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 系統誤差酌分析
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gb10241-88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的規定應不大于15(角秒),即ei= 15。四臂函數電橋規定的變壓比精度為百分之0.005,由式(1)可推導并計算出引起的電氣角誤差為l0.3~5.2,取10.3為代表,即e2= 10.3。
相敏電壓表根據gb10241的規定,由正交和諧波電壓引起的****角誤差為0.2即e3 =12。
4,1.2隨機誤差的分析
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。而它變化的板限范圍,則稱之為隨機不確定度,以a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,相敏指零儀的分辨率,四臂函數電橋的分辨率a 3,安裝誤差t,返零誤差a5。
根據gb10241的規定,安裝誤差為不大雨30,返零誤差規定為不大于30度角分度裝置的誤差一般為5.四臂函數電橋的分辨率應為10 ,根據式(1)計算,其引起的電氣角誤差為0.2。相敏指零儀的分辨率一般為0.5mv,其對應的角度誤差可根據比例電壓梯度法公式導出,即
根據旋轉變壓器通用技術條件的型譜,當旋變的輸出電壓為12v時,相敏指零儀分辨率引起的誤差為8,6;當旋變的輸出電壓為115v時,相敏指零儀分辨率引起的角誤差為0.9,我們以8.6為代表。
這樣,隨機誤差的不確定度a為
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
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