第四節　熱工儀表的質量指標

為了正確地選擇和使用儀表,必須了解儀表的一系列質量指標。熱工儀表的質量指標主要有:基本誤差、準確度等級、變差、靈敏度、不靈敏區、時滯等。這些質量指標,是鑒別儀表性能是否符合技術規定的標準和判定儀表是否合格的依據。

一、基本誤差

在規定的技術條件下對儀表進行檢定時,儀表所具有的最大誤差,稱為儀表的基本誤差。儀表的基本誤差是儀表本身的固有屬性,它既可以用絕對誤差的形式δj表示,也可以用折合誤差的形式γj表示。

γj=×100%(1?7)

二、準確度等級

儀表的準確度等級是根據允許誤差定義的。

1.允許誤差

根據各類儀表的設計、制造質量不同,國家對每種儀表均規定了基本誤差的最大允許值,即允許誤差。它既可用絕對誤差的形式δy表示,也可以用折合誤差的形式γy表示。

γy=×100%(1?8)

2.準確度等級系列

儀表的準確度等級在數值上等于允許誤差去掉百分號后的絕對值。國家為了便于對儀表進行管理,規定了儀表的準確度等級系列。儀表廠家在生產儀表時,規定的準確度等級(或允許誤差)必須與準確度等級系列相一致。

國家規定的準確度等級系列有:0.005、0.01、0.04、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、5.0等級別。數值越小,準確度等級越高。通常準確度等級用小圓圈內的阿拉伯數字標志在儀表的刻度盤上。

由于儀表都有一定的準確度等級,因此其刻度盤的分格值不應小于儀表允許誤差的絕對值,否則沒有意義。

【例1?2】　有一只測量范圍為0~1000℃、準確度等級為0.5級的溫度計,問該溫度計在規定使用條件下的最大測量誤差為多少?儀表分格值應為多少?

解:一塊合格的儀表,在規定條件下使用時,其測量的最大誤差δmax不應超過允許誤差。

≤0.5%

故≤(xmax-xmin)=×(1000-0)=5(℃)

因此,該表在規定條件下使用時,其最大測量誤差為±5℃;儀表分格值應不小于5℃,即最多可分1000℃÷5℃=200(格)。

【例1?3】　若需測量某100℃左右的溫度對象,要求測量誤差不大于±5℃。現有兩只溫度計可供選擇,一只測量范圍為0~1000℃,準確度等級為0.5級;另一只測量范圍為0~200℃,準確度等級為1.0級,問選用哪一只合適?

解:0~1000℃、0.5級的儀表最大測量誤差在上題中已求出,0~200℃、1.0級的儀表最大測量誤差為

≤(xmax-xmin)=×(200-0)=2(℃)

因為該儀表與0~1000℃、0.5級的儀表相比較,準確度等級低、量程小、造價較低,而且測量誤差較小,故應選用0~200℃、1.0級的溫度計。

可見,在選擇儀表時應根據測量要求,綜合考慮準確度等級及量程。

一般測量儀表的經常工作點應出現在儀表量程的2/3~3/4處,而不宜出現在量程的1/3以下。對于壓力表應有較大的安全系數,以保證彈性元件能在彈性變形的安全范圍內可靠地工作。通常,壓力表應保證被測參數示值出現在量程的1/2~2/3處;在被測壓力較穩定的情況下,最大壓力值應不超過儀表全量程的2/3。至于準確度等級,只要能滿足實際測量要求就行,不可過分要求。

三、變差

儀表在規定的使用條件下,從正、反行程兩個方向測量同一參數,兩次測量值之差稱為該示值點上的變差,即Δ=;在儀表測量范圍內,各示值點上變差的最大值稱為儀表的變差,即Δmax=。變差也可以用折合誤差的形式表示

γΔ=×100%=×100%(1?9)

式中　xz,xf——在測量同一參數時,儀表正、反行程的示值。

一塊合格的儀表,其基本誤差和變差均不應超過允許誤差。

四、靈敏度

靈敏度是指儀表輸出信號的變化量ΔL與引起該變化的輸入信號的變化量ΔX之比。靈敏度用S表示,即

S=(1?10)

若儀表各示值點上的靈敏度都相同,則儀表輸出與輸入呈線性關系,否則為非線性關系。對于呈線性關系的儀表刻度方便、均勻、準確,易讀數。

五、不靈敏區

不能引起儀表輸出變化的輸入信號最大變化范圍稱為儀表的不靈敏區。

如某溫度計穩定在100℃,當被測溫度上升到100.1℃時指針開始正向移動,當被測溫度下降到99.8℃時指針開始負向移動,則該溫度計在100℃示值點的不靈敏區為100.1℃-99.8℃=0.3℃。

有時也把能引起儀表輸出變化的輸入信號最小變化量稱為儀表的分辨率。一般分辨率數值應不大于儀表允許誤差的一半。

六、時滯

從測量開始到儀表正確顯示出被測量的這一段時間稱為儀表的時滯或響應時間。儀表對參數進行測量時,由于儀表有慣性,其指示值總要經過一段時間之后才能正確顯示,即指示值的變化總要落后于被測參數的變化;在被測參數快速變化時,會產生動態誤差。

除上述指標外,還有如下一些指標,如修正值、線性度、重復性、漂移等,在此不再詳細描述。