測量誤差和儀表的質量指標

概述
化工測量 是指化工生產過程中壓力、物位、流量、溫度、物料量等參數的檢測。用來測量顯示這些參數植的儀表稱化工測量儀表。
無論采用什么樣的測量方式和方法，也無論采用什么樣的測量儀表，由于測量儀表本身不夠準確，測量方法不夠完善，以及測量者本人經驗不足等原因，都會使測量結果與被測量的真值之間存在著差異，這個差異就是測量的誤差。隨著科技水平的提高和人們的經驗、技巧、專門知識的豐富，測量誤差可以控制得越來越小，但不能使之為零。在實際的測量中，對一個具體的測量任務，只需達到相應的精度就可以了，不是精度越高一些比低一些好，因為提高精度是以付出人力、物力以及降低可靠性為代價的。
2、測量誤差的分類
2．1誤差數值表示的方法，誤差可分為：誤差、相對誤差、引用誤差；
2．2誤差出現的規律，誤差可分為：系統誤差、隨機誤差、疏忽誤差；
2．3被測變量隨時間變化的關系可分為：靜態誤差和動態誤差；
2．4儀表的使用的條件來分，誤差可分為：基本誤差和附加誤差；
2．5與被測變量的關系來分，誤差可分為：定值誤差和累計誤差。
3． 名詞解釋
（1）、誤差：是測量結果與真值之差。

誤差=測量值-真值（δ=X-X0）
（2）、真值 是一個變量本身具有的真實值。是一個理想的概念，一般是無法得到的，所以在計算誤差時，一般用約定真值和相對真值來代替。
X0=X-δ=X=C
式中：C為修正值，它與δ值相等，但符合相反。
（3）、約定真值：是一個接近真值的值，它與真值之差可忽略不計，實際測量中，以沒有系統誤差的情況下，足夠多次的測量值之平均值。
（4）、相對真值：是當高一級的標準器的誤差僅為低一級的1/ 3——1 / 20時可認為高一級的標準器或儀表的示值為低一級的相對的真值。
（5）、相對誤差：是誤差與被測量值之比，常用誤差與儀表示值之比，以百分數表示；即

相對誤差=誤差 / 儀表示值
×
（r=δ/ x0
× ）
（6）、引用誤差：是誤差與量程之比，以百分數表示。Qmax=δ/L ×
儀表的精度等級就是根據引用誤差來劃分的。
（7）、系統誤差：又稱規律誤差，因其大小和符合均不改變或按一定規律變化。
（8）、偶然誤差，又稱隨機誤差，因它的出現*是隨機的。
（9）、疏忽誤差又叫粗差，其主要特點是無規律可循，且明顯地與事實不符合。
（10）、基本誤差：儀表的基本誤差是指儀表在規定的參比工作條件下，即該儀表在標準工作條件下的zui大誤差。一般儀表的基本誤差也就是該儀表的允許誤差。
（11）、附加誤差：是儀表在非規定的參比條件下使用時另外產生的誤差，如電源波動附加誤差，溫度附加誤差等。
4.測量誤差的計算方法
（1）真實值：設在測量中，關測次數無限多，且無系統誤差存在時，各測量值的算術平均值，就是被測量參數的真實值。設X1
、X2……Xn,代表各測量值,n
代表測量次數,則算術平均值為
X=X1+X2+……+Xn
/
n= ∑
xi
/
n
（1_1）
（2）標準誤差,又稱均方根誤差,由于隨機誤差的正態分布規律可用數學式表示為:f（δ）=1
/6√2∏exp-δ2/2δ2
5.儀表的質量指標
（1）精度等級
在靜態測量中,由于任何檢測裝置和測量結果都含有一定大小的誤差,所以人們感興趣的往往是用誤差來說明精度.儀表在出廠校驗時,其示值的zui大引用誤差
qmax<Q，工業檢測儀表常以允許誤差Q作為判斷精度等級的尺度規定：取其誤差的百分數的分子作為精度等級的標志。也即用zui大的引用誤差　qmax去掉百分數（℅）號后的數字表示精度等級，其符號是G.工業儀表常見的精度等級如表：

表１—１工業儀表常見精度等級
一般情況下，１.０級的精度等級儀表，其允許誤差Ｑ＝１％，即允許誤差的變化范圍可以　從－１％-１％。
精度（準確度）　：指測量結果和實際值的一致程度。
精度等級：是儀表按準確度高低分成的等級。它規定儀表基本誤差的zui大允許值。表示方法：
１.５級　　

（2）靈敏度S
靈敏度：是指檢測裝置在靜態測量時，輸出量的增量ΔY與輸入量的增量ΔX之比的極限值，即：S=LimΔx→（△Y/△X）=dy/dx對于線形檢測裝置其靈敏度為一常數，非線形的檢測裝置其靈敏度是變化的，靈敏度越高，系統就越容易受外界干擾，即系統穩定性越差。
（3）變差（遲滯）：檢測裝置的輸入量由小增大（正行程），繼而由大減小（反行程）的測試過程中對應于同一輸入量，輸出量往往不等，這就是變差現象。
產生原因：裝置內部的彈性元件，磁性元件以及機械部分的摩擦、間隙、積塞灰塵等原因。
（4）死區（靈敏限）：它是指檢測裝置不能響應的zui大輸入量起始點不靈敏的程度。
（5）量程
指檢測裝置測量的上限和測量下限的代數差。
（6）穩定性
是指在一定工作條件下，保持輸入信號不變時，輸出信號隨時間或溫度的變化而出現的緩慢變化的程度。
（7）動態特性
檢測系統的動態特性，指動態測量時，輸出量與隨時間變化的輸入量之間的關系，其研究方法與控制理論中所介紹的方法相同。
動態特性好的傳感器，其輸出瑯隨時間變化將再現輸入量隨時間的變化規律。但除了理想的情況外，實際傳感器的輸出信號與輸入的信號不會具有相同的時間函數，由此將引起動態誤差。

表１—１工業儀表常見精度等級
一般情況下，１.０級的精度等級儀表，其允許誤差Ｑ＝１％，即允許誤差的變化范圍可以　從－１％-１％。
精度（準確度）　：指測量結果和實際值的一致程度。
精度等級：是儀表按準確度高低分成的等級。它規定儀表基本誤差的zui大允許值。表示方法：
１.５級　　

（2）靈敏度S
靈敏度：是指檢測裝置在靜態測量時，輸出量的增量ΔY與輸入量的增量ΔX之比的極限值，即：S=LimΔx→（△Y/△X）=dy/dx對于線形檢測裝置其靈敏度為一常數，非線形的檢測裝置其靈敏度是變化的，靈敏度越高，系統就越容易受外界干擾，即系統穩定性越差。
（3）變差（遲滯）：檢測裝置的輸入量由小增大（正行程），繼而由大減小（反行程）的測試過程中對應于同一輸入量，輸出量往往不等，這就是變差現象。
產生原因：裝置內部的彈性元件，磁性元件以及機械部分的摩擦、間隙、積塞灰塵等原因。
（4）死區（靈敏限）：它是指檢測裝置不能響應的zui大輸入量起始點不靈敏的程度。
（5）量程
指檢測裝置測量的上限和測量下限的代數差。
（6）穩定性
是指在一定工作條件下，保持輸入信號不變時，輸出信號隨時間或溫度的變化而出現的緩慢變化的程度。
（7）動態特性
檢測系統的動態特性，指動態測量時，輸出量與隨時間變化的輸入量之間的關系，其研究方法與控制理論中所介紹的方法相同。
動態特性好的傳感器，其輸出瑯隨時間變化將再現輸入量隨時間的變化規律。但除了理想的情況外，實際傳感器的輸出信號與輸入的信號不會具有相同的時間函數，由此將引起動態誤差。

表１—１工業儀表常見精度等級
一般情況下，１.０級的精度等級儀表，其允許誤差Ｑ＝１％，即允許誤差的變化范圍可以　從－１％-１％。
精度（準確度）　：指測量結果和實際值的一致程度。
精度等級：是儀表按準確度高低分成的等級。它規定儀表基本誤差的zui大允許值。表示方法：
１.５級　　

（2）靈敏度S
靈敏度：是指檢測裝置在靜態測量時，輸出量的增量ΔY與輸入量的增量ΔX之比的極限值，即：S=LimΔx→（△Y/△X）=dy/dx對于線形檢測裝置其靈敏度為一常數，非線形的檢測裝置其靈敏度是變化的，靈敏度越高，系統就越容易受外界干擾，即系統穩定性越差。
（3）變差（遲滯）：檢測裝置的輸入量由小增大（正行程），繼而由大減小（反行程）的測試過程中對應于同一輸入量，輸出量往往不等，這就是變差現象。
產生原因：裝置內部的彈性元件，磁性元件以及機械部分的摩擦、間隙、積塞灰塵等原因。
（4）死區（靈敏限）：它是指檢測裝置不能響應的zui大輸入量起始點不靈敏的程度。
（5）量程
指檢測裝置測量的上限和測量下限的代數差。
（6）穩定性
是指在一定工作條件下，保持輸入信號不變時，輸出信號隨時間或溫度的變化而出現的緩慢變化的程度。
（7）動態特性
檢測系統的動態特性，指動態測量時，輸出量與隨時間變化的輸入量之間的關系，其研究方法與控制理論中所介紹的方法相同。
動態特性好的傳感器，其輸出瑯隨時間變化將再現輸入量隨時間的變化規律。但除了理想的情況外，實際傳感器的輸出信號與輸入的信號不會具有相同的時間函數，由此將引起動態誤差。