性能指標
在工程式上儀表性能指標通常用精確度(又稱精度)、變差、靈敏度來描述。 儀表工校驗儀表通常也是調校精確度,變差和靈敏度三項。變差是指儀表被測變量(可理解為輸入信號)多次從不同方向達到同一數(shù)值時,儀表指示值之間的最大差值,或者說是儀表在外界條件不變的情況下,被測參數(shù)由小到大變化(正向特性)和被測參數(shù)由大到小變化(反向特性)不一致的程度,兩者之差即為儀表變差。變差大小取最大絕對誤差與儀表標尺范圍之比的百分比: 變差產生的主要原因是儀表偉動機構的間隙,運動部件的摩擦,彈性元件滯后等。取勝著儀表制造技術的不斷改進,特別 是微電子技術的引入,許多儀表全電子化了,無可動部件,模擬儀表改為數(shù)字儀表等等,所以變差這個指標在智能型儀表中顯得不那么重要和突出了。
靈敏度
靈敏度是指儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度,或者說是對被測的量變化的反應能力,是在穩(wěn)態(tài)下,輸出變化增量對輸入變化增量的比值:靈敏度有時也稱“放大比”,也是儀表靜特性貼切線上各點的斜率。增加放大倍數(shù)可以提高儀表靈敏度,單純加大靈敏度并不改變儀表的基本性能,即儀表精度并沒有提高,相反有時會出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象,造成輸出不穩(wěn)定。儀表靈敏度應保持適當?shù)牧俊? 然而對于儀表用戶,諸如化工企業(yè)儀表工來講,儀表精度固然是一個重要指標,但在實際使用中,往往更強調儀表的穩(wěn)定性和可靠性,因為化工企業(yè)檢測與過程控制儀表用于計量的為數(shù)不多,而大量的是用于檢測。另外,使用在過程控制系統(tǒng)中的檢測儀表其穩(wěn)定性、可靠性比精度更為重要。
精確度
儀表精確度科稱精度,又稱準確度。精確度和誤差可以說是孿生兄弟,因為有誤差的存在,才有精確度這個概念。儀表精確度簡言之就是儀表測量值接近真值的準確程度,通常用相對百分誤差(也稱相對折合誤差)表示。要提高儀表精確度,就要進行誤差分析。誤差通??梢苑譃槭韬稣`差、緩變誤差、系統(tǒng)誤差和隨機誤差。疏忽誤差是指測量過程中人為造成的誤差,一則可以克服,二則和儀表本身沒有什么關系。緩變誤差是由于儀表內部元器件老化過程引起的,它可以用更換元器件、零部件或通過不斷校正加以克服和消除。系統(tǒng)誤差是指對同一被測參數(shù)進行多次重復測量時,所出現(xiàn)的數(shù)值大小或符號都相同的誤差,或按一定規(guī)律變化的誤差,可目前尚未被人們認識的偶然因素所引起,其數(shù)值大小和性質都不固定,難以估計,但可以通過統(tǒng)計方法從理論上估計其對檢測結果的影響。誤差來源主要指系統(tǒng)誤差和隨機誤差。在用誤差表示精度時,是指隨機誤差和系統(tǒng)誤差之和。 任何儀表都有一定的誤差。因此,使用儀表時必須先知道該儀表的精確程度,以便估計測量結果與約定真值的差距,即估計測量值的大小。儀表的精確度通常是用允許的最大引用誤差去掉百分號(%)后的數(shù)字來衡量的。模擬式儀表的精確度一般不宜用絕對誤差(測量值與真實值的差)和相對誤差(絕對誤差與該點的真實值之比)來表示,因為前者不能體現(xiàn)對不同量程儀表的合理要求,后者很容易引起任何儀表都不能相信的誤解。例如,對一只滿量程為100mA的電流表,在測量零電流時,由于機械摩擦使表針的示數(shù)略偏離零位而得到0.2 mA的讀數(shù),若按上述相對誤差的算法,那么該點的相對誤差即為無窮大,似乎這個儀表是完全不能使用的:但在工程人員看來,這樣的測量誤差是很容易理解的,根本不值得大驚小怪,它可能還是一只比較精密的儀表呢! 模擬式儀表的合理精確度,應該以測量范圍中最大的絕對誤差和該儀表的測量范圍之比來衡量,這種比值稱為相對(于滿量程的)百分誤差。按儀表工業(yè)規(guī)定,儀表的精確度劃分成若干等級,簡稱精度等級,如0.1級、0.2級、0.5級、1.0級、1.5級、2.5級等。由此可見,精度等級的數(shù)字越小,精度越高。
復現(xiàn)性
測量復現(xiàn)性是在不同測量條件下,如不同的方法,不同的觀測者,在不同的檢測環(huán)境對同一被檢測的量進行檢測時,其測量結果一致的程度。測量復現(xiàn)性必將成為儀表的重要性能指標。 測量的精確性不僅僅是儀表的精確度,它還包括各種因素對測量參數(shù)的影響,是綜合誤差。
穩(wěn)定性
在規(guī)定工作條件內,儀表某些性能隨時間保持不變的能力稱為穩(wěn)定性(度)。儀表穩(wěn)定性是化工企業(yè)儀表工十分關心的一個性能指標。由于化工企業(yè)使用儀表的環(huán)境相對比較惡劣,被測量的介質溫度、壓力變化也相對比較大,在這種環(huán)境中投入儀表使用,儀表的某些部件隨時間保持不變的能力會降低,儀表的穩(wěn)定性會下降。徇或表征儀表穩(wěn)定性現(xiàn)在尚未有定量值,化工企業(yè)通常用儀表零漂移來衡量儀表的穩(wěn)定性。儀表投入運行一年之中零位沒有漂移,相反儀表投入運行不到3個月,儀表零位就變了,說明儀表穩(wěn)定性不好。儀表穩(wěn)定性的好壞直接關系到儀表的使用范圍,有時直接影響化工生產,儀表穩(wěn)定性不好造成的影響往往雙儀表精度下降對化工生產的影響還要大。儀表穩(wěn)定性不好儀表維護量也大,是儀表工最不希望出現(xiàn)的事情。
可靠性
儀表可靠性是化工企業(yè)儀表工所追求的另一重要性能指標??煽啃院蛢x表維護量是相反相成的,儀表可靠性高說明儀表維護量小,反之儀表可靠性差,儀表維護量就大。對于化工企業(yè)檢測與過程控制儀表,大部分安裝在工藝管道、各類塔、釜、罐、器上,而且化工生產的連續(xù)性,多數(shù)有毒、易燃易爆的環(huán)境,這些惡劣條件給儀表維護增加了很多困難,一是考慮化工生產安全,二是關系到儀表維護人員人身安全,所以化工企業(yè)使用檢測與過程控制儀表要求維護量越小越好,亦即要求儀表可靠性盡可能地高。 隨著儀表更新?lián)Q代,特別 是微電子技術引入儀表制造行業(yè),使儀表可告性大大提高。儀表生產廠商對這個性能指標也越來越重視,通常用平均無故障時間MTBF來描述儀表的可靠性。一臺全智能變送器的MTBF比一般非智能儀表如電動Ⅲ變送器要高10倍左右,它可高達100~390年。