三相點(diǎn).標(biāo)準(zhǔn)成分氣樣等,此法嚴(yán)格、準(zhǔn)確,多用在研究與實(shí)驗(yàn)室中,工程中應(yīng)用極少。
3.穩(wěn)定性
示值的穩(wěn)定性可以由兩個(gè)指標(biāo)來(lái)表示;一是穩(wěn)定度;二是各環(huán)境影響系數(shù)。
當(dāng)儀表在穩(wěn)定的測(cè)量狀態(tài)下,對(duì)某一標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行測(cè)量.間隔一定時(shí)間后,再對(duì)同一標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行測(cè)量,所得2次測(cè)量的示值差反映了該儀表的穩(wěn)定度。它是由于儀表中的元件或環(huán)節(jié)的性能參數(shù)隨機(jī)性變動(dòng)、周期性變動(dòng)等因素造成的。一般穩(wěn)定度用示值差與其時(shí)間間隔的數(shù)值一起表示。例如某毫伏表在開(kāi)始測(cè)量時(shí)為某示值,當(dāng)8h后,在同樣狀態(tài)下測(cè)量示值增大了1.3mV,則此儀表的穩(wěn)定度為δw=1.3mV/8h,示值差愈?。f(shuō)明穩(wěn)定度愈高。
由于室溫、大氣壓、振動(dòng)以及電源電壓與頻率等的儀表外部狀態(tài)及工作條件變化對(duì)其示值的影響,統(tǒng)稱(chēng)為環(huán)境影響,用各種環(huán)境影響系數(shù)來(lái)表示。例如周?chē)h(huán)境溫度變化引起儀表的示值變化,用溫度系數(shù)βt(示值變化值/溫度變化值)表示;電源電壓引起儀表的示值變化可用電源電壓系數(shù)βu(示值變化值/電壓變化值)來(lái)表示。例如某毫伏表當(dāng)溫度變化10℃引起的示值變化為0.1mV時(shí)。其溫度系數(shù)為βt=0.1mV/10℃
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