误差分析在实验室仪表检修中的应用探究

刘 琼

湖南铁道职业技术学院电气工程系，湖南株洲 412001

0 引言

随着我国工业革命的不断改革和科技的不断创新和发展，工业自动化生产体系慢慢成熟，工业自动化程度不断加深，工业自动化的发展和大规模的生产推动了实验的研究探索，促进了仪表的研发，仪表的产生同时又推动了工业的发展，仪表作为工业生产中的重要的设备被广泛的运用于农业，工业的各个领域，对促进我国经济的快速发展也起到十分显著的作用。实验室仪表一般由供电系统，测量系统以及机械系统和信息处理系统构成，指示器、测量电路和变换系统共同组成了测量系统，市场上的实验室仪表价格比较昂贵，由于仪表涉及到电路、电子机械等很多方面的技术，因此仪表检修对检修人员的素质要求很高。误差分析法作为一项新的检测技术目前在我国很多领域都有运用，但是尚未涉及到实验室的仪表检修方面。为了减小国家工业方面的经济损失，人们必须重视误差分析在实验室仪表检修中的应用。

1 误差分析的表示方法

在进行实际测量工作中，由于仪表本身的测量方法不完善、测量电路参数的变化或仪表受外界因素变化的影响，将会使测量结果与仪表的实际值之间存在着一定的差别，其差值就是仪表的误差。误差分析一般可分为两大类，第一类是相对误差与绝对误差，不管检测仪器有多么先进，检测结果与实际仍然存在一定的误差，误差通常是指在特定的条件下测试的结果与真实的结果的符合程度。误差越小，表示测试结果越接近真实值，误差可以用绝对误差和相对误差来表示，绝对误差就是用测定值减去真实值，绝对误差有正有负，一般已鉴定过的仪表都给出其绝对误差或更正值，但在精密测量中，往往需要对仪表的误差进行修正，如果给出的是绝对误差，则仪表读数应减去绝对误差值；如果给出的是更正值，则仪表读数应加上更正值，这只是表明了测定结果是偏高还是偏低，却不能反映出这个差值在测定结果中所占的比重，因此测试结果往往用相对误差来表示，就是绝对误差与被测量实际值之比值，通常用百分数来表示。另一大类是精密度与偏差，在对实验室仪表的检修过程中如果不知道被检测仪表的真实值就不能通过准确度来分析数据的可靠性，只有通过精密度和偏差进行分析。几次平行测定结果相互接近的程度叫做测试结果的精密度，而精密度的高低用偏差来表示，偏差也分为绝对偏差、算数平均偏差、相对平均偏差、标准偏差等，其中标准偏差是将单次的测定偏差值平方后，通过对数据大小的比较反映出偏差的大小，在实际的仪表检修过程中，人们多采用标准偏差来评论仪表的精密程度。

2 实验室仪表的主要问题

实验室仪表的检查方法有很多，一般情况下人们多用万用表来检查仪表的故障。实验室仪表的结构比较复杂，通过直观法可对实验室仪表进行初步检测，观察仪表的焊接点是否烧坏、元件线路是否断路或短路击穿、电容是否膨胀等。对仪表进行通电操作后，可以观察到是否出现机械紧固件打滑、损坏、松脱的现象。一般来说，仪表发生故障的情况包括早期故障、元件老化、磨损性故障等。实验室仪表的故障包括一直存在故障、时好时坏、性能降低三种类型，针对其不同类型可进行相应的维修处理，一直存在故障就必须更换损坏的元件，时好时坏的仪表多是线路接触不良导致的，检修线路即可，仪表的性能降低则可能是元件老化引起的。

3 误差分析在实验室仪表检修中的应用

目前我国的误差分析多用在实验室仪表的检修工作中，旨在检测实验室仪表的精确度，有很多原因都造成了实验室仪表精确度不高的现象，其中包括测试人员的知识储备和实验素质，也包括仪表自身的原因，不同的人对同一块仪表的检修结果也是不同的，准确检修仪表的方法如下：

1）日常检测。采用平均值的方法，对实验室仪表进行2-4次测定，将多主数据整理并计算出平均值，如果测定出的相对偏差在0.2%～0.3%之间，就可以认为该仪表符合要求，反之，该仪器可能精确度较低；

2）置信区间的检测方法。在检修一些对准确度较高的实验室仪表的过程中要明确的指出被检测仪表的真实值或真实值所属的范围，这就是置信区间，置信水平是指仪表检测过程中真实值在此范围内出现的概率，这种检测方法能够有效地表明真实值的可靠性，通过置信区间可以估量少量数据的平均值的可靠性。如果检测出的平均值处于置信区间内则可以接受该合理值，相反，检测出的平均值如果处于置信区间外就应舍弃；

3）可疑值的舍弃。在实验室仪表检测过程中我们可以采用平行测试的方式，在所得的平行测试结果数据中，个别距离其他数据偏远的数据会严重影响仪表检测的测试结果，必须将其舍弃。人们通常把这些偏离其他数据较远的数据成为离群值或者可疑值，我们目前可以采取4d检验法、Q检验法、拉依达检验法和格拉布斯检验法等判断是否应该将这些可疑值舍去。

4 结论

当今的实验室仪器深受微电子技术的影响取得了很大的进步，仪表的数字信息处理功能也得到了极大程度的加强仪表的数据处理功能也得到广泛的应用。由于实验室仪器是为做实验而配置的，必须具有高度是准确性，因此在实际应用中要对其进行不断的检修，误差分析可以将实验室仪表的准确度较为精确的检测出来，误差分析在实验室仪表检修中的应用使得实验室实验过程中的准确定大大提高，也进一步的推动了我国工业和经济的发展。

[1]董秀文.误差分析在金属材料测试中的应用[J].物理测试，2001(4)：26-33.

[2]韩於羹.应用数理统计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002：32-35.

[3]黄昭毅.诊断技术是设备工程甚有活力的高新技术[J].设备管理与维修，2001(3)：121-123.

[4]刘家菊，洪炜宁，钱良存.基础实验仪器保养与维修[J].实验室研究与探索，2009(3).

[5]胡祥青，罗小青.浅谈仪器设备的维护保养与修理[J].景德镇高专学报，2002(4).

[6]第八届工业仪表与自动化学术会议主席团成员[D].第八届工业仪表与自动化学术会议论文集，2007.