（已结贴）2011-06-08-工控擂台-怎么校验仪表的回差、死区和滞环？ 点击：4854 | 回复：13
怎么校验仪表的回差、死区和滞环？
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先说一下滞环、死区和回差的概念：
滞环：因为仪表内部的某些元件具有储能效应，使得仪表检验所得的实际上升曲线和实际下降曲线常出现不重合的情况；
死区：因为仪表内部的某些元件，使得仪表输入在小到一定范围后不足以引起输出的任何变化，而这一范围则称为死区；
回差：如果某个仪表既具有储能效应，又具有死区效应，其综合效应将是以上两者的结合，实际上升曲线和实际下降曲线间都存在差值，其最大的差值称为回差，也称为变差，或来回变差。
以一只机械式压力表的校验为例，就可以比较典型的体现出上述三个概念：机械式压力表的弹性金属检测元件、阻尼弹簧或硅油充入都具有储能效应，导致校验仪在施加检测压力时在单向递增和沿原检测范围单向递减时，即使校验设备施加相同的压力，被试的压力表所检测出的结果也不同，这个不同就是滞环，滞环往往是在同一测试条件下被测量沿着正反两个反向变化的趋势下反映出来，机械弹性变形元件的材料不稳定性、材料长期使用过后的弹性后效、高温和高频冲击压力检测环境下使用后的材料蠕变已经机械结构设计上使用弹性变形元件自然就会储能而其春能后释放的不均匀性等都会导致滞环；机械式压力表的机械传动部件如齿轮副、机械杠杆机构等上面，均不可避免的存在机械传动反向间隙，表中的各种轴承上面也存在机械游隙，更加上机械零部件的加工、装配不可能绝对精确，难免存在加工误差和装配误差，这些都可能导致在死区现象，即给出一个小的输入量（比如对压力表来说就是压力）的变化，这时候在被试仪表上可能根本没有反应，示数依就保持之前的状态，本应体现出来的表头示数变化，可能以传动齿轮的间隙、传动机构的误差等形式被机械式压力表的传动机构“内部消化”掉了，在较小输入量变化的情况下尤其如此；滞环和死区的综合作用下，最终被测仪表的正、反行程测试曲线体现出的曲线特性相互分离现象，就体现为回差，其整个行程范围内分离的最大值就是回差。
基于机--电--流体传动系统的相似性原理，即使是气动、电动或电子式的仪表，也存在滞环、死区和回差现象。比如电子放大器线路，其频率特性不可能是平直的直线，信号放大倍数不仅仅是岁检测信号的特征频率而变化的，而且从相频特性来看，信号放大的相位也不是一成不变的，这些都会导致输入信号与输出信号之间的失真，此外系统中肯定存在电感、电容等储能元件、阻尼元件等也都可能引起滞环，而现在广泛使用的各种半导体电子元器件的重复性不良，以及其他多种因素，都会造成死区，这样就不可避免的出现仪表的校验回差.
现在已经有很多种校验仪可以用于一般的自动完成校验，校验结果输出的数据和图示、表格等能够清晰地反映出被测一般的滞环、死区和回差，使用起来非常方便、精确度高；而传统的做法是人工校验，在一定的输入量程信号范围内从小到大连续单方向对被测仪表输入一系列校验测试信号（压力、温度等信号），随后带待表头示数稳定后人工记录下示数，依次直至预定的量程尽头，记录好数据，然后再从大到小单方向地给出一系列的校验测试信号，同样记录下示数。最后根据校验记录数据绘出仪表校验特性曲线，示数过程可能要重复数次，对所记录数据要做适当的处理，剔除奇异点，对所得出的数个特性曲线进行适当的取舍选择最具有代表性的作为测试结果，如果在分辨率、精确度、重复度等指标上都满足相关标准，那么就是校验合格，否则需要采取针对性措施（如更换磨损或老化的零部件，对装配效果进行调整甚至重新装配）加以改善并再次校验，直至合格为止。
根据国际通用计量学基本名词的推荐“测量是以确定量为目的的一组操作”。这里的量值均指物理量而言。对于每一个物理量仅仅是一些物理对象共有的定性性质, 例如温度、质量、长度等等。每一物理量代表了一定的物理对象的某一方面性质, 而更具体的说, 每个量又有它的定量性质如温度高低、质量大小、长度长短等等。 测得的物理量值是一个名数, 它由表示物理量的数值和物理量的单位组成。 同一物理量, 由于所选择的单位不同, 得到测量结果的数值也不同。因此, 在给出测量值大小的同时一定要给出所用的测量单位。 §1-2 测量方法 测量方法是完成测量任务所采用的手段。一般是根据给定的原理规定出在测量中所涉及的运算和实际操作。 在测量过程中由于测量对象、测量环境、测量参数不同, 采用着各式各样的测量仪表和测量方法。 1. 简单测量 当选用适当的测量仪表即可直接完成测量任务, 即可测得足够精度的被测物理量的大小时, 常把这种测量称为简单测量。 2. 直接测量 任何测量都包含不同的简单测量。如果在测量过程中只包括一项简单测量和只根据一些已知数据对测量结果运算就可以得到被测物理量的大小, 常把这种测量称为直接测量。 3. 间接测量 如果对被测物理量的测量包括两个或两个以上的简单测量, 或包括根据若干直接测量结果来计算出最后测量结果, 这种测量称为间接测量, 也叫非直接测量。 §1-3 测量仪表的性能指标 仪表运行特性通常分为静态特性和动态特性两大类。 一、测量仪表的静态特性 （一） 精确度 与精确度有关的指标有三个: 精密度、正确度和精确度等级。 1. 精密度 它说明测量仪表表示值的不一致程度。即对某一稳定的被测量在相同的规定的工作条件下, 由同一测量者用同一仪表在相当短的时间内连续重复测量多次, 其测量结果的不一致程度。 2. 正确度 它说明表示值有规律地偏离真值大小值的程度。 3. 精确度 它是精密度和正确度两者的总和, 即测量仪表给出接近于被测真值的能力。 4. 精确度等级 它是指在规定的工作条件下, 仪表最大允许误差相对于仪表测量范围的百分数也称精度等级。 （二） 稳定性 它是指在规定的工作条件保持恒定时在规定时间内仪表性能保持不变的能力。一般用精密度数值和观测时间长短表示。 （三） 影响系数 影响系数是仪表性能的重要指标。由于仪表实际工作条件要比标准工作条件差很多, 此时影响量的作用可以用影响系数来表示。它是示值变化与影响量变化之间的比值。 （四） 仪表静态输入-输出特性 仪表静态输入-输出特性由灵敏度、灵敏限、分辨率、线性度、滞环、量程等特性表示。 1. 灵敏度 它表征仪表在稳态输出增量与输入增量之间的比值, 是静态特性曲线上相对应的斜率。 2. 灵敏限 当仪表的输入量从零不断增加时, 在仪表示值发生可察觉的极微小变化时, 此时对应的输入量的最小变 化值, 称为灵敏限。 3. 分辨率 它表示仪表能够检测到被测量最小变化的本领。 4. 线性度 通常用实际校验曲线与一条通过特性曲线上、下限值的端基直线之间的最大偏差值与最大值之比来衡量。 5. 死区、回差和滞环 死区 它是指不会引起仪表输出的输入值最大变化范围。 回差 它是指在仪表全部测量范围内被测量值上行和下行所得到的两条特性曲线之间的最大偏差。 滞环 它是指在仪表全部测量范围内被测量值上行和下行所得到的两条特性曲线之间的最大偏差与死区之差。 6. 量程 它是指测量上下限之间的代数差。 二、测量仪表的动态特性及动态误差 （一） 动态特性 测量仪表的动态特性是仪表在动态工作中所呈现的特性, 它决定仪表测量快变参数的精度, 通常用稳定时间和极限频率来概括表示。 所谓稳定时间是指给仪表一个阶跃输入, 从阶跃开始到输出信号进入并不再超出对最终稳定值规定的允许误差时的时间间隔。稳定时间又称阻尼时间。 极限频率是指一个仪表的有效工作频率。在这个频率以内仪表的动态误差不超过允许值。 （二） 动态误差 动态误差是仪表随时间变化的被测量时所具有的误差, 其数值是动态与静态测量结果的差值。 动态误差属于规律性误差。
不论仪表的回差、死区、滞环还是仪表的精度、线性度、灵敏度，其实在校准过程中都可以一次性进行。校准过程产生的诸多参数记载着仪表在各个被校点的状态，通过记录这些参数然后进行相应的计算和处理就可以产生相应的数据，现在大多数校准仪器都可以自动记录被校参数并能进行计算输出校准检定证书，其中就有回差、死区和滞环的数值。
回差，就是仪表正反行程校准时产生的数值差值，其差值大小反映出仪表各机械机构间隙的大小，其相互间的摩擦大小，仪表弹性元件的弹性之后等性能。
死区，也就是灵敏限即能够引起仪表示值发生可见变化的被测参数的最小变化量，其反映了仪表传感部分的寿命和性能。
滞环，其实就是弹性元件的弹性后效，这个是由于被测参数能量的转换和传输过程中遇到的机械惯性和时间滞后引起的弹性元件的形变量不一致的最大偏差数值。
校表的过程就是取被校点的仪表显示的数值，然后通过与其真值相比较，得出仪表的性能，其主要的参数有零点、满度值、精度（误差）、线性度这些性能大部分可以调整维修，而死区、滞环之类的参数只能反映仪表的性能好坏，可以进行修正但不能消除。
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