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測量準確度與測量儀器準確度 測量儀是如何工作的

時間:2020-08-04    來源:儀多多儀器網    作者:儀多多商城     
國標標準化組織(ISO)、國際電工委員會(IEC)、國際法制計量組織(OIML)、國際計量局((BIPM)、國際純物理和應用物理聯(lián)合會(IUPAP)、國際純化學和應用化學聯(lián)合會(IUPC)以及國際臨床化學聯(lián)合會(IFCC)7個國際組織于1993年修訂了《國際通用計量學基本術語》(International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology)(以下簡稱《VIM》)。我國國家質量技術監(jiān)督局于1998年9月發(fā)布了JJF1001-1998《通用計量術語及定義》(以下簡稱《JJF》國家計量技術規(guī)范。在以上兩個文本中,對測量準確度、流量儀器的準確度和準確度等級均有確切的定義和說明。本文以這些文件為依據,提出使用這些概念時必須注意的問題。 

1. 準確度 

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

2. 準確度等級 

在《VIM》及《JJF》中,準確度等級(accuracy class)指測量儀器符合一定的計量要求,使誤差保持在規(guī)定極限以內的測量儀器的等別、級別。 

等(order)與級(class)在計量學中是兩個不同的概念。計量技術規(guī)范JJG1027-91《測量誤差及數據處理》中早已明確。等是一種按測量不確定度大小所劃分的檔次。級是一種按測量儀器示值誤差大小所劃分的檔次(關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,請參閱《JJF》)。例如:量塊既分等也分級,標準電池也分等也分級,而標準活塞壓力計則只分等沒有級。有些儀表的級別是引用誤差(相對最大允許誤差的一種)劃分的,我們說某測量儀器符合某個等別或級別,是定性地綜出了該儀器的準確度。 

3. 準確度的定量問題 

把準確度等同于測量誤差或極限誤差或不確定度都是錯誤的,雖然都說明接近真值的能力。可以用于定量說明的量有:測量誤差、相對誤差、標準不確定度u、擴展不確定度U和U;對于測量儀器來說,有測量儀器的示值誤差p、最大允許誤差、引用誤差等。給出這些量時,均無例外地可以給出一個量值。我們可以認為準確度只是他們的一個總稱。如果我們說準確度是7.8mA,那么,這7.8mA是誤差?是包含因子k=2的擴展不確定度?還是k=3的擴展不確定度?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量儀器接近于真值的響應能力,則必須指明給出之值是個什么量而不能攏統(tǒng)地稱之為準確度。 

當前誤用準確度一詞的情況較為普遍,應引起足夠的重視,特別是在簽訂合同中,準確度是個不能定量的詞,無法據以進行驗收,容易帶來不應有的損失。 

現(xiàn)場測量儀一般分為溫度、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、(補償)導線斷、溫度失靈等原因引起,這時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量幾組數據就能很快找出原因。

  (3):溫度出現(xiàn)大幅度波動或快速震蕩:此時應主要檢查工藝操作情況(參與調節(jié)的檢查調節(jié)系統(tǒng))。

  (1):壓力突然變小、變大或指示曲線無變化:此時應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、引壓管內部是否有異常介質、排污絲堵及排污閥是否泄漏等。冬季介質凍也是常見現(xiàn)象。變送器本身故障可能性很小。

  三):流量儀表系統(tǒng)常見故障及分析

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

  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(不能外泄的介質除外)。

  4): 液位波動頻繁:首先和工藝人員結合檢查進料、出料情況,確定工藝狀況正常后,可通過調整PID參數來穩(wěn)定。具體方法是:調節(jié)閥投手動狀態(tài),先調整設定值與 測量值一致,使液位波動平穩(wěn)下來,再慢慢調整調節(jié)閥開度,使液位緩慢上升或下降,達到工藝要求,再調整設定值與測量值一致,待參數穩(wěn)定后調節(jié)閥投自動。

 

  總之,一旦發(fā)現(xiàn)儀表參數有些異常,首先與工藝人員結合,從工藝操作系統(tǒng)和現(xiàn)場儀表系統(tǒng)兩方面入手,綜合考慮,認真分析,特別要考慮被測參數和控制閥之間的關聯(lián),將故障分步分段判定,也就很容易找出問題所在,對癥下藥解決問題。


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。本文介紹應對汽車電子控制裝置(ECU)開發(fā)的較新汽車電子測試解決方案。

CAN是通過發(fā)動機變速器等多數電子控制裝置(ECU)相互傳送信息以達到綜合控制車輛的車載網絡。橫河電機生產的數字示波器有CAN分析功能,能夠對讀入深儲存器的CAN波形數據進行時序分析,把ID、Data的分析結果及ACK的有無和波形數據一起顯示出來,能夠對ID指定、數據指定、錯誤指定、幀開始作為組合觸發(fā)條件收集數據,能夠高速檢索部幀數據,包括指定的ID、Data、CRC、ACK的幀和錯誤幀,以及把幀數據里混入的Bit Stuff(位填充功能)檢索出來,進行波形顯示。

使用上述功能可以簡單地觀測CAN物理層面的雜音、運行、錯誤,從而有助于ECU的開發(fā)及程序錯誤和故障的分析。另一方面,除了CAN分析功能這樣的專用分析功能之外,汽車通用測量中還使用了對應多樣信號的測量儀。

示波器將輸入部分模塊化,并使多通道長時間保持數據成為可能。多種絕緣輸入模塊,比一般的示波器有更多的通道,可以將收集的數據保存在硬盤上。對應多通道的大畫面顯示,還有配備大型打印機的機型。

橫河電機生產的示波記錄儀DL750P,配備有16通道模擬輸入、16位邏輯輸入、1GW存儲器、10.4英寸彩色液晶顯示屏、PC卡驅動、大容量內置硬盤。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、應變模塊、頻率模塊。由于是絕緣輸入,可以不必擔心信號的種類,可以實現(xiàn)長時間、高精度、高抗干擾性的測量。它主要是用于發(fā)動機的回轉脈沖同期測量的燃燒壓的分析以及部件的評價等。因其便于攜帶,常被用于車載測量。DL750P的頻率模塊,通過脈沖信號的停止時間的運算來預測出減速曲線,可自動判斷停止,并準確地觀測停止前后的現(xiàn)象。此外,把頻率模塊捕捉的各滑輪的回轉速度信號輸入DSP通道進行運算,可實時進行變速比的觀測。

功率計在汽車的測量應用

隨著電瓶車(EV)、混合車(HEV)、燃料電池車(FCEV)的開發(fā)的盛行,功率計被用于評價電機、蓄電池以及燃料電池的性能等。最近投入市場的橫河電機生產的高精度功率分析儀WT3000,功率基本精度達0.06%,測定帶寬從直流到1MHz,實現(xiàn)了寬帶寬測量,是多功能一體化的數字信號功率計。此外,它較多可安裝4個輸入單元,配備8.4英寸大型液晶顯示器和LED顯示量程,具有更強的可視性和可操作性。

WT3000的主要測定用途包括:1. 電瓶車及混合車中變頻器的高精度功率測量;2. 對高電壓大容量化蓄電池的性能評價;3. 對燃料電池的性能評價等。EV和EHV等使用的大型變頻器,為了提高變頻器轉化功率,需要高精度地測量大電流的功率。但是,功率計單體對電流的輸入是有限的,進行更多的輸入時就需要結合電流感應器進行測量。

適應這一要求,WT3000配備了既能高精度測量又可以減少變頻器開關脈沖影響的電流感應器。據此,既能夠達到600A的高精度測量,又可以減少測量前為防止脈沖影響和考慮配線方式等花費的操作工時。

另外,為了改善電機的驅動效率,變頻器的轉換方式也日趨復雜化。由此,對轉換波形的頻率分析得到了重視。最近的功率計為了抑制電源諧波形變,除了進行普通功率測量的普通測量模式外,還具有可以分析頻率成分的諧波測量模式。諧波測量功能可用于轉換波形的頻率成分分析。如前所述的高精度功率分析儀WT3000無需切換普通測量模式和諧波測量模式就可以同時測量功率和分析頻率成分。從而確保了測量值的同時性,提高了測量數據的可信度,使評價更為有效。

燃料電池測試解決方案

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

設計較佳控制I/O系統(tǒng)需要:1.專門的測量技術;2. 多樣的輸入輸出結構;3. 網絡或PC故障時防止數據丟失的機構;4. 強有力的軟件支持。

MX100 DAQMaster標配以太網通訊接口。單臺PC可以實現(xiàn)和1臺MX100(60ch)的對等連接。此外,在一個監(jiān)視系統(tǒng)中,使用同樣的應用軟件較多可以連接20臺MX100(1200ch)的連接。如果使用Visual Basic或 C/C++編程時可以實現(xiàn)更多通道系統(tǒng)。一個燃料電池系統(tǒng)中,如果改善和優(yōu)化后控制 I/O也會有很大不同。多數數據采集系統(tǒng)提供模塊化結構,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MX100可以同時管理三個不同的硬件掃描組。這樣在快速I/O信號(壓力、濕度和流量)和較慢速的I/O信號(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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