测量仪表过失误差的单结点识别方法

　　引　言

　　随着计算机在化工过程控制中的应用不断发展,数据测量作为对生产状况的直接反映受到了突出的重视.然而,数据测量不可避免地带有各种误差,其中过失误差给数据带来的“污染”特别严重.作为数据校正的任务之一,必须对此进行检测并剔除.因此,许多过失误差的侦破和识别方法应运而生,如整体检验法、约束检验法等[1],这些方法一般具有优越的误差侦破功能,但在误差识别上,计算步骤都较为复杂.

　　基于约束残差的误差识别方法一般分为两类:顺序剔除法和基于图论规则[2]的方法,包括Mah法[3]和Serth法[4]等.这两种方法都有较好的识别效果,但对于物流数量较多的复杂网络,计算量相当大,给数据的现场处理造成困难.

　　其实,结合工程实际不难发现,各仪表不同的精度等级、不同的可靠度也可为误差识别提供信息.因此,本文提出了一种过失误差识别的新思路,它利用仪表的可靠度、精度等级等信息,根据一个结点的约束残差作出判断.

　　1　方法简介

　　1·1　几个概念及假设

　　1·1·1　几个概念

　　(1)约束残差:化工过程中,设x*(p×1)为p个测量值的真值向量,满足平衡方程

　　由于存在测量误差,实际测量值x≠x*,则Cx≠0.记r=Cx ,则称r为约束残差.

　　(2)可靠度[5]:在规定的条件下和规定的时间内系统完成规定功能的概率,用R表示.

　　(3)故障率[5]:系统、设备或零件正常工作到某一时刻t后在以后的δt时间内发生故障的概率,一般以λ表示.

　　1·1·2　几点假设

　　(1)对于所讨论的仪表,设均处于其稳定故障期,故障率接近常数[5].其故障一般按指数分布发生,即g (t)=λe-λt,则经时间t后发生故障的概率为

　　再据可靠度定义可得系统的可靠度

　　(2)所讨论的各仪表工作相互独立.

　　(3)检修、维护工作能保证各仪表的可靠度均不低于R*.

　　(4)各仪表的测量误差均服从正态分布.

　　1·2　方法介绍

　　现有一流量系统,取其中一个结点进行约束残差检验,如图1所示.

　　每条管线上均安有流量计,则根据各流量计的使用时间可计算出其可靠度.可靠度记为R1,R2, R3,…,Rm+n.另设它们的精度等级分别为T1, T2, T3,…, Tm+n.

　　设各支路的测量值分别为x1, x2, x3,…,xm+n;真值分别为x*1, x*2, x*3,…, x*m+n.据物料平衡可得

　　则该结点的约束残差

　　又由仪表的误差特性可知[5],各测量值服从以真值为均值的正态分布.现分几种情况对该结点的约束残差进行讨论.

　　(1)所有仪表均工作正常时　约束残差的数学期望为