您好,欢迎来到三六零分类信息网!老站,搜索引擎当天收录,欢迎发信息
免费发信息

设计流量积算仪时需注意的几个问题

2024/5/3 4:58:40发布6次查看
流量积算仪(或显示)仪是一种多参量综合计算的仪表,z终结果的准确度是备环节的综合误萋本文就多次浮点运算、温度、压力测量回路、采样周期的选取等方面分析产生误差的原因,以便在设计时引起注意。
1引言
流量积算(或显示)仪是将输入的流量信号(电流、电压、脉冲等)通过计算机电路采集、转换、运算后,以数字形式,按设定的单位显示。流量积算(或显示)仪是多参量综合计算的仪表,z终结果的准确度是各环节误差的合成,是一个综合的误差,本文仅就该仪表容易产生误差的的几个问题进行分析,以便在设计时引起注意。
2容易产生误差的的几个问题
2.1浮点运算在多次(加法)运算后产生误差
流量积算仪的累计流量(或称作累计使用量),是一种重要的计算数据结果,它被用来作为双方贸易结算的依据,数据准确度直接影响双方利益。累计流量的获得是由n个单位时间流量累加所得的。在实际应用中,会出现累加流量(有效)值比较大而单位时间流量值相对比较小,因此在进行浮点加法时(大部分的数据中处理都采取此方式),如果浮点数有效位不够长,在进行多次的一个大数与一个小数相加后,会产生较大误差。此时由于浮点数运算加法对阶过程的问题就显现出来。
浮点数作加法运算时,有一个对阶过程(对齐小数点)。由于浮点数的有效长度(位数)所限,每次作加法运算时,求和过程中尾数的取舍会产生误差。
尤其当两个数相加时一个数比较大、另一个比较小时会产生求和计算误差。当多次运算后,误差会比较大。在某些场合会带来准确度的损失。
一般浮点数a由底数a与指数e两部分组成。底数组成数字的有效位数,指数组成该数的浮点数的大小。
浮点运算的加减法中必须对阶,即小数点的对位.在实际使用中,底数是有限长度,不可能无限长,例如取底数为8位。当一个大数和一个小数相加时,对阶求和后会产生掉数现象。严重时,较小的数会全部丢失。
智能流量积算仪的累积值是进行相当多次的累加求和结果,随着累积值的逐渐增大,其累加和的结果误差可能会逐渐增大。如每秒一次运算一个月后就会产生3600×24×30次的计算误差。如果每次求和有0.o005kg被舍掉。则一个月后会有:
0.0005×3600×24×30=1296kg
会产生有效位数4位的误差。这样大的误差在使用中是不能接受的。
为减小该误差,就必须增加浮点数的有效字长,但受硬件的限制字长不能无限增加。
到底增加多长才能满足要求?
一般如果已知累加误差w和累积次数n,就可求出单次误差δ。
根据上式δ必须不大于0.0000077(δ≤0.0000077),累加误差w就能满足设计要求。如取δ=0.0000001,即有8位小数,再加上整数位8位,共16位。也就是说,为保证在进行1296000次加法后,累加误差不会超过10,浮点数必须采用16位有效数字作为底数。
还可以采用分段运算的方法,即设立几个缓冲区,分几段累加运算。以保证累加值误差在设计误差之内。
2.2温度、压力测量回路的误差分析
在流量积算仪中温度、压力是影响测量结果的重要参量。温度、压力值为模拟信号,输入量一般为标准信号:0ma10ma、4ma一20ma,温度的输入量有时也为电阻值。而仪表内部的运算量为标准5号。
在信号的输入回路应对信号技术指标进行有效的控制,将电流/电压转换、电阻/电压转换以及模拟量/数字量的转换过程误差控制在技术指标规定的范围内。
以下先就电阻/电压转换来分析转换过程的技术指标控制。
假如a/d转换采用10位a/d器,其z小分辨率为1/1024,小于z小分辨率的值,计算机将无法测到。我们以z小分辨率的值作为z大偏移量参考值来求解各分量的z大偏差。
例如某电阻输入回路如图(1)所示:
下面仅就桥路电源电压温漂产生的误差对桥路输出的影响进行分析。
由以上分析可知当采用10位a/d时,输入回路的电压产生漂移须控制在146μv/℃以内就可满足设计误差要求。此电压可采用两级或多级稳压电路产生。
再就电流输入回路中输入电阻偏差引起误差分析如下。
例如某电路图如图2:
由此可知采用10位a/d时,i/v取样电阻值的z大误差应不大于0.1%。
2.3采样周期的选取引起的误差
流量积算仪现大都采用计算机作为数据处理器,因计算机对数据的采样和处理过程相对连续信号来讲为离散型的,如图(3)所示:
图4所取采样周期较短,因此频率特性的高频部分互不发生干涉。图5表示周期取得较大,所以高频部分互相发生干涉。这说明采样周期过大采样值就不能忠实地表示原来的信号。
由以上的图例可以得出这样的结论,用离散的采样周期(t。)对连续变化信号(周期为t)进行采样时,必须满足下列条件:
即采样定理。如不满足上式,则不能真实地反映被采集连续变化信号的全部信息,使被测量偏离真值。
3结论
流量积算仪在各种过程控制系统中已日益成为广泛使用的计量仪表,它的质量和准确度受到制造和使用双方的特别关切。文中对容易引起误差的几个问题进行分析,希望制造部门在设计时能引起重视。并通过不断地交流和研究使流量积算仪的质量不断提高。
该用户其它信息

VIP推荐

免费发布信息,免费发布B2B信息网站平台 - 三六零分类信息网 沪ICP备09012988号-2
企业名录