檢測系統(tǒng)的測試誤差及對儀器設(shè)備的要求(續(xù)完)
錢存悅 (西安微電機(jī)研究所)
4 旋轉(zhuǎn)變壓器測試系統(tǒng)誤差分析
旋轉(zhuǎn)變壓器是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號元件。它主要用于三角運(yùn)算、座標(biāo)變換和角度數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，也可用在角度一數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中。一般來講，由旋轉(zhuǎn)變壓器組成的系統(tǒng)精度比控制式自整角機(jī)高。
本文對旋轉(zhuǎn)變壓器的精度試驗(yàn)即電氣誤差和函數(shù)誤差的測試系統(tǒng)進(jìn)行誤差分析，所得結(jié)論同樣適用于交軸誤差和線性誤差的測試系統(tǒng)。
4.1 電氣誤差測試系統(tǒng)的誤差分析
測量誤差一般分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)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(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。因此，實(shí)現(xiàn)精密測量必須要剔除含有粗差的壞值，盡可能地消除系統(tǒng)誤差，同時(shí)，進(jìn)行多次測量以削弱隨機(jī)誤差的影響。
由于隨機(jī)誤差的最重要的特性是具有抵償性。因此，在試驗(yàn)中凡是具有抵償性的誤差，原則上都可按隨機(jī)誤差來處理。值得一提的是，安裝誤差則是隨機(jī)誤差中不可輕估的部分。
4.1.1 系統(tǒng)誤差的分析
系統(tǒng)誤差在一般情況下是大小和方向有一定規(guī)律的誤差，其大小決定了系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。他主要來源于測試設(shè)備的精度。而系統(tǒng)不確定度則是僅僅估計(jì)其極限范圍的系統(tǒng)誤差，以e表示。
以在gbl024l-88旋轉(zhuǎn)變壓器通用技術(shù)條件中的xf型旋變發(fā)送機(jī)的電氣誤差試驗(yàn)線路為例來分析，其試驗(yàn)線路如圖1所示。
從圖1可見，系統(tǒng)不確定度涉及到的測試設(shè)備為角分度裝置、四臂敏數(shù)電橋及相敏指零儀。
角分度裝置的誤差根據(jù)gb10241的規(guī)
4.1.2隨機(jī)誤差韻分析
隨機(jī)誤差即偶然誤差或隨差，其****值與符號均無規(guī)律變化，且是具有抵償性的誤差。它的大小決定了系統(tǒng)的精密度，也即是常說的重復(fù)誤差。而它變化的極限范圍，則稱之為隨機(jī)不確定度，以λ表示。
從電氣誤差測試系統(tǒng)圖中，可看出影響隨機(jī)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(shù)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(tǒng)不確定度和隨機(jī)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(yán)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(yán)格的場合，分別加以計(jì)算為
從上述分析的結(jié)果來看，gb10241電氣誤差的零級品為3’。因此，通用技術(shù)條件中規(guī)定的設(shè)備儀器等測試系統(tǒng)是符合上述要求的，即其檢測結(jié)果是可靠的。
應(yīng)注意到，gb10241又規(guī)定在鑒定試驗(yàn)和周期試驗(yàn)時(shí)，各項(xiàng)環(huán)境條件試驗(yàn)后電氣誤差的允許增大值應(yīng)比規(guī)定值增大1’(除強(qiáng)沖擊外)，也即60”。當(dāng)電氣誤差在零級品極限，即使電機(jī)在鑒定試驗(yàn)和周期試驗(yàn)后電氣誤差增大不多時(shí)，此允許增大值就與測試系統(tǒng)的隨機(jī)不確定度大致相當(dāng)了。要想保證鑒定試驗(yàn)和周期試驗(yàn)結(jié)論的科學(xué)性與可靠性，必須盡量減少返零誤差及安裝誤差。當(dāng)返零誤差在10”、安裝誤差在15”的情況下，隨機(jī)不確定度即為21”，此時(shí)鑒定試驗(yàn)和周期試驗(yàn)的檢測結(jié)果才可靠。
4．2函數(shù)誤差測試系統(tǒng)誤差的分析。
函數(shù)誤差測試系統(tǒng)的誤差分析與電氣誤差測試系統(tǒng)誤差分析相似，不同的僅是其推導(dǎo)公式不同。在gb10241旋轉(zhuǎn)變壓器的通用技術(shù)條件中，其測試線路如圖2所示(以xz正余弦旋變?yōu)槔?。
圖2函數(shù)誤差試驗(yàn)線路
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