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        電工儀表測(cè)量誤差的實(shí)驗(yàn)研究

        2016-12-12 14:30:17哈爾濱電工儀表研究所黑龍江哈爾濱150028
        關(guān)鍵詞:誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)

        張 濱(哈爾濱電工儀表研究所,黑龍江 哈爾濱 150028)

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        電工儀表測(cè)量誤差的實(shí)驗(yàn)研究

        張 濱
        (哈爾濱電工儀表研究所,黑龍江哈爾濱150028)

        摘要:隨著科技的發(fā)展及自動(dòng)化水平的提高,電工儀表被普遍運(yùn)用到很多工礦企業(yè)中產(chǎn)品質(zhì)量的檢查、生產(chǎn)過(guò)程中的監(jiān)測(cè)以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中。由于將這些電工儀表接入電路中會(huì)對(duì)電路原有的工作狀態(tài)產(chǎn)生一定的影響,也會(huì)使儀表的讀數(shù)值和電路原有的實(shí)際值有所不同,造成誤差的出現(xiàn)。因此對(duì)于電氣技術(shù)工作人員來(lái)說(shuō),學(xué)習(xí)和掌握電工儀表測(cè)量技術(shù)和誤差分析十分重要。本文主要分析電工儀表測(cè)量時(shí)產(chǎn)生誤差原因及誤差分析。

        關(guān)鍵詞:電工儀表;測(cè)量;誤差;實(shí)驗(yàn)

        1 電工儀表測(cè)量產(chǎn)生誤差的原因

        運(yùn)用電工儀器測(cè)量數(shù)據(jù),產(chǎn)生測(cè)量誤差原因多種多樣,一般比較常見(jiàn)的有:(1)用于測(cè)量的電工儀表設(shè)備本身有缺陷;(2)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的變化造成測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,有些精密儀器對(duì)于周圍的溫度、壓強(qiáng)、濕度、磁場(chǎng)等要求較高,周圍環(huán)境變化會(huì)影響電工儀器的靈敏度,出現(xiàn)誤差;(3)測(cè)量?jī)x表的安裝及放置不恰當(dāng)造成誤差出現(xiàn);(4)實(shí)驗(yàn)者經(jīng)驗(yàn)不足也是出現(xiàn)誤差的原因之一,要求電氣技術(shù)工作人員熟練掌握測(cè)量設(shè)備的使用方法;(5)人的感覺(jué)器官不夠完善,不能發(fā)現(xiàn)測(cè)量?jī)x器的微小變化也是誤差出現(xiàn)的主觀原因之一;(6)測(cè)量時(shí)使用方法不完善或依據(jù)理論不嚴(yán)密或采用某些近似公式等。

        測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差一般分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種,其中系統(tǒng)誤差的消除可以依據(jù)產(chǎn)生原因來(lái)采取相應(yīng)方法措施,偶然誤差的消除方法則是想辦法抵消正負(fù)誤差。只有在進(jìn)行精密實(shí)驗(yàn)和精密測(cè)量時(shí)才對(duì)電工儀表可能出現(xiàn)的偶然誤差進(jìn)行分析,而普通測(cè)量由于偶然誤差較小而常常被忽略,因此,一般的電工儀表在進(jìn)行測(cè)量時(shí)主要考慮的是測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。

        2 誤差分析

        2.1 電工儀表直接測(cè)量的誤差分析

        利用電工儀表進(jìn)行測(cè)量的最基本的方法是直接測(cè)量。此方法是把被測(cè)的量和作為標(biāo)準(zhǔn)的量直接進(jìn)行比較,如果用于測(cè)量的電工儀表有刻度,可以直接讀取測(cè)得被測(cè)量的數(shù)值,這樣的電工儀表很多,例如用于測(cè)量電壓的電壓表、用于測(cè)量電阻的萬(wàn)用表等。

        根據(jù)直接測(cè)量法讀出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及誤差分析方法可以算出測(cè)量值的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差進(jìn)行進(jìn)一步的誤差分析,在分析不同大小的被測(cè)量時(shí),不能簡(jiǎn)單地用絕對(duì)誤差來(lái)判斷直接測(cè)量的準(zhǔn)確度,此時(shí)電工儀表測(cè)得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性應(yīng)該用相對(duì)誤差來(lái)衡量;而對(duì)于同一電工儀表來(lái)說(shuō),當(dāng)被測(cè)量變化時(shí),相對(duì)誤差也要隨著改變,被測(cè)的值越大絕對(duì)誤差越大,相對(duì)誤差反而越小,相對(duì)誤差很難對(duì)電工儀器進(jìn)行全面衡量;若儀表具有相同最大絕對(duì)誤差,則被測(cè)量值越大,測(cè)量結(jié)果可能出現(xiàn)的最大相對(duì)誤差也就越小,由此可以得出儀表的準(zhǔn)確度極大的影響了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

        2.2 電工儀表間接測(cè)量的誤差分析

        電工儀表進(jìn)行測(cè)量的另一種常用方法是間接測(cè)量,通過(guò)直接測(cè)量測(cè)得的數(shù)據(jù)及和被測(cè)量有已知關(guān)系的幾個(gè)獨(dú)立的物理量,已知函數(shù)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算得出數(shù)值。測(cè)量中運(yùn)用到間接測(cè)量的情況很多,例如對(duì)于電阻的電功率P的測(cè)量,通過(guò)運(yùn)用直接測(cè)量方法得出電阻通過(guò)的電流I以及電壓U,根據(jù)P=UI函數(shù)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算,最終得出所需電功率P。間接測(cè)量法求得的數(shù)據(jù)不能使用直接測(cè)量法獲得,只是最終獲得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不如間接方法,例如電功率可以通過(guò)功率表直接測(cè)得,只是由于功率表是電動(dòng)系儀表,測(cè)得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度較低,因此在電工儀表實(shí)驗(yàn)中有很多被測(cè)量都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理確定出被測(cè)量與某些直接測(cè)得量之間的測(cè)量公式,將間接測(cè)量轉(zhuǎn)化為若干個(gè)直接測(cè)量,再用直接測(cè)量值求出間接測(cè)量值。

        電工儀表間接法進(jìn)行測(cè)量的誤差分析分為以下幾種情況:(1)和與差合成相對(duì)誤差,此時(shí)合成誤差中的主要比例是數(shù)值最大的局部誤差,因此減小合成誤差的方法之一是較小數(shù)值最大的局部誤差;(2)積、商、乘方和開(kāi)方的合成相對(duì)誤差,若被測(cè)量是幾個(gè)量之積,例如y=x1· x2則合成相對(duì)誤差γ=γ1+γ2,若被測(cè)量是幾個(gè)量之商,例如y=x1/x2,則合成誤差γ=γ1-γ2,若被測(cè)量為直接測(cè)得的數(shù)據(jù)的平方,例如y=x2,則合成誤差γ=2γ,若被測(cè)量為直接測(cè)得的數(shù)據(jù)的開(kāi)方,例如y=x,則合成誤差γ=1/2γ。

        3 減小誤差的方法

        3.1 選用合適的儀表

        為了盡可能減小測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的誤差,測(cè)量時(shí)要充分依據(jù)測(cè)量對(duì)象的性質(zhì)來(lái)選擇電工儀表。測(cè)量過(guò)程中盡可能降低誤差,對(duì)于電工儀表的量程的選擇要科學(xué)合理。測(cè)量時(shí)若選用小量程儀表測(cè)量太小,有可能損壞儀表,反之,若用大量程的儀表測(cè)量一些數(shù)值比較小的量就不能很精確地讀出數(shù),結(jié)果誤差比較大。選擇儀表等級(jí)也非常重要,通常情況下在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)和部分精密測(cè)量時(shí),儀表的準(zhǔn)確度一般是0.1~0.2級(jí),我們?cè)谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)一般選用準(zhǔn)確度為0.5~1.5級(jí)的儀表,而工廠生產(chǎn)中用于測(cè)量?jī)x表等級(jí)一般是1.0~5.0級(jí)。

        3.2 準(zhǔn)確讀取測(cè)量數(shù)據(jù)

        一般采用直接測(cè)量法測(cè)得的數(shù)據(jù)的誤差只用一位數(shù)字表示。為了減小讀數(shù)誤差,對(duì)于有刻度的儀表在讀取數(shù)據(jù)時(shí)要估讀到最小刻度的1/10。減小誤差應(yīng)選擇合適的儀器、儀表的量程,儀表選擇要求在測(cè)量時(shí)指針偏轉(zhuǎn)應(yīng)在量不少于總量程的1/3。在相同的情況下進(jìn)行多次測(cè)量也是為了提高測(cè)量結(jié)果的可靠性和精確度的必要方法。

        3.3 合理處理測(cè)量數(shù)據(jù)

        測(cè)量過(guò)程中直接測(cè)得的數(shù)據(jù)或由計(jì)算所得測(cè)量結(jié)果,從第一個(gè)非零數(shù)字算起到誤差最低位所對(duì)應(yīng)的那位數(shù)為止即為數(shù)據(jù)全部的有效數(shù)字,有效位數(shù)的保留會(huì)影響最后的誤差大小,在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的有效位數(shù),以此來(lái)減小最后的誤差。

        結(jié)語(yǔ)

        總之,電工儀表的測(cè)量的內(nèi)容極其廣泛、繁雜,運(yùn)用范圍也極為廣泛,并且在不斷充實(shí)、更新。電氣技術(shù)工作人員要熟練掌握其電工儀表測(cè)量的基本原理、方法,并努力提高分析、歸納、推理、觀察、操作的能力,用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和方法工作,盡可能減小測(cè)量過(guò)程中系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生,通過(guò)合理的方法進(jìn)行誤差分析,使最終的數(shù)據(jù)更具有可靠性、合理性。

        參考文獻(xiàn)

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        [3]張經(jīng)緯.談電工儀表測(cè)量中容易忽視的幾個(gè)問(wèn)題[J].濰坊工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2013,04(03):84-85+100.

        [4]冷芳.淺析電工儀表的測(cè)量誤差及其消除方法[J].遼寧省交通高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2013,01(01):27-29.

        中圖分類號(hào):TM73

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

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