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)自動化生產(chǎn)體系慢慢成熟，工業(yè)自動化程度不斷加深，工業(yè)自動化的發(fā)展和大規(guī)模的生產(chǎn)推動了實(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，對促進(jìn)我國經(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、測量電路和變換系統(tǒng)共同組成了測量系統(tǒng)，市場上的實(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)新的檢測技術(shù)目前在我國很多領(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)際測量工作中，由于儀表本身的測量方法不完善、測量電路參數(shù)的變化或儀表受外界因素變化的影響，將會使測量結(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，第一類是相對誤差與絕對誤差，不管檢測儀器有多么先進(jìn)，檢測結(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，表示測試結(jié)果越接近真實(shí)值，誤差可以用絕對誤差和相對誤差來表示，絕對誤差就是用測定值減去真實(shí)值，絕對誤差有正有負(fù)，一般已鑒定過的儀表都給出其絕對誤差或更正值，但在精密測量中，往往需要對儀表的誤差進(jìn)行修正，如果給出的是絕對誤差，則儀表讀數(shù)應(yīng)減去絕對誤差值；如果給出的是更正值，則儀表讀數(shù)應(yīng)加上更正值，這只是表明了測定結(jié)果是偏高還是偏低，卻不能反映出這個(gè)差值在測定結(jié)果中所占的比重，因此測試結(jié)果往往用相對誤差來表示，就是絕對誤差與被測量實(shí)際值之比值，通常用百分?jǐn)?shù)來表示。另一大類是精密度與偏差，在對實(shí)驗(yàn)室儀表的檢修過程中如果不知道被檢測儀表的真實(shí)值就不能通過準(zhǔn)確度來分析數(shù)據(jù)的可靠性，只有通過精密度和偏差進(jìn)行分析。幾次平行測定結(jié)果相互接近的程度叫做測試結(jié)果的精密度，而精密度的高低用偏差來表示，偏差也分為絕對偏差、算數(shù)平均偏差、相對平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差等，其中標(biāo)準(zhǔn)偏差是將單次的測定偏差值平方后，通過對數(shù)據(jù)大小的比較反映出偏差的大小，在實(shí)際的儀表檢修過程中，人們多采用標(biāo)準(zhǔn)偏差來評論儀表的精密程度。

2 實(shí)驗(yàn)室儀表的主要問題

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用表來檢查儀表的故障。實(shí)驗(yàn)室儀表的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，通過直觀法可對實(shí)驗(yàn)室儀表進(jìn)行初步檢測，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。一般來說，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、性能降低三種類型，針對其不同類型可進(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，其中包括測試人員的知識儲備和實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，也包括儀表自身的原因，不同的人對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。采用平均值的方法，對實(shí)驗(yàn)室儀表進(jìn)行2-4次測定，將多主數(shù)據(jù)整理并計(jì)算出平均值，如果測定出的相對偏差在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)間的檢測方法。在檢修一些對準(zhǔn)確度較高的實(shí)驗(yàn)室儀表的過程中要明確的指出被檢測儀表的真實(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過程中真實(shí)值在此范圍內(nèi)出現(xiàn)的概率，這種檢測方法能夠有效地表明真實(shí)值的可靠性，通過置信區(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)室儀表檢測過程中我們可以采用平行測試的方式，在所得的平行測試結(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)會嚴(yán)重影響儀表檢測的測試結(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出來，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)過程中的準(zhǔn)確定大大提高，也進(jìn)一步的推動了我國工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

[1]董秀文.誤差分析在金屬材料測試中的應(yīng)用[J].物理測試，2001(4)：26-33.

[2]韓於羹.應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002：32-35.

[3]黃昭毅.診斷技術(shù)是設(shè)備工程甚有活力的高新技術(shù)[J].設(shè)備管理與維修，2001(3)：121-123.

[4]劉家菊，洪煒寧，錢良存.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)儀器保養(yǎng)與維修[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009(3).

[5]胡祥青，羅小青.淺談儀器設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)與修理[J].景德鎮(zhèn)高專學(xué)報(bào)，2002(4).

[6]第八屆工業(yè)儀表與自動化學(xué)術(shù)會議主席團(tuán)成員[D].第八屆工業(yè)儀表與自動化學(xué)術(shù)會議論文集，2007.