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| 标准编号 | GB/T 18271.1-2017 (GB/T18271.1-2017) | | 中文名称 | 过程测量和控制装置 通用性能评定方法和程序 第1部分：总则 | | 英文名称 | Process measurement and control devices -- General methods and procedures for evaluating performance -- Part 1: General considerations | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | N10 | | 国际标准分类 | 25.040.40 | | 字数估计 | 14,120 | | 发布日期 | 2017-07-12 | | 实施日期 | 2018-02-01 | | 起草单位 | 上海工业自动化仪表研究院、重庆工业自动化仪表研究所、西南大学、上海自动化仪表股份有限公司 | | 归口单位 | 全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC 124) | | 提出机构 | 中国机械工业联合会 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 18271.1-2017
Process measurement and control devices--General methods and procedures for evaluating performance--Part 1: General considerations
ICS 25.040.40
N10
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 18271.1-2000
过程测量和控制装置
通用性能评定方法和程序
第1部分:总则
(IEC 61298-1:2008,IDT)
2017-07-12发布
2018-02-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
前言
GB/T 18271《过程测量和控制装置 通用性能评定方法和程序》目前计划发布如下部分:
---第1部分:总则;
---第2部分:参比条件下的试验;
---第3部分:影响量影响的试验;
---第4部分:评定报告的内容。
本部分为GB/T 18271的第1部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分代替GB/T 18271.1-2000《过程测量和控制装置 通用性能评定方法和程序 第1部分:
总则》,与GB/T 18271.1-2000相比,主要技术变化如下:
---更新了规范性引用文件,以GB/T 2900.56-2008代替GB/T 17212-1998(见第2章,2000年
版的第2章);
---删除了术语“被试装置”“设定点”“不一致性”“可调性”“时滞”“上升时间”“建立时间”“阶跃响
应时间”“时间常数”和“瞬时过冲”和定义(见2000年版的3.1、3.6、3.15~3.21);
---将术语“最大测量误差”调整为“测量误差”(见3.7;2000年版的3.9);
---修改了术语“不重复性”的定义(见3.9;2000年版的3.12);
---增加了术语“型式试验”和定义(见3.14);
---增加了有关试验的再现性和试验结果的可比性的概述(见5.3);
---删除了负载条件中关于额定值的内容(见2000年版的6.3.1);
---增加了气动装置负载内容中对压力限制的要求(见6.3);
---删除了试验顺序中“每一组试验前都应校验被试装置的校准值,并列入报告”的要求
(见2000年版的7.7);
---删除了参考文献(见2000年版的附录A)。
本部分使用翻译法等同采用IEC 61298-1:2008《过程测量和控制装置 通用性能评定方法和程序
第1部分:总则》。
与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:
---GB/T 2900.79-2008 电工术语 电工电子测量和仪器仪表 第3部分:电测量仪器仪表的
类型[IEC 60050(300-313):2001,IDT]
---GB/T 2900.89-2012 电工术语 电工电子测量和仪器仪表 第2部分:电测量的通用术语
[IEC 60050(300-312):2001,IDT]
---GB/T 2900.90-2012 电工术语 电工电子测量和仪器仪表 第4部分:各类仪表的特殊术
语 [IEC 60050(300-314):2001,IDT]
---GB/T 3101-1993 有关量、单位和符号的一般原则(ISO 31-0:1992,EQV)
---GB/T 3102(所有部分) 量和单位 [ISO 31(所有部分)]。
本部分由中国机械工业联合会提出。
本部分由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。
本部分起草单位:上海工业自动化仪表研究院、重庆工业自动化仪表研究所、西南大学、上海自动化
仪表股份有限公司。
本部分主要起草人:王嘉宁、刘琴、周雪莲、倪敏。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB/T 18271.1-2000。
过程测量和控制装置
通用性能评定方法和程序
第1部分:总则
1 范围
GB/T 18271规定了对过程测量和控制装置进行功能和性能特性试验以及编写试验报告的通用方
法和程序。GB/T 18271规定的试验方法和程序适用于任何一种试验或任何一类过程测量和控制装
置。这些试验适用于任何具有特定输入输出变量,且输入输出变量之间具有特定关系(传递函数)的过
程测量和控制装置,包括模拟装置和数字装置。对于需要做特殊试验项目的装置,宜按照GB/T 18271
并结合对此类特殊试验项目专门规定的产品标准进行试验。
GB/T 18271的本部分论述了适用于GB/T 18271所有部分的一般原则。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2900.56-2008 电工术语 控制技术(IEC 60050-351:2006,IDT)
GB/T 2900.77-2008 电工术语 电工电子测量和仪器仪表 第1部分:测量的通用术语
[IEC 60050(300-311):2001,IDT]
GB/T 18271.2-2017 过程测量和控制装置 通用性能评定方法和程序 第2部分:参比条件下
的试验(IEC 61298-2:2008,IDT)
GB/T 18271.4-2017 过程测量和控制装置 通用性能评定方法和程序 第4部分:评定报告的
内容(IEC 61298-4:2008,IDT)
ISO 31(所有部分) 量和单位 (Quantitiesandunits)
GB/T 2900.56-2008、GB/T 2900.77-2008和IEC 60050(300)界定的以及下列术语和定义适用
于本文件。
3.1
变量 variable
其值可变且通常可测出的量或状态(例如温度、流量、速度、信号等)。
注:改写GB/T 2900.56-2008,定义351-21-01。
3.2
信号 signal
用一个或多个参数表示一个或多个变量信息的物理变量。
注:改写GB/T 2900.56-2008,定义351-21-51。
3.3
范围 range
所研究的量的上、下限所限定的数值区间。
注:改写GB/T 2900.56-2008,定义351-27-11。
3.4
量程 span
测量范围上限和下限的代数差。
[GB/T 2900.77-2008,定义311-03-13]
3.5
不准确度 inaccuracy
在规定的条件下,按规定程序测试一个装置时所观察到的偏离规定特性曲线的最大正偏差和负
偏差。
注:准确度的定义见GB/T 2900.77-2008,定义311-06-08。
3.6
误差 error
被测变量的示值与比对值之间的代数差。
注1:改写GB/T 2900.56-2008,定义351-27-04。
注2:当示值大于比对值时,误差为正值。误差一般以相应理想量程的百分数表示。
3.7
测量误差 measurederror
每一测量点上上行程或下行程平均值的最大正或负误差。
3.8
非线性 non-linearity
线性度的偏差。
注1:线性度的定义见GB/T 2900.77-2008,定义311-06-05。
注2:非线性不包括回差。
3.9
不重复性 non-repeatability
重复性的偏差。
注:重复性的定义见GB/T 2900.77-2008,定义311-06-06。
3.10
回差 hysteresis
装置或仪表依据施加输入值的方向顺序给出对应于其输入值的不同输出值的特性。
注:改写GB/T 2900.56-2008,定义351-24-15。
3.11
死区 deadband
输入变量的变化不引起输出变量有任何可察觉变化的有限数值区间。
注:改写GB/T 2900.56-2008,定义351-24-14。
3.12
意外事件 unexpectedevent
评定期间发生的需要由制造商修复的装置破损、工作失效、异常或意外损坏。
3.13
试验程序 testprocedure
评定开始之前,由制造商、试验机构与买方/用户间商定的有关将要进行的试验和每项试验的条件
的说明。
3.14
型式试验 typetest
为证明设计符合某一规范的要求,在按某种设计制造的一台或数台装置上进行的试验。
注:型式试验原则上仅适用于样机。通常不对成批生产的所有装置逐台重复试验。
4 试验分类
本标准所规定的试验可分成两类:
a) 全性能试验:
包括性能评定和型式试验,以确定装置在任何可能的工作条件下的性能,以便与制造商给出或规定
的装置性能规范或用户的要求相比对。
b) 简化试验:
包括从全性能试验项目中选择一部分试验项目来检验装置的规定特性(例如,在交货前对所有装置
进行的例行试验或对装置作随机抽样试验)。
不进行全范围试验的场合,应在与该试验有关的所有报告中注明,并说明理由(例如,经济原因,与
特定应用无关或装置失效)。与规定的试验程序不一致之处亦应在试验报告中说明。
开始试验之前,根据本标准制定的试验大纲应征得试验机构、试验发起者/买方、供货方或制造商的
同意。由于本标准属于通用性标准这一特性,本标准列出的试验项目对于具有特殊要求的装置而言可
能范围过宽,也可能不够全面,在这种情况下,可以协商修改试验大纲。
试验结果的合格判据(例如,预期值或限定值)以及判断被试装置的质量和被试装置验收的依据完
全取决于今后对试验结果的使用情况,这不在本标准考虑范围之内。
5 一般准则
5.1 实际工作条件
最为理想的是在装置使用中可能遇到的各种工作条件下进行评定。但是要想在各种可能的组合工
作条件下评定装置的性能是不现实的。为此,本标准规定了一种标准试验程序,既适合于在实验室条件
下进行试验,又能获取足够的数据以预测装置的现场性能。只要采用少量的标准条件覆盖整个范围就
能简化试验过程,更便于在不同装置上进行的试验作相互比较。
5.2 经济方面
在选择试验程序及试验点和测量循环的数量时,应考虑使试验目的和相关试验结果与试验成本和
技术难度达到最佳平衡。试验应采用标准试验程序,如果因经济或其他原因而取消或简化了试验,应在
试验报告中加以说明。
5.3 试验的再现性和试验结果的可比性
为了使在不同时间和地点、由不同的操作人员在同一类型的不同装置上进行试验取得的结果具有
可比性,应认真确定试验程序和试验方法,且所确定的试验程序和方法应具有再现性,尤其应满足下列
要求。
5.3.1 试验方法的标准化
评定开始之前首先应确定评定时的试验方法,在可能的情况下所确定的方法应与标准试验方法一
致。若与标准试验方法有不一致之处应在试验报告中说明。
5.3.2 影响因素
试验期间,应检查所有可能影响被试装置性能的因素并尽可能使其保持不变(特定被试条件除外)。
5.3.3 试验方法的文件化
试验报告应指明评定依据的标准或引用标准,说明试验条件以及评定期间出现的任何与规定条件
不一致之处(评定报告的格式见 GB/T 18271.4-2017)。
5.4 试验结果的处理
由于经济方面的原因(见5.2),每一项试验的测量次数经常被减少到最低程度,因而从统计学的角
度来看是没有意义的。这样就不能按统计学方法而应以常规的方法来处理试验结果,从中获取有价值
的信息。
因此,鉴于被试装置特性参数(例如,不准确度、回差、不重复性、死区等)的一般性质,其应以被测值
与约定真值之间的最大(正或负)差值进行计算,某些取平均值的量(例如,测量误差、非线性)作为例外。
5.5 试验结果不受其他试验的影响
试验结果应不受先前试验的影响。
6 试验和样品的一般条件
6.1 试验环境条件
试验应在表1规定的环境条件下进行。
表1 试验环境条件
试验的大气条件
温度
相对湿度
大气压力
kPa
标准参比大气 20 65 101.3
推荐极限值 15~25 45~75 86~106
仲裁测量
20±2 65±5 86~106
23±2 50±5 86~106
a 适用于测量机械量、重量、压力及类似用途的装置。
b 适用于测量电量、温度、湿度及类似用途的装置。
试验值应在表1中列出的标准参比大气条件下修正。标准参比大气相当于通常由制造商确定的正
常参比工作条件。
注1:湿度没有修正系数。
如果在推荐的环境条件范围内测量不能令人满意,又未知将参数调整到标准大气条件的修正系数,
可以在表1中列出的a或b条件下或者制造商确定的其他参比工作条件下重复测量(仲裁测量)。
注2:将基本试验条件维持在规定的极限范围内可能需要特殊的设备。
6.1.1 试验测量环境条件的推荐限值
电磁场:如涉及,应规定数值。
试验期间环境温度的允许最大变化速率为1℃/10min,但不得超过3℃/h。
6.2 供源条件
6.2.1 参比值
该值由制造商规定。
6.2.2 允差
除了用户与制造商商定采用其他允差,应采用下列允差:
电源:
---额定电压:±1%;
---额定频率:±1%;
---谐波失真(交流电源):< 5%;
---纹波(直流电源):< 0.1%。
注:此允差不适用于有自备电源(如电池供电)的装置。电池供电装置的允差由用户与制造商协商确定。
气源:
---额定压力:±1%;
---气源温度:环境温度±2℃;
---供气湿度:露点至少低于装置本体温度10℃;
---含油含尘量:
油:小于重量的1×10-6;
尘:无直径大于3μm尘粒。
流体源(供化学分析仪和流量计用):
---流量为制造商规定的最大与最小流量的平均值,温度应维持在适当温度的±2℃以内。
6.3 负载条件
评定中负载值应为:
a) 电动装置:
---制造商规定的最小负载条件;
---制造商规定的最大负载条件。
b) 气动装置:
除制造商另有规定和(或)按有关标准的规定执行外,正常工作时输出连接小型容器的装置应
以一根内径4mm,长8m的刚性管子接至20cm3 的容器。流量和压力应限制在装置的规定
极限范围内。
特殊装置(例如,定位器)可以要求其他能代表典型工作条件的负载容器。
6.4 安装位置
按制造商的安装说明,以一种规定的正常位置安装被试装置,允许误差为±3°以内。
在可能的情况下应使用随装置提供的安装支架。
装置应盖上所有盖板。
6.5 外界振动
装置的安装应能避免装置在试验期间受到外界振动的影响。
6.6 外界机械制约
除了制造商推荐的安装件之外,不应有其他外部机械制约存在。电气和管道应采用柔性方式连接。
6.7 样品的选择
6.7.1 准则
在选择被试装置时应考虑5.2提及的准则(经济方面的因素)。
对一批装置中的一台样品进行测量的试验,为使测量结果具有良好的近似性并对整批装置都有效,
所选择的样品应是其原始批装置中具有代表性的。
抽样方案和选择样品的准则取决于并应符合试验目的和试验类型。
6.7.2 选择程序
选择被试装置的方式应由制造商与买方依据下列相关试验类型协商决定:
a) 性能评定和型式试验:
---这些试验仅测量一台装置,这台装置可以从生产线上抽取,也可以从制造商仓库中抽取;
---被试装置应该是典型产品,即不能经过特别挑选,也不能在交付前重新校准。
b) 例行试验:
---例行试验要在制造期间或制成后的每一台装置上进行,因此不必考虑选择程序;
---通过有关各方事先协商,可以采用特殊的抽样技术。
c) 抽样试验:
---抽样试验是由试验人员随机抽取若干有代表性的装置进行试验。抽样试验建议采用
IEC 60410所述的抽样方法。
6.8 被试装置的交付
被试装置应该在正常包装后连同附件以及说明书一起送往试验地。
6.9 识别和检查
装置送到试验地后应连同包装一起贮存在适合的环境条件下,直到试验大纲付诸实施之前再取出
进行调试。
目测装置和外包装在运输过程中是否受到损坏。试验报告应对包装是否适当,以及交付过程中发
现的装置缺陷等情况做出评价。
应以被试装置的标志或铭牌作为识别标记。
7 通用试验程序和有关事项
7.1 试验机构
承担试验的机构应经过主管基准试验的国家基准主管部门的认可。不可能实现认可的专业试验可
以例外,但这种情况应在试验报告中说明。
7.2 试验准备工作
开始试验之前应商定试验程序和在发生意外事件时所要采取的措施。试验人员首先应阅读装置的
说明书,然后根据制造商的说明书安装和调试装置。对于专用设备,通常可邀请供货方来调试。
如果试验大纲有要求,试验报告应对说明书做出评价。
7.3 参比测量设备的选择
7.3.1 准则
应选择市场上销售的性价比合理、能够正确测量(按准确度和可靠性)被试装置性能的测量仪表。
7.3.2 测量系统的不确定度
参比测量系统的额定准确度应高于被试装置的额定准确度。
试验用测量系统的不确定度应不超过被试装置规定误差限的1/4。
测量系 统 的 不 确 定 度 应 根 据 有 关 标 准 进 行 计 算,并 应 列 入 每 一 份 最 终 试 验 报 告
(见 GB/T 18271.4-2017)。
在已知测量系统不确定度的数值的情况下,应修正试验测量结果中由测量系统造成的不确定度。
注:在使用以量程百分数表示规定不准确度的测量仪表时,若使用规定不准确度为量程的±0.1%的仪表测量被试
装置的输出,而此输出信号仅为参比测量仪表标度的1/3,则所用仪表有效范围内的实际不准确度可达
±0.3%,因而可能是不适用于许多场合。
7.3.3 溯源性
应按国家基准主管部门的要求,对照有相应国家基准可追溯的仪表或程序定期对测量仪表进行校
准和检定。
7.4 输入变量的质量
输入变量信号应不含任何可能会显著影响试验结果的无关噪声。
在不能消除噪声和(或)振动的情况下,应设法将其影响减到最低程度。
例如,在流量试验中,为使测量结果具有可靠的准确度和重复性,每一种流量就可能需要测量数次。
7.5 轻敲
只有在试验大纲有要求时,才能轻敲或振动被试装置。试验大纲可要求有轻敲与不轻敲被试装置
的试验以确定其影响。
7.6 交付时的校准校验
除装置交付前未作校准而需由用户自行校准外,在装置送达试验地时,试验人员应校验装置的输
入-输出特性(只需进行一个测量循环)。此后若不发生异常情况,不得改变校准值(见7.7)。
7.7 试验顺序
应设计好试验的顺序,将可能对被试装置的性能产生不可逆转影响的试验以及可能具有破坏性的
试验(例如,振动、加速寿命、过范围或过电压等试验)放在最后进行。
如果出现意外情况,与供货方和用户协商后,可重新校准被试装置再继续进行试验(见5.5)。
7.8 每一组测量的中断和持续时间
为避免由于被试装置的不稳定性造成的中、长期影响或者由于环境条件发生明显变化带来的影响,
每一组测量都应在最短的合理时间内完成,不得中断(见5.3.2)。
7.9 试验期间的异常情况和故障
7.9.1 总则
试验期间,如果被试装置发生意外事件、性能异常或故障,试验人员应在试验报告中做出记录,并写
明有关原因及所采取的措施。
7.9.2 程序
对于性能评定和型式试验,试验人员若有能力可按照说明书自行修理,也可请制造商处理。如果修
理后装置还存在其他异常情况或故障,则应同制造商和用户协商后才能采取相应措施。计划的试验应
中断,只有未受异常情况影响的试验结果才有效。
对于例行试验和抽样试验,出故障的装置应在修理后继续接受试验,或者根据有关此类试验的商定
程序加以剔除(见7.2)。
7.10 测试的重新开始
试验中断后,应根据试验准则和所发生故障或异常的具体情况考虑试验是继续进行还是重新开始。
在排除故障修复后重新开始评定的情况下,建议从头开始重新测量,因为在故障发生之前,原先所
进行的测量可能已经受到逐步形成的故障的影响。
如果异常情况或故障是由于对被试装置处置不当引起的,就不应将原先的测量结果列入试验报告。
7.11 调整器的设定
被试装置上所有滤波器和阻尼调整器虽不属于试验对象但可能影响试验的进程,因此,应根据试验
大纲或制造商使用说明书的规定加以设定,或将可能产生的影响降至最低程度。
关于特定试验中上述调整器的设定见GB/T 18271.2-2017所述。
7.12 预调
7.12.1 准则
被试装置应经过预调,使其运行足够长时间后温度达到稳定状态。
注:该段时间为被试装置的质量与散失能量的函数。
7.12.2 程序
对被试装置接通电源,给予足够时间使其工作温度达到稳定。试验大纲若对此时间的长短未提出
任何建议,则应根据上述准则加以确定,但不能短于30min。
还应让被试装置的相关测试设备的温度稳定。
7.13 范围下限值和量程的校准调整
如果提供的装置未经校准,但装置上装有校准调整器(例如,范围下限值和量程调整机构),应在试
验开始之前根据制造商使用说明书加以设定,以后只有在校准值显著偏离制造商技术规范时才重做调
整。调整情况应在评定报告中说明。
7.14 工作条件和设定值的恒定
除了开展特定试验的工作条件需要改变外,其他工作条件和设定值均应保持参比条件。
7.15 输入/输出变量的关系
7.15.1 准则
为输入变量或输出变量(选其中不确定度较高的一种变量)指定预定值,同时测量另一变量的对应
值,以此确定输入/输出的关系。装置的输出信号可以包含由数字显示也可由模拟显示的指示。
注:宜给较难测量或设定(即不确定度较高)的变量指定预测值。
7.15.2 程序
通常,确定输入/输出关系的方法是在输入变量范围内为其指定预定值,然后测量对应的输出信号。......
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