自动化仪表基础知识
34页1、第十二章 自动化仪表基础知识第一节 测量误差知识一、测量误差的基本概念冶金生产过程大多具有规模大、流程长、连续化、自动化的特点,为了有效地进行工艺操作和生产控制,需要用各种类型的仪表去测量生产过程中各种变量的具体量值。虽然进行测量时所用的仪表和测量方法不同,但测量过程的机理是相同的,即都是将被测变量与其同种类单位的量值进行比较的过程。各种测量仪表就是实现这种比较的技术工具。对于在生产装置上使用的各种测量仪表,总是希望它们测量的结果准确无误。但是在实际测量过程中,往往由于测量仪表本身性能、安装使用环境、测量方法及操作人员疏忽等主客观因素的影响,使得测量结果与被测量的真实值之间存在一些偏差,这个偏差就称为测量误差。二、测量仪表的误差。 误差的分类方法多种多样,如按误差出现的规律来分,可分为系统误差、偶然误差和疏失误差;按仪表使用的条件来分,有基本误差、辅加误差;按被测变量随时间变化的关系来分,有静态误差、动态误差;按与被测变量的关系来分,有定值误差、累计误差。测量仪表常凋的绝对误差、相对误差和引用误差是按照误差的数值表示来分类的。1、绝对误差 绝对误差是指仪表的测量值与被测变量真实值之差。
2、用公式表示为:C=Cm-Cr 式(1-1)试中Cm代表测量值,Cr代表真实值(简称真值),C代表绝对误差。事实上,被测变量的真实值并不能确切知道,往往用精确度比较高的标准仪器来测量同一被测变量,其测量结果当作被测变量的真实值。绝对误差有单位和符号,但不能完整地反映仪表的准确度,只能反应某点的准确程度。我们将各点绝对误差中最大的称为仪表的绝对误差。绝对误差符号相反的值称为修正值。2、相对误差相对误差是指测量的绝对误差与被测变量之比。用公式表示为 式(1-2)式中AC为测量的绝对误差,Cr为被测变量的真实值。由上式可见,相对误差C0是一个比值,它能够客观地反映测量结果的准确度,通常以百分数表示。如某化学反应釜中物料实际温度为300,仪表的示值为2985。求得测量的绝对误差测量的相对误差3、引用误差(相对折合误差或相对百分误差)测量仪表的准确性不仅与绝对误差和相对误差有关,而且还与仪表的测量范围有关。工业仪表通常用引用误差来表示仪表的准确程度,即绝对值与测量范围上限或测量表量程的比值,以非分比表示: 式(1-3)即式中C为测量的绝对误差,Cmax为测量仪表上限值,Cmin为测量仪表下限值。
3、引用误差也称相对折合误差或相对百分误差,其特点是无量纲,有正负之分,能比较确切地反映仪表的准确程度。 由于引用误差与测量仪表的量程有关,在选用同一准确度的仪表测量被测变量时,为了减小被测点的绝对误差值,提高测量准确度,往往将仪表零点迁移,压缩仪表量程,现举例说明如下。 如上例被测介质的实际温度为300,现用一台量程为o400的仪表测量,示值为298则可依据式(11)和式(13)求得测量的绝对误差测量的引用误差 现将该仪表量程压缩为200400,如引用误差仍要保持-05。则该测量点允许的绝对误差为 由此可见,仪表量程压缩一半,则绝对误差减小一半,从而大大提高了仪表的测量准确度。4、测量系统的误差 以上简要介绍了测量仪表的误差及计算方法,但在石油化工装置中大量应用着由多个单元仪表组成的测量系统或控制系统,如何求得整个系统的测量误差呢?通常采用以下两种方法。一种用方和根计算方法来求得式中Cai为系统中各单元仪表的最大引用误差,n为系统中单元仪表数。例如用孔板、差压变送器、开方器、数字显示指示仪组成的流量测量系统,经过校验,它们的最大引用误差分别为Ca1=1,Ca2=0.25、Ca3=02、C
4、a4=03,则可求得 另一种用系统联校方法来求得,即在一次元件端加入标准信号值,通过中间各单元仪表的信号传递,最终在二次仪表读取示值来计算引用误差,在各校验点中选择最大的引用误差,作为该测量仪表系统误差。5、仪表示值误差校验 为了使各类仪表准、灵、可靠地长周期运行,仪修人员要定期对运行中的仪表进行示值误差校验,并对停车检修后的仪表进行全性能周期检定,以考核仪表是否符合技术性能指标,这里列举显示仪表示值误差的校验。(1)校验方法显示仪表虽然种类繁多,结构各异,但常用的校验方法有如下两种。1) 信号较法 这是一种比较常用的校验方法,用可调信号发生器向被校仪表和标准仪器加同信号,将被校仪表的示值与标准仪表的示值进行比较,求出各点示值误差。如用手动压力泵同时给被校压力计和标准压力表输入信号。2) 直接校验法这种校验方法是用标准仪器直接给被校仪表加信号,通过标准仪器的实际信号示值与被校仪表的检定点所对应的标准真值相比较,然后求出被校仪表该检定点的误差,如用标准电阻箱校验配热电阻型动圈式指示仪或自动平衡电桥。(2)校验步骤1) 校验前的准备工作仪表的示值校验工作不论在现场还是在检定室内进行,一般应
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