第3章　工实验参数的测量

3.1　检测仪表的性能指标

化工常见仪表的技术性能指标有精度、回差、灵敏度（限）、线性度和分辨力（率）等。

3.1.1　精度

检测仪表的精度反映测量值接近真实值的准确程度，一般用绝对误差、引用误差、精度等级指标等来衡量。

1.绝对误差

绝对误差指仪表指示值与被测参数真值之间的差值，即

Δx=x-xt　　（3-1）

式中　Δx——绝对误差；

x——仪表指示值；

xt——被测参数真值。

实际上，通常采用多次测量结果的算术平均值或用精度较高的标准仪表的指示值作为约定真值。则绝对误差可用下式表示：

Δx=x-x0　　（3-2）

式中　x0——约定真值。

2.引用误差

把绝对误差折合成标尺范围的百分数表示，即

　　 （3-3） 　　

3.精度等级

按仪表工业规定，去掉最大引用误差的“±”号和“％”号，称为仪表的精度等级，目前已系列化。只能从下列数系中选取最接近的合适数值作为精度等级，即0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。

例3-1　有两台测温仪表，它们的测温范围分别为0～100℃和100～300℃，校验表时得到它们的最大绝对误差均为2℃，试确定这两台仪表的精度等级。

解　这两台仪表的最大引用误差分别为

去掉最大引用误差的“％”号，其数值分别为2和1，由于国家规定的精度等级中没有2级仪表，同时该仪表的误差超过了1级仪表所允许的最大误差，所以这台仪表的精度等级为2.5级，而另一台仪表的精度等级正好为1级。由此可见，两台测量范围不同的仪表，即使它们的绝对误差相等，它们的精度等级也不相同，测量范围大的仪表精度等级比测量范围小的高。

例3-2　某台测温仪表的工作范围为0～500℃，工艺要求测温时测量误差不超过±4℃，试问如何选择仪表的精度等级才能满足要求？

解　根据工艺要求，仪表的最大引用误差为

去掉最大引用误差的“±”号和“％”，其数值为0.8，介于0.5～1.0之间，若选择精度等级为1.0级的仪表，其最大绝对误差为±5℃，超过了工艺上允许的数值，故应选择0.5级的仪表才能满足要求。

小结：在确定一个仪表的精度等级时，要求仪表的允许误差应该大于或等于仪表校验时所得到的最大引用误差，而根据工艺要求来选择仪表的精度等级时，仪表的允许误差应该小于或等于工艺上所允许的最大引用误差。这一点在实际工作中要特别注意。

3.1.2　回差

回差也叫变差，是指在外界条件不变的情况下，当被测参数从小到大（正行程）和从大到小（反行程）时，同一输入的两个相应输出值常不相等。两者绝对值之差的最大值和仪表量程M之比的百分数称为回差，即

　　 （3-4） 　　

产生的原因：由于传动机构的间隙、运动件的摩擦、弹性元件的弹性滞后等。回差越小，仪表的重复性和稳定性越好。注意：仪表的回差不能超过仪表的引用误差，否则应当检修。

3.1.3　灵敏度和灵敏限

（1）灵敏度

灵敏度表示仪表对被测参数变化反应的能力，是指仪表达到稳态后输出增量与输入增量之比，即

　　 （3-5） 　　

（2）灵敏限

灵敏限是指引起仪表指针发生可见变化的被测参数的最小变化量。一般仪表的灵敏限数值不大于仪表允许误差绝对值的1/2。

3.1.4　线性度

线性度表征线性刻度仪表（输出量和输入量的）实际校准曲线与理论校准曲线的吻合程度，如图3-1所示。通常总是希望测量仪表的输出与输入之间呈线性关系。因为在线性情况下，指针式仪表的刻度可以做成均匀刻度，而数字式仪表就可以不必采用线性化措施。

线性度通常是实际测得的输入-输出特性曲线（称为校准曲线）和理论直线之间的最大偏差与测量仪表量程之比的百分数表示，即

　　 （3-6） 　　

式中　ΔLmax——校准曲线对于理论限的最大偏差。

3.1.5　分辨力

对于数字式仪表，分辨力是指引起该仪表的最末一位改变一个数值的被测参数的变化量。显然，不同量程的分辨力是不同的，量程越小，分辨力越高。相应于最低量程的分辨力称为该表的最高分辨力。通常以最高分辨力作为数字仪表的分辨力指标。例如，某数字万用表最小量程为0～100mV，五位数字显示，最小显示的电压数为0.01mV，便可说表的分辨力为0.01mV。当数字式仪表的灵敏度用它与量程的相对值表示时，便是分辨率。