测量误差和仪表的质量指标

概述
化工测量 是指化工生产过程中压力、物位、流量、温度、物料量等参数的检测。用来测量显示这些参数植的仪表称化工测量仪表。
无论采用什么样的测量方式和方法，也无论采用什么样的测量仪表，由于测量仪表本身不够准确，测量方法不够完善，以及测量者本人经验不足等原因，都会使测量结果与被测量的真值之间存在着差异，这个差异就是测量的误差。随着科技水平的提高和人们的经验、技巧、专门知识的丰富，测量误差可以控制得越来越小，但不能使之为零。在实际的测量中，对一个具体的测量任务，只需达到相应的精度就可以了，不是精度越高一些比低一些好，因为提高精度是以付出人力、物力以及降低可靠性为代价的。
2、测量误差的分类
2．1误差数值表示的方法，误差可分为：误差、相对误差、引用误差；
2．2误差出现的规律，误差可分为：系统误差、随机误差、疏忽误差；
2．3被测变量随时间变化的关系可分为：静态误差和动态误差；
2．4仪表的使用的条件来分，误差可分为：基本误差和附加误差；
2．5与被测变量的关系来分，误差可分为：定值误差和累计误差。
3． 名词解释
（1）、误差：是测量结果与真值之差。

误差=测量值-真值（δ=X-X0）
（2）、真值 是一个变量本身具有的真实值。是一个理想的概念，一般是无法得到的，所以在计算误差时，一般用约定真值和相对真值来代替。
X0=X-δ=X=C
式中：C为修正值，它与δ值相等，但符合相反。
（3）、约定真值：是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计，实际测量中，以没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值。
（4）、相对真值：是当高一级的标准器的误差仅为低一级的1/ 3——1 / 20时可认为高一级的标准器或仪表的示值为低一级的相对的真值。
（5）、相对误差：是误差与被测量值之比，常用误差与仪表示值之比，以百分数表示；即

相对误差=误差 / 仪表示值
×
（r=δ/ x0
× ）
（6）、引用误差：是误差与量程之比，以百分数表示。Qmax=δ/L ×
仪表的精度等级就是根据引用误差来划分的。
（7）、系统误差：又称规律误差，因其大小和符合均不改变或按一定规律变化。
（8）、偶然误差，又称随机误差，因它的出现*是随机的。
（9）、疏忽误差又叫粗差，其主要特点是无规律可循，且明显地与事实不符合。
（10）、基本误差：仪表的基本误差是指仪表在规定的参比工作条件下，即该仪表在标准工作条件下的zui大误差。一般仪表的基本误差也就是该仪表的允许误差。
（11）、附加误差：是仪表在非规定的参比条件下使用时另外产生的误差，如电源波动附加误差，温度附加误差等。
4.测量误差的计算方法
（1）真实值：设在测量中，关测次数无限多，且无系统误差存在时，各测量值的算术平均值，就是被测量参数的真实值。设X1
、X2……Xn,代表各测量值,n
代表测量次数,则算术平均值为
X=X1+X2+……+Xn
/
n= ∑
xi
/
n
（1_1）
（2）标准误差,又称均方根误差,由于随机误差的正态分布规律可用数学式表示为:f（δ）=1
/6√2∏exp-δ2/2δ2
5.仪表的质量指标
（1）精度等级
在静态测量中,由于任何检测装置和测量结果都含有一定大小的误差,所以人们感兴趣的往往是用误差来说明精度.仪表在出厂校验时,其示值的zui大引用误差
qmax<Q，工业检测仪表常以允许误差Q作为判断精度等级的尺度规定：取其误差的百分数的分子作为精度等级的标志。也即用zui大的引用误差　qmax去掉百分数（℅）号后的数字表示精度等级，其符号是G.工业仪表常见的精度等级如表：

表１—１工业仪表常见精度等级
一般情况下，１.０级的精度等级仪表，其允许误差Ｑ＝１％，即允许误差的变化范围可以　从－１％-１％。
精度（准确度）　：指测量结果和实际值的一致程度。
精度等级：是仪表按准确度高低分成的等级。它规定仪表基本误差的zui大允许值。表示方法：
１.５级　　

（2）灵敏度S
灵敏度：是指检测装置在静态测量时，输出量的增量ΔY与输入量的增量ΔX之比的极限值，即：S=LimΔx→（△Y/△X）=dy/dx对于线形检测装置其灵敏度为一常数，非线形的检测装置其灵敏度是变化的，灵敏度越高，系统就越容易受外界干扰，即系统稳定性越差。
（3）变差（迟滞）：检测装置的输入量由小增大（正行程），继而由大减小（反行程）的测试过程中对应于同一输入量，输出量往往不等，这就是变差现象。
产生原因：装置内部的弹性元件，磁性元件以及机械部分的摩擦、间隙、积塞灰尘等原因。
（4）死区（灵敏限）：它是指检测装置不能响应的zui大输入量起始点不灵敏的程度。
（5）量程
指检测装置测量的上限和测量下限的代数差。
（6）稳定性
是指在一定工作条件下，保持输入信号不变时，输出信号随时间或温度的变化而出现的缓慢变化的程度。
（7）动态特性
检测系统的动态特性，指动态测量时，输出量与随时间变化的输入量之间的关系，其研究方法与控制理论中所介绍的方法相同。
动态特性好的传感器，其输出琅随时间变化将再现输入量随时间的变化规律。但除了理想的情况外，实际传感器的输出信号与输入的信号不会具有相同的时间函数，由此将引起动态误差。

表１—１工业仪表常见精度等级
一般情况下，１.０级的精度等级仪表，其允许误差Ｑ＝１％，即允许误差的变化范围可以　从－１％-１％。
精度（准确度）　：指测量结果和实际值的一致程度。
精度等级：是仪表按准确度高低分成的等级。它规定仪表基本误差的zui大允许值。表示方法：
１.５级　　

（2）灵敏度S
灵敏度：是指检测装置在静态测量时，输出量的增量ΔY与输入量的增量ΔX之比的极限值，即：S=LimΔx→（△Y/△X）=dy/dx对于线形检测装置其灵敏度为一常数，非线形的检测装置其灵敏度是变化的，灵敏度越高，系统就越容易受外界干扰，即系统稳定性越差。
（3）变差（迟滞）：检测装置的输入量由小增大（正行程），继而由大减小（反行程）的测试过程中对应于同一输入量，输出量往往不等，这就是变差现象。
产生原因：装置内部的弹性元件，磁性元件以及机械部分的摩擦、间隙、积塞灰尘等原因。
（4）死区（灵敏限）：它是指检测装置不能响应的zui大输入量起始点不灵敏的程度。
（5）量程
指检测装置测量的上限和测量下限的代数差。
（6）稳定性
是指在一定工作条件下，保持输入信号不变时，输出信号随时间或温度的变化而出现的缓慢变化的程度。
（7）动态特性
检测系统的动态特性，指动态测量时，输出量与随时间变化的输入量之间的关系，其研究方法与控制理论中所介绍的方法相同。
动态特性好的传感器，其输出琅随时间变化将再现输入量随时间的变化规律。但除了理想的情况外，实际传感器的输出信号与输入的信号不会具有相同的时间函数，由此将引起动态误差。

表１—１工业仪表常见精度等级
一般情况下，１.０级的精度等级仪表，其允许误差Ｑ＝１％，即允许误差的变化范围可以　从－１％-１％。
精度（准确度）　：指测量结果和实际值的一致程度。
精度等级：是仪表按准确度高低分成的等级。它规定仪表基本误差的zui大允许值。表示方法：
１.５级　　

（2）灵敏度S
灵敏度：是指检测装置在静态测量时，输出量的增量ΔY与输入量的增量ΔX之比的极限值，即：S=LimΔx→（△Y/△X）=dy/dx对于线形检测装置其灵敏度为一常数，非线形的检测装置其灵敏度是变化的，灵敏度越高，系统就越容易受外界干扰，即系统稳定性越差。
（3）变差（迟滞）：检测装置的输入量由小增大（正行程），继而由大减小（反行程）的测试过程中对应于同一输入量，输出量往往不等，这就是变差现象。
产生原因：装置内部的弹性元件，磁性元件以及机械部分的摩擦、间隙、积塞灰尘等原因。
（4）死区（灵敏限）：它是指检测装置不能响应的zui大输入量起始点不灵敏的程度。
（5）量程
指检测装置测量的上限和测量下限的代数差。
（6）稳定性
是指在一定工作条件下，保持输入信号不变时，输出信号随时间或温度的变化而出现的缓慢变化的程度。
（7）动态特性
检测系统的动态特性，指动态测量时，输出量与随时间变化的输入量之间的关系，其研究方法与控制理论中所介绍的方法相同。
动态特性好的传感器，其输出琅随时间变化将再现输入量随时间的变化规律。但除了理想的情况外，实际传感器的输出信号与输入的信号不会具有相同的时间函数，由此将引起动态误差。