誤差分析在實(shí)驗(yàn)室儀表檢修中的應(yīng)用探究

劉 瓊

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系，湖南株洲 412001

0 引言

隨著我國(guó)工業(yè)革命的不斷改革和科技的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)體系慢慢成熟，工業(yè)自動(dòng)化程度不斷加深，工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展和大規(guī)模的生產(chǎn)推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)的研究探索，促進(jìn)了儀表的研發(fā)，儀表的產(chǎn)生同時(shí)又推動(dòng)了工業(yè)的發(fā)展，儀表作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要的設(shè)備被廣泛的運(yùn)用于農(nóng)業(yè)，工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展也起到十分顯著的作用。實(shí)驗(yàn)室儀表一般由供電系統(tǒng)，測(cè)量系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)構(gòu)成，指示器、測(cè)量電路和變換系統(tǒng)共同組成了測(cè)量系統(tǒng)，市場(chǎng)上的實(shí)驗(yàn)室儀表價(jià)格比較昂貴，由于儀表涉及到電路、電子機(jī)械等很多方面的技術(shù)，因此儀表檢修對(duì)檢修人員的素質(zhì)要求很高。誤差分析法作為一項(xiàng)新的檢測(cè)技術(shù)目前在我國(guó)很多領(lǐng)域都有運(yùn)用，但是尚未涉及到實(shí)驗(yàn)室的儀表檢修方面。為了減小國(guó)家工業(yè)方面的經(jīng)濟(jì)損失，人們必須重視誤差分析在實(shí)驗(yàn)室儀表檢修中的應(yīng)用。

1 誤差分析的表示方法

在進(jìn)行實(shí)際測(cè)量工作中，由于儀表本身的測(cè)量方法不完善、測(cè)量電路參數(shù)的變化或儀表受外界因素變化的影響，將會(huì)使測(cè)量結(jié)果與儀表的實(shí)際值之間存在著一定的差別，其差值就是儀表的誤差。誤差分析一般可分為兩大類(lèi)，第一類(lèi)是相對(duì)誤差與絕對(duì)誤差，不管檢測(cè)儀器有多么先進(jìn)，檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際仍然存在一定的誤差，誤差通常是指在特定的條件下測(cè)試的結(jié)果與真實(shí)的結(jié)果的符合程度。誤差越小，表示測(cè)試結(jié)果越接近真實(shí)值，誤差可以用絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差來(lái)表示，絕對(duì)誤差就是用測(cè)定值減去真實(shí)值，絕對(duì)誤差有正有負(fù)，一般已鑒定過(guò)的儀表都給出其絕對(duì)誤差或更正值，但在精密測(cè)量中，往往需要對(duì)儀表的誤差進(jìn)行修正，如果給出的是絕對(duì)誤差，則儀表讀數(shù)應(yīng)減去絕對(duì)誤差值；如果給出的是更正值，則儀表讀數(shù)應(yīng)加上更正值，這只是表明了測(cè)定結(jié)果是偏高還是偏低，卻不能反映出這個(gè)差值在測(cè)定結(jié)果中所占的比重，因此測(cè)試結(jié)果往往用相對(duì)誤差來(lái)表示，就是絕對(duì)誤差與被測(cè)量實(shí)際值之比值，通常用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。另一大類(lèi)是精密度與偏差，在對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀表的檢修過(guò)程中如果不知道被檢測(cè)儀表的真實(shí)值就不能通過(guò)準(zhǔn)確度來(lái)分析數(shù)據(jù)的可靠性，只有通過(guò)精密度和偏差進(jìn)行分析。幾次平行測(cè)定結(jié)果相互接近的程度叫做測(cè)試結(jié)果的精密度，而精密度的高低用偏差來(lái)表示，偏差也分為絕對(duì)偏差、算數(shù)平均偏差、相對(duì)平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差等，其中標(biāo)準(zhǔn)偏差是將單次的測(cè)定偏差值平方后，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)大小的比較反映出偏差的大小，在實(shí)際的儀表檢修過(guò)程中，人們多采用標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)評(píng)論儀表的精密程度。

2 實(shí)驗(yàn)室儀表的主要問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)室儀表的檢查方法有很多，一般情況下人們多用萬(wàn)用表來(lái)檢查儀表的故障。實(shí)驗(yàn)室儀表的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，通過(guò)直觀法可對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀表進(jìn)行初步檢測(cè)，觀察儀表的焊接點(diǎn)是否燒壞、元件線路是否斷路或短路擊穿、電容是否膨脹等。對(duì)儀表進(jìn)行通電操作后，可以觀察到是否出現(xiàn)機(jī)械緊固件打滑、損壞、松脫的現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，儀表發(fā)生故障的情況包括早期故障、元件老化、磨損性故障等。實(shí)驗(yàn)室儀表的故障包括一直存在故障、時(shí)好時(shí)壞、性能降低三種類(lèi)型，針對(duì)其不同類(lèi)型可進(jìn)行相應(yīng)的維修處理，一直存在故障就必須更換損壞的元件，時(shí)好時(shí)壞的儀表多是線路接觸不良導(dǎo)致的，檢修線路即可，儀表的性能降低則可能是元件老化引起的。

3 誤差分析在實(shí)驗(yàn)室儀表檢修中的應(yīng)用

目前我國(guó)的誤差分析多用在實(shí)驗(yàn)室儀表的檢修工作中，旨在檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室儀表的精確度，有很多原因都造成了實(shí)驗(yàn)室儀表精確度不高的現(xiàn)象，其中包括測(cè)試人員的知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，也包括儀表自身的原因，不同的人對(duì)同一塊儀表的檢修結(jié)果也是不同的，準(zhǔn)確檢修儀表的方法如下：

1）日常檢測(cè)。采用平均值的方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀表進(jìn)行2-4次測(cè)定，將多主數(shù)據(jù)整理并計(jì)算出平均值，如果測(cè)定出的相對(duì)偏差在0.2%～0.3%之間，就可以認(rèn)為該儀表符合要求，反之，該儀器可能精確度較低；

2）置信區(qū)間的檢測(cè)方法。在檢修一些對(duì)準(zhǔn)確度較高的實(shí)驗(yàn)室儀表的過(guò)程中要明確的指出被檢測(cè)儀表的真實(shí)值或真實(shí)值所屬的范圍，這就是置信區(qū)間，置信水平是指儀表檢測(cè)過(guò)程中真實(shí)值在此范圍內(nèi)出現(xiàn)的概率，這種檢測(cè)方法能夠有效地表明真實(shí)值的可靠性，通過(guò)置信區(qū)間可以估量少量數(shù)據(jù)的平均值的可靠性。如果檢測(cè)出的平均值處于置信區(qū)間內(nèi)則可以接受該合理值，相反，檢測(cè)出的平均值如果處于置信區(qū)間外就應(yīng)舍棄；

3）可疑值的舍棄。在實(shí)驗(yàn)室儀表檢測(cè)過(guò)程中我們可以采用平行測(cè)試的方式，在所得的平行測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)中，個(gè)別距離其他數(shù)據(jù)偏遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)會(huì)嚴(yán)重影響儀表檢測(cè)的測(cè)試結(jié)果，必須將其舍棄。人們通常把這些偏離其他數(shù)據(jù)較遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)成為離群值或者可疑值，我們目前可以采取4d檢驗(yàn)法、Q檢驗(yàn)法、拉依達(dá)檢驗(yàn)法和格拉布斯檢驗(yàn)法等判斷是否應(yīng)該將這些可疑值舍去。

4 結(jié)論

當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)室儀器深受微電子技術(shù)的影響取得了很大的進(jìn)步，儀表的數(shù)字信息處理功能也得到了極大程度的加強(qiáng)儀表的數(shù)據(jù)處理功能也得到廣泛的應(yīng)用。由于實(shí)驗(yàn)室儀器是為做實(shí)驗(yàn)而配置的，必須具有高度是準(zhǔn)確性，因此在實(shí)際應(yīng)用中要對(duì)其進(jìn)行不斷的檢修，誤差分析可以將實(shí)驗(yàn)室儀表的準(zhǔn)確度較為精確的檢測(cè)出來(lái)，誤差分析在實(shí)驗(yàn)室儀表檢修中的應(yīng)用使得實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的準(zhǔn)確定大大提高，也進(jìn)一步的推動(dòng)了我國(guó)工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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