檢測系統的測試誤差及對儀器設備的要求(續完)

錢存悅  (西安微電機研究所)

 

4 旋轉變壓器測試系統誤差分析

 

    旋轉變壓器是一種輸出電壓隨轉子轉角變化的信號元件。它主要用于三角運算、座標變換和角度數據傳輸系統，也可用在角度一數字轉換裝置中。一般來講，由旋轉變壓器組成的系統精度比控制式自整角機高。

 

    本文對旋轉變壓器的精度試驗即電氣誤差和函數誤差的測試系統進行誤差分析，所得結論同樣適用于交軸誤差和線性誤差的測試系統。

 

4.1  電氣誤差測試系統的誤差分析

 

    測量誤差一般分為系統誤差、隨機誤差及過失誤差。而過失誤差是必須剔除的。這樣，需分析的誤差僅為系統誤差和隨機誤差。因此，實現精密測量必須要剔除含有粗差的壞值，盡可能地消除系統誤差，同時，進行多次測量以削弱隨機誤差的影響。

 

    由于隨機誤差的最重要的特性是具有抵償性。因此，在試驗中凡是具有抵償性的誤差，原則上都可按隨機誤差來處理。值得一提的是，安裝誤差則是隨機誤差中不可輕估的部分。

 

4.1.1  系統誤差的分析

 

    系統誤差在一般情況下是大小和方向有一定規律的誤差，其大小決定了系統的準確度。他主要來源于測試設備的精度。而系統不確定度則是僅僅估計其極限范圍的系統誤差，以e表示。

    以在gbl024l-88旋轉變壓器通用技術條件中的xf型旋變發送機的電氣誤差試驗線路為例來分析，其試驗線路如圖1所示。

 

    從圖1可見，系統不確定度涉及到的測試設備為角分度裝置、四臂敏數電橋及相敏指零儀。

 

    角分度裝置的誤差根據gb10241的規

4.1.2隨機誤差韻分析

 

    隨機誤差即偶然誤差或隨差，其****值與符號均無規律變化，且是具有抵償性的誤差。它的大小決定了系統的精密度，也即是常說的重復誤差。而它變化的極限范圍，則稱之為隨機不確定度，以λ表示。

 

    從電氣誤差測試系統圖中，可看出影響隨機不確度的因素有角分度裝置的分辨率λ1，相敏指零儀的分辨率λ2，四臂函數電橋的分辨率λ3，安裝誤差λ4，返零誤差λ5。

4.1.3綜合極限誤差

 

    綜合極限誤差即系統不確定度和隨機不確定度的合成，其合成方法有三種，即****值之和法、方和根法和廣義方和根法。在要求嚴格的場合下采用****值之和法。方和根法一般使用在要求不太嚴格的場合，分別加以計算為

    從上述分析的結果來看，gb10241電氣誤差的零級品為3’。因此，通用技術條件中規定的設備儀器等測試系統是符合上述要求的，即其檢測結果是可靠的。

 

    應注意到，gb10241又規定在鑒定試驗和周期試驗時，各項環境條件試驗后電氣誤差的允許增大值應比規定值增大1’(除強沖擊外)，也即60”。當電氣誤差在零級品極限，即使電機在鑒定試驗和周期試驗后電氣誤差增大不多時，此允許增大值就與測試系統的隨機不確定度大致相當了。要想保證鑒定試驗和周期試驗結論的科學性與可靠性，必須盡量減少返零誤差及安裝誤差。當返零誤差在10”、安裝誤差在15”的情況下，隨機不確定度即為21”，此時鑒定試驗和周期試驗的檢測結果才可靠。

 

4．2函數誤差測試系統誤差的分析。

 

    函數誤差測試系統的誤差分析與電氣誤差測試系統誤差分析相似，不同的僅是其推導公式不同。在gb10241旋轉變壓器的通用技術條件中，其測試線路如圖2所示(以xz正余弦旋變為例)。

 

    圖2函數誤差試驗線路