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            儀器儀表的主要性能指標
            作者:東莞捷程小編 發布日期:2018-10-31 15:00

            對于儀表用戶,諸如化工企業儀表工來講,儀表精度固然是一個重要指標,但在實際使用中,往往更強調儀表的穩定性和可靠性,因為化工企業檢測與過程控制儀表用于計量的為數不多,而大量的是用于檢測。另外,使用在過程控制系統中的檢測儀表其穩定性、可靠性比精度更為重要。
             
            儀器儀表的精確度
             
            儀表精確度科稱精度,又稱準確度。精確度和誤差可以說是孿生兄弟,因為有誤差的存在,才有精確度這個概念。儀表精確度簡言之就是儀表測量值接近真值的準確程度,通常用相對百分誤差(也稱相對折合誤差)表示。相對百分誤差公式如下:
             
            式中δ-檢測過程中相對百分誤差;
             
            (標尺上限值-標尺下限值)--儀表測量范圍;
             
            Δx-絕對誤差,是被測參數測量值x1和被測參數標準值x0之差。
             
            所謂標準值是精確度比被測儀表高3~5倍的標準表測得的數值。
             
            儀表精度不僅和絕對誤差有關,而且和儀表的測量范圍有關。絕對誤差大,相對百分誤差就大,儀表精確度就低。如果絕對誤差相同的兩臺儀表,其測量范圍不同,那么測量范圍大的儀表相對百分誤差就小,儀表精確度就高。精確度是儀表很重要的一個質量指標,常用精度等級來規范和表示。精度等級就是最大相對百分誤差去掉正負號和%。按國家統一規定劃分的等級有0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.35,1.0,1.5,2.5,4等,儀表精度等級一般都標志在儀表標尺或標牌上,如0.5等,數字越小,說明儀表精確度越高。
             
            要提高儀表精確度,就要進行誤差分析。誤差通??梢苑譃槭韬稣`差、緩變誤差、系統誤差和隨機誤差。疏忽誤差是指測量過程中人為造成的誤差,一則可以克服,二則和儀表本身沒有什么關系。緩變誤差是由于儀表內部元器件老化過程引起的,它可以用更換元器件、零部件或通過不斷校正加以克服和消除。系統誤差是指對同一被測參數進行多次重復測量時,所出現的數值大小或符號都相同的誤差,或按一定規律變化的誤差,可目前尚未被人們認識的偶然因素所引起,其數值大小和性質都不固定,難以估計,但可以通過統計方法從理論上估計其對檢測結果的影響。誤差來源主儀器儀表的主要性能指標要指系統誤差和隨機誤差。在用誤差表示精度時,是指隨機誤差和系統誤差之和。
             
            儀器儀表的復現性(重復性)
             
            測量復現性是在不同測量條件下,如不同的方法,不同的觀測者,在不同的檢測環境對同一被檢測的量進行檢測時,其測量結果一致的程度。測量復現性必將成為儀表的重要性能指標。
             
            測量的精確性不僅僅是儀表的精確度,它還包括各種因素對測量參數的影響,是綜合誤差。以電動Ⅲ型差壓變送器為例,綜合誤差如下式所示:式中e0-(25±1)℃狀態下的參考精度,±0.25%或±0.5%;
             
            e1-環境溫度對零點(4mA)的影響,±1.75%;
             
            e2--環境溫度對全量程(20mA)的影響,±0. 5%;
             
            e3-工作壓力對零點(4mA)的影響,±0.25%;
             
            e4--工作壓力對全量程(20mA)的影響,±0.25%;
             
            將e0、e1、e2、e3、e4的數值代入式(1-1-4)得:
             
            這說明0.25級電動Ⅲ變送器測量精度由于溫度和工作壓力變化的影響由原來的0.25級下降為1.87,說明這臺儀表復現性差.它也說明對同一被測的量進行檢測時,由于測量條件不同,受到環境溫度和工作儀器儀表的主要性能指標壓力的影響,其測量結果一致的程度差.
             
            若用一臺全智能差變送器代替上例中電動Ⅲ型差壓變送器,對應式(1-1-4)中的 e0=±0.0625%,e1+e2=±0.075%,e3+e4=±0.15%,代入式(1-1-4)得e綜=±0.18%,要比電動Ⅲ型差壓變送器e 綜=±1.87%小得多,說明全智能差壓變送器對溫度和壓力進行補償、抗環境溫度和工作壓力能力強儀器儀表的主要性能指標??梢杂脙x表復現性來描述儀表的抗干擾能力。
             
            測量復現性通常用不確定度來估計。不確定度是由于測量誤差儀器儀表的主要性能指標的存在而對被測量值不能肯定的程度,可采用方差或標準差(鄧方差的正平方根)表示。不確定度的所有分量分為兩類:
             
            A類:用統計方法確定的分量
             
            B類:用非統計方法確定的分量
             
            設A類不確定度的方差為si2(標準差為si),B類不確定度假定存在的相應近似方差為ui2(標準差為(ui),則合成不確定度為:
             
            儀器儀表的穩定性
             
            在規定工作條件內,儀表某些性能隨時間保持不變的能力稱為穩定性(度)。儀表穩定性是化工企業儀表工十分關心的一個性能指標。由于化工企業使用儀表的環境相對比較惡劣,被測量的介質溫度、壓力變化也相對比較大,在這種環境中投入儀表使用,儀表的某些部件隨時間保持不變的能力會降低,儀表的穩定性會下降。徇或表征儀表穩定性現在尚未有定量值,化工企業通常用儀表零漂移來衡量儀表的穩定性。儀表投入運行一年之中零位沒有漂移,相反儀表投入運行不到3 個月,儀表零位就變了,說明儀表穩定性不好。儀表穩定性的好壞直接關系到儀表的使用范圍,有時直接影響化工生產,儀表穩定性不好造成的影響往往雙儀表精度下降對化工生產的影響還要大。儀表穩定性不好儀表維護量也大,是儀表工最不希望出現的事情。
             
            儀器儀表的可靠性
             
            儀表可靠性是化工企業儀表工所追求的另一重要性能指標??煽啃院蛢x表維護量是相反相成的,儀表可靠性高說明儀表維護量小,反之儀表可靠性差,儀表維護量就大。對于化工企業檢測與過程控制儀表,大部分安裝在工藝管道、各類塔、釜、罐、器上,而且化工生產的連續性,多數有毒、易燃易爆的環境,這些惡劣條件給儀表維護增加了很多困難,一是考慮化工生產安全,二是關系到儀表維護人員人身安全,所以化工企業使用檢測與過程控制儀表要求維護量越小越好,亦即要求儀表可靠性盡可能地高。
             
            隨著儀表更新換代,特別是微電子技術引入儀表制造行業,使儀表可告性大大提高。儀表生產廠商對這個性能指標也越來越重視,通常用平均無故障時間 MTBF來描述儀表的可靠性。一臺全智能變送器的MTBF比一般非智能儀表如電動Ⅲ變送器要高10倍左右,它可高達100~390年。
             

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