【正文】 （提示：靈敏度 =輸出變化量 /輸入變化量） 1測量 80mA的電流信號(hào)，要求最大誤差小于 ，下列儀表選哪臺(tái)合 適？給出理由。如何分析和處理測量誤差。 %100%100 ??????下x上xm量程最大 絕 大 絕對誤 差mS34：討論、思考題、作業(yè)： 1. 測量誤差是如何分類的，產(chǎn)生測量誤差的主要原因是什么。 %100????下上mm xxS? ? VxxS 下上mm %100)0300(%%1001 ????????????? ? VxxS 下上mm %100)0150(%1%1002 ????????????習(xí)題 2： 檢定一只 、量程為 100V的電壓表，發(fā)現(xiàn)在 50V處誤差最大，其 值為 2V，而其他刻度處的誤差均小于 2V，問這只電壓表是否合格？ 且 級(jí) 100 V 電壓表的最大絕對誤差為： 答： 由于 2%＜ %， 所以該電壓表合格。 思 考 題 1. 某被測電壓為 100伏左右，現(xiàn)有 、量程為 300伏和 、量程為150伏兩塊電壓表，問選用哪一塊合適？ 2. 檢定一只 、量程為 100V的電壓表，發(fā)現(xiàn)在 50V處誤差最大，其值為 2V，而其他刻度處的誤差均小于 2V，問這只電壓表是否合格？ 3. 一臺(tái)測量范圍 0～ 1000kPa的壓力測量儀表 ， 其最大絕對誤差 10kPa(在整個(gè)量程范圍內(nèi) )， 另一臺(tái)測量范圍 0～ 400kPa的壓力測量儀表 ， 其最大絕對誤差 5kPa， 請問哪一臺(tái)壓力檢測儀表的精度更高 ？ 習(xí)題 1： 某被測電壓為 100伏左右，現(xiàn)有 、量程為 300伏和 、 量程為 150伏兩塊電壓表，問選用哪一塊合適？ 【 解 】 因?yàn)? 、 量程 為 300伏的電壓表的最大絕對誤差為： 、量程為 150伏的電表測量的最大絕對誤差為： 答： 比較二塊儀表的性能，可知，如果量程選擇適當(dāng)，用 測量與用 。 1％，現(xiàn)有兩臺(tái)溫度測量儀表，精度等級(jí)均為 ，其中一臺(tái)儀表的測量范圍是 0～ 100℃ ，另一臺(tái)儀表的測量范圍是 0～ 200℃ ，試問這兩臺(tái)儀表能否滿足上述測量要求。 解： 同樣，先求最大相對百分誤差 結(jié)論： 工藝要求的允許誤差 ≥ 儀表的允許誤差 ≥ 校驗(yàn)所得到的相對百分誤差 答： 該流量計(jì)必須選擇 。 解 ： 先求最大相對百分誤差 答： 去掉 ?和 %為 ，因此該變送器精度等級(jí)為 。 例 3： 測 量 0~80℃ 的溫度，若要求最大測量誤差不超過 1. 2℃ ， 下列表中選哪臺(tái)合適。 % 。 ℃ 。 測量 0~80℃ 的溫度時(shí)， Sm =177。 解 ： 因?yàn)椋? %100????下上mm xxSCm ?2%100)0200(% ????????Cm ?%100)0100(% ????????所以： 答： 0~200℃ 表的 Δm1 =177。 故此傳感器不合格。 4 ℃ 時(shí)， 大于 177。 3 ℃ 。 1% 即：儀表的△ max ≥△ max” 例 1： a）一臺(tái)精度等級(jí)為 600～ 1200 ℃ 的溫度傳感器， 它最大的絕對誤差是多少？ b）檢驗(yàn)時(shí)某點(diǎn)最大絕對誤差是 177。 ? 但要注意的是： 儀表的變差不能超過儀表的允許誤差值 ，否則要檢修。其綜合效應(yīng)曲線的最大不重合處就是儀表的變差。理想的情況下，不靈敏區(qū)的寬度是靈敏限的 2倍。 ? 儀表內(nèi)部的某些元件具有死區(qū)效應(yīng)（傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨擦和間隙等）此作用也可使儀表在測量時(shí)出現(xiàn)實(shí)際上升曲線和下降曲線不重合的情況，這種效應(yīng)使儀表存在一死區(qū)。 ? 變差的大小 ， 根據(jù)在同一被測值下正反特性間儀表輸出的最大絕對誤差和測量儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)來表示 ： 被測變量 儀表輸出 下行程 上行程 max???m a x 100?????測量范圍上限－測量范圍下限變差 ％變差 ? 變差產(chǎn)生的原因 通常是由于 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙、運(yùn)動(dòng)部件的磨擦、彈性元件的彈性滯后 等原因造成的。 ? 如果測量時(shí)，正好指針偏轉(zhuǎn)到 Yi處，就可把此處對應(yīng)的 Xi作為被測量值； ? 如果指針偏轉(zhuǎn)到 Yi與 Yi+1 之間，那么就要從 Xi， Xi+1，（ Xi+ Xi+1） /2三者間取誤差最小的數(shù)值作為 X讀數(shù)值。 ? 在實(shí)際工作中， 所謂的標(biāo)定（或校準(zhǔn)、或校正）就是指在規(guī)定的條件下，通過試驗(yàn)建立儀表或系統(tǒng)輸入（被測量） X與輸出量（指針偏轉(zhuǎn)角） Y之間的關(guān)系 。儀表可依此進(jìn)行具體調(diào)整。 ? 為防止這種虛假的靈敏度，常規(guī)定儀表的標(biāo)尺 分格值不能小于儀表允許誤差的絕對值 。 ? 靈敏限 大小等于標(biāo)尺最小刻度值的一半。 ? 對數(shù)字式儀表來說，分辨力就是數(shù)字顯示儀表變化一個(gè) LSB（二進(jìn)制最低有效位）時(shí)輸入的最小變化量。 ? 分辯率 大小等于最后一位的一個(gè)單位值。 ? 閥值 在系統(tǒng)輸入零點(diǎn)附近的分辨力。 又稱為靈敏 限 ， 是儀表輸出能響應(yīng)和分辨的最小輸入變化量 ， 它也 是靈敏度的一種反映。 是使儀表產(chǎn)生未察覺的響應(yīng)變化的最大激勵(lì)變化值。 xxy ?????? ???????? 321321? 提高靈敏度，可以獲得較高測量精度； ? 但靈敏度愈高，穩(wěn)定性愈差，測量范圍愈窄。 靈敏度 靈敏限 ? 靈敏度具有可傳遞性，對多環(huán)節(jié)系統(tǒng)而言，如一個(gè)開環(huán)的串聯(lián)儀表系統(tǒng)，其總靈敏度是各儀表靈敏度的乘積。 ? 靈敏度 是指儀表輸出變化量和輸入變化量之比， 即： 是指在穩(wěn)態(tài)下輸出量變化和引起此變化的輸入量變化的比值，如公式 dxdyxy ???? ?? 或：? ζ是輸入輸出特性曲線的斜率，或者說等于儀表的放大倍數(shù)。 ?、 、 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表 ?、 、 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表 ?、 、 三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表 ? ～ 工業(yè)用表 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展、隨著生產(chǎn)技術(shù)要求的提高，工業(yè)用儀表的精度等級(jí)也在提高， 、 表也廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場?！?號(hào)和“％”號(hào) ，便可以用來確定儀表的精度等級(jí)。 ? 儀表的精度等級(jí)（精確度等級(jí)） 是指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的 最大相對百分誤差。 ? 衡量各種運(yùn)動(dòng)慣性的大小 ， 以及能量傳遞的快慢常 采用時(shí)間常數(shù) T和傳遞滯后時(shí)間 （ 純滯后時(shí)間 ） τ 兩個(gè)參數(shù)表示； ⑩ 它們的存在會(huì)降低檢測過程的動(dòng)態(tài)性能 ， 其中 純滯后時(shí)間 τ 的不利影響會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過時(shí)間常數(shù) T的影響 。 ? 動(dòng)態(tài)誤差 是指檢測系統(tǒng)受外擾動(dòng)作用后 ， 被測變量處于變動(dòng)狀 態(tài)下儀表示值與參數(shù)實(shí)際值之間的差異 。 ? 為了能綜合評價(jià)儀表的可靠性，又引出一綜合指標(biāo)： 有效度 。 例如：某種型號(hào)的儀表 MTTR=48h，也就是說如發(fā)生故障，可聯(lián)系生產(chǎn) 廠商，獲得備件，經(jīng)過修理并重新校準(zhǔn)后投入使用共需２天時(shí)間。那么它的平均無故障時(shí)間 為多少呢 ? 年hkhM T B F ?????b) 平均故障修復(fù)時(shí)間： 它表示的是儀表故障修復(fù)所用的平均時(shí)間，是從反 面來衡量儀表的可靠度的指標(biāo)。 即；平均無故障時(shí)間 兩次相鄰故障間隔時(shí)間的平均值。即 平均無故障工作時(shí)間和平均故障修復(fù)時(shí)間。 例如：一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中所用的 100臺(tái)儀表，在工作 1000小時(shí)后， 其 中 99臺(tái)仍能正常工作，則說明此系統(tǒng)所用儀表在工作 1000小時(shí) 后的可靠度這 99%。 ⑨ 可靠性 是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。 ? 分辨力 能夠檢測出的被測量的最小變化量。 ? 因此，靈敏度比放大倍數(shù)有更廣泛的含義。 ? 如輸入量為溫度 (℃ )，輸出量為標(biāo)尺上的位移 (格 )，則靈敏度的量綱為格 /℃ 。這樣，可得均勻刻度的標(biāo)尺，使讀數(shù)方便，也便于分析和處理測量結(jié)果。 kxy靈 敏度 ?????靈敏度 ? 對于具有線性特性的儀表或系統(tǒng)來講，則有： ? 非線性檢測系統(tǒng)：靈敏度為變數(shù)。 即： ζ = △ y／△ x 靈敏度系數(shù)（斜率 ) ? 如果系統(tǒng)的輸出和輸入之間是線性關(guān)系，則靈敏度；是一個(gè)常數(shù)。 ? 通常非線性誤差用實(shí)際測得的輸入－輸出特性曲線 （ 也稱為校準(zhǔn)曲線 ） 與理論直線的之間的最大偏差和測量儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)來表示： m a x 100f?????測量范圍上限－測量范圍下限 ％b) 靈敏度 檢測系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下輸出變化值對輸入變化值的增量之比。 ? 非線性誤差 在通常情況下 ， 總是希望測量儀表的輸出量和輸入量 之間呈線性對應(yīng)關(guān)系 。 ?線性度 實(shí)際的輸入輸出特性曲線（ y）與擬合直線（ y′）之間的 最大偏差與滿量程輸出的百分比表示。 ? 利用測量數(shù)據(jù)，通過計(jì)算獲得擬合直線 （ y′） . a) 線性度 反映輸入輸出曲線與理想直線的偏離程度。 ? 分辨力 表征儀表或檢測系統(tǒng)有效辨別輸入量最小變化量的能力。 ? 靜態(tài)特性的衡量指標(biāo)有：線性度、靈敏度、分辨力 a) 線性度 反映輸入輸出曲線與理想直線的偏離程度。 ? 但 重復(fù)性和再現(xiàn)性好的儀表并不一定精度高，而精度高的儀表其重復(fù)性和再現(xiàn)性一定很好。 ? 重復(fù)性是衡量儀表不受隨機(jī)因素影響的能力，再現(xiàn)性是儀表性能穩(wěn)定的 一種標(biāo)志。 ? 再現(xiàn)性 包括滯環(huán)和死區(qū)，它是儀表的實(shí)際上升曲線和 實(shí)際下降 曲線之間最大離散程度的表示。 重復(fù)性是檢測系統(tǒng)最基本的技術(shù)指標(biāo)，是其他各項(xiàng)指標(biāo)的前提和保證 ? 重復(fù)性誤差 === 隨機(jī)誤差 ==標(biāo)準(zhǔn)差 ? 標(biāo)準(zhǔn)差 大，則分散性大；反之亦然。它常選用上升曲線的最大離散程度和下降曲線的最大離散程度兩者中的最大值來表示。 ? 儀表的正反行程輸出值的最大偏差 ≤儀表的最大絕對誤差△ m 即： X正行程 一 X反行程 ≤ ?max ⑦ 重復(fù)性和再現(xiàn)性 a) 重復(fù)性 ( repeatability ) 是指在同一工作條件下，同方向連續(xù)多次地對 同一輸入值進(jìn)行測量所得的多個(gè)輸出值之間相 一致的程度。 ? 回程誤差 儀表正行程和反行程的輸入輸出曲線不重合的程度。 ? 特點(diǎn)： 輸入值必須大于一定范圍，越過死區(qū)，才會(huì)有輸出。 ⑥ 死區(qū)和回差 ? 死區(qū)： 由于測量儀表內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙和摩擦阻力，或放大器有一定 的靈敏限值，在輸入量較小時(shí)，輸出量并不發(fā)生變化或變化很小 ，這段稱為特性曲線的不靈敏區(qū)或死區(qū)。 ① →→ ② 、 ① →→ ④ 曲線斜率改變 ② 輸入量從 0%到 80%時(shí) ,輸出量從 0%到 100%,量程變大 c) 量程調(diào)整方法： 滯環(huán) ⑤ 滯環(huán)： 由于測量儀表中的傳感元件具有儲(chǔ)能效應(yīng)，如彈性元件的變形、 磁滯效應(yīng)等