第3章　工實驗參數的測量

3.1　檢測儀表的性能指標

化工常見儀表的技術性能指標有精度、回差、靈敏度（限）、線性度和分辨力（率）等。

3.1.1　精度

檢測儀表的精度反映測量值接近真實值的準確程度，一般用絕對誤差、引用誤差、精度等級指標等來衡量。

1.絕對誤差

絕對誤差指儀表指示值與被測參數真值之間的差值，即

Δx=x-xt　　（3-1）

式中　Δx——絕對誤差；

x——儀表指示值；

xt——被測參數真值。

實際上，通常采用多次測量結果的算術平均值或用精度較高的標準儀表的指示值作為約定真值。則絕對誤差可用下式表示：

Δx=x-x0　　（3-2）

式中　x0——約定真值。

2.引用誤差

把絕對誤差折合成標尺范圍的百分數表示，即

　　 （3-3） 　　

3.精度等級

按儀表工業規定，去掉最大引用誤差的“±”號和“％”號，稱為儀表的精度等級，目前已系列化。只能從下列數系中選取最接近的合適數值作為精度等級，即0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。

例3-1　有兩臺測溫儀表，它們的測溫范圍分別為0～100℃和100～300℃，校驗表時得到它們的最大絕對誤差均為2℃，試確定這兩臺儀表的精度等級。

解　這兩臺儀表的最大引用誤差分別為

去掉最大引用誤差的“％”號，其數值分別為2和1，由于國家規定的精度等級中沒有2級儀表，同時該儀表的誤差超過了1級儀表所允許的最大誤差，所以這臺儀表的精度等級為2.5級，而另一臺儀表的精度等級正好為1級。由此可見，兩臺測量范圍不同的儀表，即使它們的絕對誤差相等，它們的精度等級也不相同，測量范圍大的儀表精度等級比測量范圍小的高。

例3-2　某臺測溫儀表的工作范圍為0～500℃，工藝要求測溫時測量誤差不超過±4℃，試問如何選擇儀表的精度等級才能滿足要求？

解　根據工藝要求，儀表的最大引用誤差為

去掉最大引用誤差的“±”號和“％”，其數值為0.8，介于0.5～1.0之間，若選擇精度等級為1.0級的儀表，其最大絕對誤差為±5℃，超過了工藝上允許的數值，故應選擇0.5級的儀表才能滿足要求。

小結：在確定一個儀表的精度等級時，要求儀表的允許誤差應該大于或等于儀表校驗時所得到的最大引用誤差，而根據工藝要求來選擇儀表的精度等級時，儀表的允許誤差應該小于或等于工藝上所允許的最大引用誤差。這一點在實際工作中要特別注意。

3.1.2　回差

回差也叫變差，是指在外界條件不變的情況下，當被測參數從小到大（正行程）和從大到小（反行程）時，同一輸入的兩個相應輸出值常不相等。兩者絕對值之差的最大值和儀表量程M之比的百分數稱為回差，即

　　 （3-4） 　　

產生的原因：由于傳動機構的間隙、運動件的摩擦、彈性元件的彈性滯后等。回差越小，儀表的重復性和穩定性越好。注意：儀表的回差不能超過儀表的引用誤差，否則應當檢修。

3.1.3　靈敏度和靈敏限

（1）靈敏度

靈敏度表示儀表對被測參數變化反應的能力，是指儀表達到穩態后輸出增量與輸入增量之比，即

　　 （3-5） 　　

（2）靈敏限

靈敏限是指引起儀表指針發生可見變化的被測參數的最小變化量。一般儀表的靈敏限數值不大于儀表允許誤差絕對值的1/2。

3.1.4　線性度

線性度表征線性刻度儀表（輸出量和輸入量的）實際校準曲線與理論校準曲線的吻合程度，如圖3-1所示。通常總是希望測量儀表的輸出與輸入之間呈線性關系。因為在線性情況下，指針式儀表的刻度可以做成均勻刻度，而數字式儀表就可以不必采用線性化措施。

線性度通常是實際測得的輸入-輸出特性曲線（稱為校準曲線）和理論直線之間的最大偏差與測量儀表量程之比的百分數表示，即

　　 （3-6） 　　

式中　ΔLmax——校準曲線對于理論限的最大偏差。

3.1.5　分辨力

對于數字式儀表，分辨力是指引起該儀表的最末一位改變一個數值的被測參數的變化量。顯然，不同量程的分辨力是不同的，量程越小，分辨力越高。相應于最低量程的分辨力稱為該表的最高分辨力。通常以最高分辨力作為數字儀表的分辨力指標。例如，某數字萬用表最小量程為0～100mV，五位數字顯示，最小顯示的電壓數為0.01mV，便可說表的分辨力為0.01mV。當數字式儀表的靈敏度用它與量程的相對值表示時，便是分辨率。