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測(cè)量準(zhǔn)確度與測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度 測(cè)量?jī)x是如何工作的

時(shí)間:2020-08-04    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)、國(guó)際法制計(jì)量組織(OIML)、國(guó)際計(jì)量局((BIPM)、國(guó)際純物理和應(yīng)用物理聯(lián)合會(huì)(IUPAP)、國(guó)際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPC)以及國(guó)際臨床化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IFCC)7個(gè)國(guó)際組織于1993年修訂了《國(guó)際通用計(jì)量學(xué)基本術(shù)語》(International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology)(以下簡(jiǎn)稱《VIM》)。我國(guó)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于1998年9月發(fā)布了JJF1001-1998《通用計(jì)量術(shù)語及定義》(以下簡(jiǎn)稱《JJF》國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范。在以上兩個(gè)文本中,對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度、流量?jī)x器的準(zhǔn)確度和準(zhǔn)確度等級(jí)均有確切的定義和說明。本文以這些文件為依據(jù),提出使用這些概念時(shí)必須注意的問題。 

1. 準(zhǔn)確度 

對(duì)應(yīng)的英文為accruacy(這個(gè)詞既可用于說明測(cè)量結(jié)果,也可用于測(cè)量?jī)x器在的示值。當(dāng)用于測(cè)量結(jié)果時(shí),表示測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值之間的一致程度。當(dāng)用于測(cè)量?jī)x器時(shí),定義為測(cè)量?jī)x器給出接近于真值的能力,所有這些場(chǎng)合,準(zhǔn)確度均為一種定性的概念而非定量的。因此,準(zhǔn)確度不象測(cè)量誤差、測(cè)量不確定度,他不是物理量,化沒有一個(gè)定量的定度。測(cè)量誤差定義為測(cè)量結(jié)果減被測(cè)量之真值,是兩量之差,可以定量地給出。準(zhǔn)確度則不能。所謂定量,就是用量值表達(dá)。例如,我們說某測(cè)量?jī)x器的示值誤差為-7.8mA,這是定量的表達(dá),給出了量值,-7.8mA。但我們決不能說這一測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度為-7.8mA或是±7.8mA,或是小于等于7.8mA。當(dāng)某個(gè)測(cè)量?jī)x器的引用誤差(fiducial error of a measuring instrument)不大于0.01時(shí)(1%),往往按照有關(guān)該儀器的標(biāo)準(zhǔn)或檢定規(guī)程,該儀器的準(zhǔn)確度為1級(jí)。但只是準(zhǔn)確度為1級(jí)而決非準(zhǔn)確度為1%。注意:1%是個(gè)量值。 

2. 準(zhǔn)確度等級(jí) 

在《VIM》及《JJF》中,準(zhǔn)確度等級(jí)(accuracy class)指測(cè)量?jī)x器符合一定的計(jì)量要求,使誤差保持在規(guī)定極限以內(nèi)的測(cè)量?jī)x器的等別、級(jí)別。 

等(order)與級(jí)(class)在計(jì)量學(xué)中是兩個(gè)不同的概念。計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJG1027-91《測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理》中早已明確。等是一種按測(cè)量不確定度大小所劃分的檔次。級(jí)是一種按測(cè)量?jī)x器示值誤差大小所劃分的檔次(關(guān)于不確定度的定義與示值誤差的定義,包括器具的示值誤差定義,請(qǐng)參閱《JJF》)。例如:量塊既分等也分級(jí),標(biāo)準(zhǔn)電池也分等也分級(jí),而標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)則只分等沒有級(jí)。有些儀表的級(jí)別是引用誤差(相對(duì)最大允許誤差的一種)劃分的,我們說某測(cè)量?jī)x器符合某個(gè)等別或級(jí)別,是定性地綜出了該儀器的準(zhǔn)確度。 

3. 準(zhǔn)確度的定量問題 

把準(zhǔn)確度等同于測(cè)量誤差或極限誤差或不確定度都是錯(cuò)誤的,雖然都說明接近真值的能力。可以用于定量說明的量有:測(cè)量誤差、相對(duì)誤差、標(biāo)準(zhǔn)不確定度u、擴(kuò)展不確定度U和U;對(duì)于測(cè)量?jī)x器來說,有測(cè)量?jī)x器的示值誤差p、最大允許誤差、引用誤差等。給出這些量時(shí),均無例外地可以給出一個(gè)量值。我們可以認(rèn)為準(zhǔn)確度只是他們的一個(gè)總稱。如果我們說準(zhǔn)確度是7.8mA,那么,這7.8mA是誤差?是包含因子k=2的擴(kuò)展不確定度?還是k=3的擴(kuò)展不確定度?是最大允許誤差還是極限誤差等均不明確。因此,如果我們要定量地給出測(cè)量?jī)x器接近于真值的響應(yīng)能力,則必須指明給出之值是個(gè)什么量而不能攏統(tǒng)地稱之為準(zhǔn)確度。 

當(dāng)前誤用準(zhǔn)確度一詞的情況較為普遍,應(yīng)引起足夠的重視,特別是在簽訂合同中,準(zhǔn)確度是個(gè)不能定量的詞,無法據(jù)以進(jìn)行驗(yàn)收,容易帶來不應(yīng)有的損失。 

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x一般分為溫度、壓力、流量、液位四大類。

  (1):溫度突然增大:此故障多為熱電阻(熱電偶)斷路、接線端子松動(dòng)、(補(bǔ)償)導(dǎo)線斷、溫度失靈等原因引起,這時(shí)需要了解該溫度所處的位置及接線布局,用萬用表的電阻(毫伏)檔在不同的位置分別測(cè)量幾組數(shù)據(jù)就能很快找出原因。

  (3):溫度出現(xiàn)大幅度波動(dòng)或快速震蕩:此時(shí)應(yīng)主要檢查工藝操作情況(參與調(diào)節(jié)的檢查調(diào)節(jié)系統(tǒng))。

  (1):壓力突然變小、變大或指示曲線無變化:此時(shí)應(yīng)檢查變送器引壓系統(tǒng),檢查根部閥是否堵塞、引壓管是否暢通、引壓管內(nèi)部是否有異常介質(zhì)、排污絲堵及排污閥是否泄漏等。冬季介質(zhì)凍也是常見現(xiàn)象。變送器本身故障可能性很小。

  三):流量?jī)x表系統(tǒng)常見故障及分析

  (2):流量指示:主要原因是負(fù)壓室引壓系統(tǒng)堵或漏。變送器需要調(diào)校的可能不大。

  四):液位儀表系統(tǒng)常見故障及分析

  (2):液位突然變?。褐饕獧z查正壓室引壓系統(tǒng)是否堵、漏、集氣、缺液、平衡閥是否關(guān)死等。檢查引壓系統(tǒng)是否暢通的具體方法是停變送器,開排污閥,檢查排污情況(不能外泄的介質(zhì)除外)。

  4): 液位波動(dòng)頻繁:首先和工藝人員結(jié)合檢查進(jìn)料、出料情況,確定工藝狀況正常后,可通過調(diào)整PID參數(shù)來穩(wěn)定。具體方法是:調(diào)節(jié)閥投手動(dòng)狀態(tài),先調(diào)整設(shè)定值與 測(cè)量值一致,使液位波動(dòng)平穩(wěn)下來,再慢慢調(diào)整調(diào)節(jié)閥開度,使液位緩慢上升或下降,達(dá)到工藝要求,再調(diào)整設(shè)定值與測(cè)量值一致,待參數(shù)穩(wěn)定后調(diào)節(jié)閥投自動(dòng)。

 

  總之,一旦發(fā)現(xiàn)儀表參數(shù)有些異常,首先與工藝人員結(jié)合,從工藝操作系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表系統(tǒng)兩方面入手,綜合考慮,認(rèn)真分析,特別要考慮被測(cè)參數(shù)和控制閥之間的關(guān)聯(lián),將故障分步分段判定,也就很容易找出問題所在,對(duì)癥下藥解決問題。


隨著汽車向舒適、安全、信息和環(huán)保方向的發(fā)展,汽車引擎開發(fā)成為了汽車行業(yè)發(fā)展的主流。本文介紹應(yīng)對(duì)汽車電子控制裝置(ECU)開發(fā)的較新汽車電子測(cè)試解決方案。

CAN是通過發(fā)動(dòng)機(jī)變速器等多數(shù)電子控制裝置(ECU)相互傳送信息以達(dá)到綜合控制車輛的車載網(wǎng)絡(luò)。橫河電機(jī)生產(chǎn)的數(shù)字示波器有CAN分析功能,能夠?qū)ψx入深儲(chǔ)存器的CAN波形數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序分析,把ID、Data的分析結(jié)果及ACK的有無和波形數(shù)據(jù)一起顯示出來,能夠?qū)D指定、數(shù)據(jù)指定、錯(cuò)誤指定、幀開始作為組合觸發(fā)條件收集數(shù)據(jù),能夠高速檢索部幀數(shù)據(jù),包括指定的ID、Data、CRC、ACK的幀和錯(cuò)誤幀,以及把幀數(shù)據(jù)里混入的Bit Stuff(位填充功能)檢索出來,進(jìn)行波形顯示。

使用上述功能可以簡(jiǎn)單地觀測(cè)CAN物理層面的雜音、運(yùn)行、錯(cuò)誤,從而有助于ECU的開發(fā)及程序錯(cuò)誤和故障的分析。另一方面,除了CAN分析功能這樣的專用分析功能之外,汽車通用測(cè)量中還使用了對(duì)應(yīng)多樣信號(hào)的測(cè)量?jī)x。

示波器將輸入部分模塊化,并使多通道長(zhǎng)時(shí)間保持?jǐn)?shù)據(jù)成為可能。多種絕緣輸入模塊,比一般的示波器有更多的通道,可以將收集的數(shù)據(jù)保存在硬盤上。對(duì)應(yīng)多通道的大畫面顯示,還有配備大型打印機(jī)的機(jī)型。

橫河電機(jī)生產(chǎn)的示波記錄儀DL750P,配備有16通道模擬輸入、16位邏輯輸入、1GW存儲(chǔ)器、10.4英寸彩色液晶顯示屏、PC卡驅(qū)動(dòng)、大容量?jī)?nèi)置硬盤。模塊種類有:從100KS/S到10MS/S的三種絕緣模塊、溫度模塊、加速度模塊、應(yīng)變模塊、頻率模塊。由于是絕緣輸入,可以不必?fù)?dān)心信號(hào)的種類,可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間、高精度、高抗干擾性的測(cè)量。它主要是用于發(fā)動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)脈沖同期測(cè)量的燃燒壓的分析以及部件的評(píng)價(jià)等。因其便于攜帶,常被用于車載測(cè)量。DL750P的頻率模塊,通過脈沖信號(hào)的停止時(shí)間的運(yùn)算來預(yù)測(cè)出減速曲線,可自動(dòng)判斷停止,并準(zhǔn)確地觀測(cè)停止前后的現(xiàn)象。此外,把頻率模塊捕捉的各滑輪的回轉(zhuǎn)速度信號(hào)輸入DSP通道進(jìn)行運(yùn)算,可實(shí)時(shí)進(jìn)行變速比的觀測(cè)。

功率計(jì)在汽車的測(cè)量應(yīng)用

隨著電瓶車(EV)、混合車(HEV)、燃料電池車(FCEV)的開發(fā)的盛行,功率計(jì)被用于評(píng)價(jià)電機(jī)、蓄電池以及燃料電池的性能等。最近投入市場(chǎng)的橫河電機(jī)生產(chǎn)的高精度功率分析儀WT3000,功率基本精度達(dá)0.06%,測(cè)定帶寬從直流到1MHz,實(shí)現(xiàn)了寬帶寬測(cè)量,是多功能一體化的數(shù)字信號(hào)功率計(jì)。此外,它較多可安裝4個(gè)輸入單元,配備8.4英寸大型液晶顯示器和LED顯示量程,具有更強(qiáng)的可視性和可操作性。

WT3000的主要測(cè)定用途包括:1. 電瓶車及混合車中變頻器的高精度功率測(cè)量;2. 對(duì)高電壓大容量化蓄電池的性能評(píng)價(jià);3. 對(duì)燃料電池的性能評(píng)價(jià)等。EV和EHV等使用的大型變頻器,為了提高變頻器轉(zhuǎn)化功率,需要高精度地測(cè)量大電流的功率。但是,功率計(jì)單體對(duì)電流的輸入是有限的,進(jìn)行更多的輸入時(shí)就需要結(jié)合電流感應(yīng)器進(jìn)行測(cè)量。

適應(yīng)這一要求,WT3000配備了既能高精度測(cè)量又可以減少變頻器開關(guān)脈沖影響的電流感應(yīng)器。據(jù)此,既能夠達(dá)到600A的高精度測(cè)量,又可以減少測(cè)量前為防止脈沖影響和考慮配線方式等花費(fèi)的操作工時(shí)。

另外,為了改善電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效率,變頻器的轉(zhuǎn)換方式也日趨復(fù)雜化。由此,對(duì)轉(zhuǎn)換波形的頻率分析得到了重視。最近的功率計(jì)為了抑制電源諧波形變,除了進(jìn)行普通功率測(cè)量的普通測(cè)量模式外,還具有可以分析頻率成分的諧波測(cè)量模式。諧波測(cè)量功能可用于轉(zhuǎn)換波形的頻率成分分析。如前所述的高精度功率分析儀WT3000無需切換普通測(cè)量模式和諧波測(cè)量模式就可以同時(shí)測(cè)量功率和分析頻率成分。從而確保了測(cè)量值的同時(shí)性,提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的可信度,使評(píng)價(jià)更為有效。

燃料電池測(cè)試解決方案

燃料電池測(cè)試站的核心是過程控制監(jiān)視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的大多數(shù)將控制I/O信號(hào)集中到1臺(tái)主PC,這臺(tái)PC 作為測(cè)試系統(tǒng)的主要用戶接口。燃料電池和測(cè)試系統(tǒng)的種類和結(jié)構(gòu)多樣,通道數(shù)和傳感器的配置也各不相同。但是,信號(hào)是同樣的:熱電偶或RTD檢測(cè)的溫度、壓力、濕度、流量和數(shù)字I/O。

設(shè)計(jì)較佳控制I/O系統(tǒng)需要:1.專門的測(cè)量技術(shù);2. 多樣的輸入輸出結(jié)構(gòu);3. 網(wǎng)絡(luò)或PC故障時(shí)防止數(shù)據(jù)丟失的機(jī)構(gòu);4. 強(qiáng)有力的軟件支持。

MX100 DAQMaster標(biāo)配以太網(wǎng)通訊接口。單臺(tái)PC可以實(shí)現(xiàn)和1臺(tái)MX100(60ch)的對(duì)等連接。此外,在一個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)中,使用同樣的應(yīng)用軟件較多可以連接20臺(tái)MX100(1200ch)的連接。如果使用Visual Basic或 C/C++編程時(shí)可以實(shí)現(xiàn)更多通道系統(tǒng)。一個(gè)燃料電池系統(tǒng)中,如果改善和優(yōu)化后控制 I/O也會(huì)有很大不同。多數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供模塊化結(jié)構(gòu),不同的傳感器需要不同的模塊,MX100所有的通道都可以提供通用輸入。這意味著每個(gè)通道都可以分別指定電壓、熱電偶、RTD和DI輸入類型。 此外,每個(gè)MX100可以同時(shí)管理三個(gè)不同的硬件掃描組。這樣在快速I/O信號(hào)(壓力、濕度和流量)和較慢速的I/O信號(hào)(環(huán)境溫度和DC電壓等)混合系統(tǒng)中具有很大的靈活性。

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