热工检测中的误差来源及修正方法
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摘要：本文主要介绍热工检测中主要的误差来源及常见的修正方法。
关键词：热工检测 误差来源 修正方法
在对被测物体的热工参数进行检测的过程中，由于检测方法的不完善；热工检测仪表本身材料、零部件、制造工艺上的缺陷使检测仪表不精确；检测过程中使用仪表的方法不当；检测者不良的读数习惯以及检测环境及条件的影响等原因，都将造成检测结果与被检测量值的真实值之间存在着一定的差值。即检测结果带来检测误差，使其检测数据失真。由于这种误差是按一定规律变化的，所以它总可归纳为一个或几个因素的函数。因此，只要找出产生误差的原因及其影响因素，可以引入相应的更正值进行修正，以便尽可能地减少或消除此项误差，使检测结果尽可能地接近被测真实值。
一、热工检测中的误差来源
（一）概述
在热工检测中，影响检测准确度的主要原因是检测仪表的基本误差和附加误差。
检测仪表的基本误差是仪表本身设计与制造等方面不完善而固有的误差，它的大小是由仪表精度等级来表示的。在检测时，仪表的精度将直接影响到检测的准确度。一般说来，仪表的精度等越高，检测准确度越高，但应注意的是，同等精度而量程不同的仪表，它们可能产生的最大绝对误差是不同的。因此，为了得到尽可能准确的检测结果，除了考虑仪表的精度等级影响外，还要尽可能选用合理的测量范围，以便提高仪表的检测精度。
检测仪表的附加误差是指在对热工参数进行检测时，由于周围环境的影响，检测方法不正确、仪表安装不当和操作人员的观察不准等原因而引起的误差。这种误差对检测结果所造成的影响是很难估计的。
（二）热工检测中的误差来源分析
1、环境条件引入的误差
例如仪表周围有强电磁场的干扰；环境温度变化超出仪表使用条件要求；被测介质对传感器有腐蚀作用而使其特性变化所引起的误差等等。
2、安装不当引入的误差
例如传感器安装的位置不当，插入深度不够，检测仪表倾斜（如动圈式仪表）而引入的误差。
3、绝缘强度变坏而引入的误差
例如热电偶测温时，热电偶的绝缘子、保护管和接线板有污垢或盐渣过多，致使热电极间、热电偶与炉壁间的绝缘不良。这不仅影响热电偶热电势的变化，而且还会引入交流干扰。
4、传感器的热惰性引起的误差
例如感温元件的热惰性，使仪表指示值落后于被测温度变化所引起的误差。
5、使用不当引入的误差
例如动圈仪表外接电阻配接不当，连接导线不正确，冷端补偿不完全等均会引入很大的误差。
在热工检测中，由于使用的仪表不同，检测的参数不同，检测所处的环境条件不同，对检测结果的影响是不一样的。
二、热工检测中误差的修正方法
提高热工检测装置的检测精度是所有设计者和使用者的重要任务。提高检测精度就意味着减小和消除检测误差，应从误差产生的原因，误差来源，误差规律以及误差对测量精度的影响等方面寻求提高精度的途径。对此，现代检测技术已提供了一系例行之有效的方法。
（一）降低和消除误差来源
降低和消除误差来源是提高热工检测装置精度的方法之一，这一方法可从以下两方面来考虑。
1、制造时采用成熟和先进的工艺
热工检测装置在制造时采用成熟和先进的生产工艺是减小和消除工具误差的有效方法。我们知道检测仪表的零部件和元器件是组成热工检测装置的物质基础，是产生检测误差的根源。特别是那些对误差影响较大的某些零件与元器件，它们的物理参数的偏差是造成检测误差的主要因素。采用各种方法控制这些物理参数，并提高它的稳定性是基本出发点。
2、对干扰进行防护
我们知道在热工检测装置的检测过程中，检测装置的内部、外部均存在各种干扰因素，一些干扰因素是通过元器件本身与外界因素的内在特性而起作用的。为减少这一误差，首先选择对外因反应小，即对干扰灵敏度低的材料和元器件，然后再进一步考虑减小和稳定外界干扰因素可能采用的有效办法。为减少干扰因素带来的影响，可采取一些防护措施。首先是减小外部干扰量或增大信号，以提高它们的比值，降低干扰对信号的影响。其次，改变信号的性质，避开干扰，提高信号的抗干扰能力。
（二）检测误差的校正
在进行热工检测过程中，由于所使用的检测设备，所采取的检测方法，对检测环境和条件的控制以及观察认识能力等都受到当前科学技术水平和人的生理条件的制约。因此不可能做到完美无缺，因而必然使检测结果受到歪曲，表现为检测结果与实际值之间存在一定的差值，这个差值就是检测误差。为了消除检测误差对检测结果的影响，使测量结果真实可靠，必须对检测误差进行校正，这里提到的检测误差的校正，主要是对检测过程中产生的系统误差的校正，渐变误差的消除途径及随机误差的统计处理和校正。
1、系统误差的校正方法
这里提到的对系统误差的校正，是指当在检测过程中出现系统误差时，如何从电路设计、检测方法和检测数据的处理等方面对误差进行修正。
（1）采用补偿法校正系统误差
在热工检测仪表的电路和传感器结构设计中，常选用在同一有害干扰变量作用下能产生误差相等而符号相反的零部件或元器件作为补偿元件。
（2）采用差动法校正系统误差
在热工检测仪表的结构设计中常采用差动法来补偿系统误差。因为相同的参数变换器（如电阻、电容、电感变换器）具有相同的参数和相同的温度系数。
（3）采用比值补偿法来校正系统误差
在热工检测仪表的测量电路中经常采用分压器及放大器。它们的变换系数总是与所用电阻元件电阻比值有关。
（4）采用检测数据的修正法校正系统误差
在使用热工检测仪表进行检测前先对检测传感器和显示仪表进行计量检定，经过计量检定后可以准确知道它的检测误差。
2、采用定期校准传感器和显示仪表来消除渐变的系统误差
渐变误差是变化比较缓慢的系统误差。它的变化与时间的关系不存在确定的函数关系，是难以预知的，并带有一定的随机性。
3、随机误差的统计处理
在热工检测中对随机误差进行统计处理的实质是将随机误差滤掉。可以用数字计算方法求出约定的实际值，或由模拟电路方式对检测结果滤掉高频随机分量，求其平均值。测量数据的统计处理是不能消除系统误差的，随机误差的数据处理是专门的技术问题，有参阅有关书籍。
参考文献：
[1]国家质检总局计量司、上海市计量测试技术研究院，《温度计量》；北京；《中国计量出版社》；2007
[2]刘常满；《热工检测技术》；北京；《中国计量出版社》；2005
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