仪表测量系统的误差传递分析方法及应用探讨

　　在工业生产过程中需要对工质的温度、压力、流量等状态参数进行测量，以控制生产过程的工作状况。这些参数是监控工厂运行情况、衡量设备的效率和 经济核算的重要指标，提高测量精度是企业能源管理的重要手段。由于相比其他工质参数，流量测量更经常遇到精度的问题，因此本文以流量测量精度问题为例做一 些讨论，说明仪表测量系统的误差传递分析方法，利用均方根方法综合系统误差，明确系统误差成因，从而指导仪表测量方案的改进与仪表选型。

　　1 流量测量系统误差传递分析

　　1.1 流量测量原理及回路构成

　　流量测量系统以当前工业生产上应用最为广泛的孔板式差压流量计为研究对象，其测量原理是依据流体流经孔板的差压转化为流体流经小孔的动能的原理 测量流体的速度。孔板式差压流量计测量回路由孔板式流量测量一次元件、差压变送器、差压- 流量计算模块等构成，差压变送器测量孔板前后流体压力差，并将差压变成标准的电信号传送到控制器中，控制器通过差压- 流量的计算公式计算出最终的流量参数。

　　1.2 采用均方根方法综合系统误差的原因

　　根据孔板式差压流量计测量回路构成建立流量测量回路系统误差传递模型，如图1 所示。误差传递过程主要经历了三个传递环节，分别是一次元件孔板、二次仪表差压变送器以及控制器中的差压- 流量计算模块。一次元件和二次仪表是产生系统误差的两个主要环节，两个环节产生的信号在统计上是不相关的。如果信号误差在时间上是正态分布的 (指标通常可以用±3σ来表示，其中σ为标准差)，则说明在99.7%时间里，误差会落在之内，只有0.3%时间上的误差落在±3σ 之外。这是因为，如果每个环节发生那么大误差的时间只有0.3%，那么它们两个同时发生那么大误差的时间只有(0.3%)

　　2，即0.0009%。所以，采用均方根方法

　　综合误差，目的是保证综合后的信号误差与各环节的信号误差的置信度相同。

　　1.3仪表测量系统的误差传递分析及应用

　　在孔板式差压流量计测量回路中，孔板的精度是根据其加工时的允许误差和安装要求确定的，孔板流量系数的误差用实际流量的百分数表示，差压变送器 的精度用满刻度的百分数表示。孔板式差压流量计测量回路的系统误差传递过程(如上图1) 依次经孔板误差和变送器误差的串联累积，并由开方器进行综合误差缩放，最终得到系统总误差。具体分析过程如下：

　　这一误差传递过程，通过数据列表来反应更具直观性。如下表1所示，第一列表示选取的不同流量值，第二和第三列分别表示误差为1%的孔板与误差为 0.25%的差压变送器在不同流量下的流量误差和差压误差，第四和第五列则分别表示综合误差和经开方器运算后输出的流量的最终误差。