路径: 主页 > GB/T > 第183页 > GB/T 18271.2-2017 | 标准编号 | GB/T 18271.2-2017 (GB/T18271.2-2017) | | 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2部分：参比条件下的试验 | | 英文名称 | Process measurement and control devices -- General methods and procedures for evaluating performance -- Part 2: Tests under reference conditions | | 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 | 22,246 | | 发布日期 | 2017-07-12 | | 实施日期 | 2018-02-01 | | 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 18271.2-2017
Process measurement and control devices--General methods and procedures for evaluating performance--Part 2: Tests under reference conditions
ICS 25.040.40
N10
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 18271.2-2000
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)
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
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 与准确度有关的因素 3
4.1 试验程序和有关事项 3
4.2 确定死区的特定试验程序和有关事项 8
5 动态特性 8
5.1 总则 8
5.2 通用试验程序和有关事项 9
5.3 频率响应 9
5.4 阶跃响应 10
6 功能特性 12
6.1 总则 12
6.2 电动装置的输入电阻 12
6.3 电动装置的绝缘 12
6.4 功耗 13
6.5 直流输出装置的输出纹波 13
6.6 气动装置的气流量特性 13
6.7 范围下限值和量程的调整极限 15
6.8 切换差 15
7 漂移 16
7.1 始动漂移 16
7.2 长期漂移 16
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2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 18271.2-2000《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》,与GB/T 18271.2-2000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”“可调性”“瞬时过冲”“意外事件”和定义(2000年版的3.1、
3.6、3.15、3.21、3.22);
---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”“阶跃响应时间”的定义(见3.10、3.16;2000年版的3.12、3.19);
---增加了术语“型式试验”“性能评定”“例行试验”和“抽样试验”和定义(见3.19~3.22);
---表1、表2中增加了 “全性能试验”和“简化试验”的分类(见表1、表2);
---修改了图6典型的气流量特性曲线(见2000年版的图6);
---长期漂移中增加了验证单向漂移或随机漂移的要求(见7.2)。
本部分使用翻译法等同采用IEC 61298-2:2008《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》。
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 4793.1-2007 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第1部分:通用要求
(IEC 61010-1:2001,IDT)
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 18271.2-2000。
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
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。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有专门规定的产品标准进行试验。
GB/T 18271的本部分论述了在参比条件下进行的试验。
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 18271.1-2017 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)
IEC 60050-300 国际电工术语(IEV) 电工电子测量和测量仪表(由311、312、313和314部分组
IEC 61010-1 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第1部分:通用要求(Safetyrequire-
ments)
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域。
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1:准确度的定义见GB/T 2900.77-2008,定义311-06-08。
注2:术语不准确度有时候也指被测准确度,不应使用此术语。
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
不一致性 non-conformity
校正曲线与指定特性曲线(可能是直线,对数曲线,抛物线等)的接近度。
注:不一致性不包括回差。
3.9
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。
3.10
不重复性 non-repeatablility
重复性的偏差。
注:重复性的定义见GB/T 2900.77-2008,定义311-06-06。
3.11
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。
3.12
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。
3.13
时滞 deadtime
从输入变量产生变化的瞬间起,至输出变量开始变化的瞬间为止的时间间隔(见GB/T 2900.56-
2008,图5)。
[GB/T 2900.56-2008,定义351-28-41]
3.14
上升时间 risetime
在阶跃响应中,从由零开始的输出信号达到最终稳态值规定的小百分数(例如10%)的瞬间起,至
第一次达到该最终稳态值的规定大百分数(例如90%)的瞬间为止的时间间隔(见 GB/T 2900.56-
2008,图3)。
3.15
建立时间 settingtime
从输入信号的阶跃变化起,到由此产生的输出信号的变化偏离其最终稳态值不超过规定允差的瞬
间为止的时间间隔(见GB/T 2900.56-2008,图3)。本标准采用的允差为1%。
[GB/T 2900.56-2008,定义351-24-29]
3.16
阶跃响应时间 stepresponsetime
从输入变量发生阶跃变化的瞬间起,到输出变量第一次达到最终稳态值与初始稳态值之差的规定
百分数的瞬间的时间间隔(见IEC 60050-351,图3)。本标准采用的规定百分数为90%。
[GB/T 2900.56-2008,定义351-24-28]
3.17
时间常数 timeconstant
由输入变量的阶跃变化引起的一阶线性系统的输出完成总变化的63.2%所需的时间。
[GB/T 2900.56-2008,定义351-24-24]
3.18
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。
3.19
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。
3.20
确定装置在各种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者用户的
要求相比对的全性能试验。
3.21
例行试验 routinetest
在制造期间或制造完成后为检测装置是否符合特定标准而对每一台装置进行的简化试验。
3.22
抽样试验 sampletest
用来检查装置规定特性的简化试验。
4 与准确度有关的因素
4.1 试验程序和有关事项
4.1.1 试验范围的选择
对于具有切换范围或刻度盘设定(例如,增益)的被试装置,应在各个范围和设定值上重复试验。如
果被试装置是经过校准的,则进行第一组试验时应不做任何调整。
4.1.1.1 准则
测量时装置应在最少数量的校准设定值下工作。这是根据试验大纲要求确定装置在各种规定工作
设定值下的性能所必需的(见GB/T 18271.1-2017的第5章)。
对量程和范围下限值实际可调的装置进行测试时,试验量可能会大得难以进行。在这种情况下,应
先进行初步的试验,以确定改变量程和范围下限值对被测特性的影响。在能够从少量的试验中可靠地
推导出装置特性的情况下,就能够删除试验大纲规定的某些试验。例如,只要量程保持不变,选择范围
上、下限值就不会对回差造成显著影响,因而往往可以从单一量程设定值的多次测量中断定同量程不同
范围的回差。
但试验报告应指明每一个调整设定的被测参数相关值,以便能参照装置的同一个调整值确定不准
确度,回差等各种数值。
4.1.1.2 量程和范围下限值调整的设定
除试验大纲另有规定外,对与准确度有关的因素进行试验时,调整应设定在下列A、B、C和D四个
设定值上,当量程和/或范围下限值调整除了做制造允差的调整外,还可做进一步调整时,应按表1进行
调整。
注:有关动态性能、功能特性和漂移方面的试验,请参阅本标准的相应条文。
表1 量程和范围下限值调整的设定
试验类别 可调量程 零点下降和(或)零点提升
全性能试验
性能评定
型式试验
A B
简化试验
例行试验
抽样试验
C D
设定A:量程调整设定在制造商规定的最大值和最小值及一个中间值上。
设定B:通常只在无零点下降或提升的一个范围下限值上进行试验,但如果影响较显著,则可能需
要在最大和最小设定值上做进一步试验。
设定C:除试验大纲另有规定外,量程应是制造商设定的值。
设定D:除试验大纲另有规定外,范围下限值应是制造商设定的值。
4.1.2 预调循环
记录观察值之前,被试装置应经过预调(见GB/T 18271.1-2017的7.12),并在每个方向上做三次
全范围行程的运行。
4.1.3 测量循环和试验点的数量
应验证被试装置在整个范围内增大和减小数值时的性能。
考虑到GB/T 18271.1-2017的5.2中所列出的经济方面的因素,测量循环和试验点的数量应尽可
能最少。试验点的数量和位置应与试验的类型、要求的准确度以及被评定的特性相协调。
每一个预定试验点其上升和下降试验点的数量应相同,0%和100%除外,这两个点只在向下行程
或向上行程移动时才能达到。
测量循环的数量和试验点的数量取决于所考虑试验的类型。除特殊类型的装置另有规定外,其数
量和位置见表2的规定。
4.1.4 具有数字输入或输出情况下的附加试验
为保证协议符合国际标准(例如RS232,IEEE488)或者完全由被试装置供货方规定的协议,应经
过试验验证。通过试验确认被试装置在参比条件下能按协议规定正常工作,无误差(或在供货方规定的
误差率之内)。应确定逻辑 “1”和“0”的电平,还应对显示误差(数字段缺损等)、亮度、对比度以及亮度/
对比度消失前的视角作相应的试验。应记录更新率并附显示(准确度)误差。
4.1.5 测量程序
首先应测量输入量程0%后面的第一个有效标度值(例如输入量程的10%,见表2)。
试验开始时先产生一个相当于范围下限值的输入信号,然后将此输入信号缓慢增大(无过冲)达到
第一个试验点,适当稳定一段时间后记录输入和输出信号的相应值。
然后使输入信号缓慢增大(无过冲)达到下一个试验点的值,稳定一段时间后记录输出信号的相
应值。
在每一个预定值上重复上述过程,直至达到输入量程的100%。在此点上测量以后,缓慢的将输入
信号降低到100%输入量程下的一个试验值,再依次降至其他每一个值,直到降低至输入量程的0%,从
而闭合一个测量循环。
表2 测量循环与试验点的数量和试验点的位置
测试的种类 试验循环数量 试验点数量 试验点的位置(输入量程的%)
全性能试验
性能评定
型式试验
3或5
6 0-20-40-60-80-100
11 0-10-20-30-40-50-60-70-80-90-100
简化试验
例行试验
抽样试验
1 5 0-25-50-75-100
4.1.6 被测值的处理
记录上行程和下行程各试验点上取得的输出信号值与相应的理想值之差作为输出误差。
输出误差一般应以理想输出量程的百分数表示。而有些装置(例如记录仪、增益可调的装置)则以
标称输入量程的百分数表示更为便利(见 GB/T 18271.1-2017的7.16)。
对于每一个试验点,应从连续循环中分别获取的上行程和下行程误差的读数求出上行程及下行程
的平均值,再从这些平均值中得出该试验点的平均值。
将由此获得的所有误差值列表(见表3),平均值以图形表示(见图1)。
4.1.7 确定与准确度有关的因素
由于测量次数有限(见4.1.3),因此应以简单的数学方法而不采用统计学方法处理误差,确定与准
确度有关的因素。下列条文对不同的处理方法做了说明。
4.1.7.1 不准确度
确定不准确度的方法是从表3中分别选择任一试验循环中增大或减小输入时任一被测值对理想值
的最大正和负偏差,并以理想输出量程的百分数表示并列入报告。
4.1.7.2 测量误差
确定测量误差的方法是从表3的平均上行程误差和平均下行程误差中选择偏离最大的正或负数值。
4.1.7.3 非线性
对于输入/输出为线性关系的装置,可根据相应上行程和下行程平均误差的总平均值绘制出曲线,
根据此曲线确定非线性(见表3和图1)。
平均曲线与选定直线之间的最大正或负偏差以理想输出量程的百分数表示,即是非线性,其与死区
和回差无关。
a) 端基非线性
画一条在范围上限值和范围下限值上与平均校准曲线相吻合的直线就可以确定端基非线性。
注:对于在工厂内进行校准并在现场进行调整的情况下,只有端基非线性具有实际意义。有时也可采用其他
非线性表示方法。
b) 独立非线性
在平均曲线上画一条直线,使最大偏差为最小时,就可以确定独立非线性。此直线不必是水平
的或通过平均校准曲线的端点。
c) 零基非线性
画一条直线,在范围下限值(零点)上与平均校准曲线相吻合并使最大偏差为最小时,就可以确
定零基非线性。
表3 典型装置误差表
① 独立非线性=+0.2%
② 端基非线性=-0.28%
③ 零基非线性=±0.22%
图1 误差曲线
4.1.7.4 不一致性
输入/输出为非线性关系(例如对数、平方根等)的装置可采用术语“不一致性”(端基不一致性、独立
不一致性和零基不一致性)。
不一致性采用与非线性相同的程序确定和表示。
4.1.7.5 回差
回差是同一试验点上任何一个试验循环中相邻的上行程输出与下行程输出之差,可直接从表3所
示的偏差值中确定。
从全部试验循环中观察到的最大值以理想输出量程的百分数表示,并作为“回差”列入试验报告。
如有需要,从给定试验点相应回差值中减去死区值就可确定滞环误差,其最大值可以按理想输出量程的
百分数表示,并作为“滞环误差”列入试验报告。
注:死区可通过4.2.2所述的常规死区试验方法加以确定。
4.1.7.6 不重复性
不重复性是在相同的工作条件下,以相同的输入值从一个方向做全范围移动时在短时间内对输出
做多次连续测量取得的极限值之间的代数差。
不重复性通常以理想输出量程的百分数表示,且不包括回差。
不重复性直接从表3中确定。分别考虑上行程曲线和下行程曲线,观察任何一个输入值的各个输
出值之间以理想输出量程的百分数表示的最大差。从上行程值或下行程值中得出的最大值就作为不重
复性列入试验报告。
4.1.8 测量结果的表示方法
试验期间取得的测量结果应该与表3和图1相对应的图表表示,并列入试验报告。
不准确度,或测......
|