检测系统的测试误差及对仪器设备的要求(续完)

钱存悦  (西安微电机研究所)

 

4 旋转变压器测试系统误差分析

 

    旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。它主要用于三角运算、座标变换和角度数据传输系统，也可用在角度一数字转换装置中。一般来讲，由旋转变压器组成的系统精度比控制式自整角机高。

 

    本文对旋转变压器的精度试验即电气误差和函数误差的测试系统进行误差分析，所得结论同样适用于交轴误差和线性误差的测试系统。

 

4.1  电气误差测试系统的误差分析

 

    测量误差一般分为系统误差、随机误差及过失误差。而过失误差是必须剔除的。这样，需分析的误差仅为系统误差和随机误差。因此，实现精密测量必须要剔除含有粗差的坏值，尽可能地消除系统误差，同时，进行多次测量以削弱随机误差的影响。

 

    由于随机误差的最重要的特性是具有抵偿性。因此，在试验中凡是具有抵偿性的误差，原则上都可按随机误差来处理。值得一提的是，安装误差则是随机误差中不可轻估的部分。

 

4.1.1  系统误差的分析

 

    系统误差在一般情况下是大小和方向有一定规律的误差，其大小决定了系统的准确度。他主要来源于测试设备的精度。而系统不确定度则是仅仅估计其极限范围的系统误差，以e表示。

    以在gbl024l-88旋转变压器通用技术条件中的xf型旋变发送机的电气误差试验线路为例来分析，其试验线路如图1所示。

 

    从图1可见，系统不确定度涉及到的测试设备为角分度装置、四臂敏数电桥及相敏指零仪。

 

    角分度装置的误差根据gb10241的规

4.1.2随机误差韵分析

 

    随机误差即偶然误差或随差，其****值与符号均无规律变化，且是具有抵偿性的误差。它的大小决定了系统的精密度，也即是常说的重复误差。而它变化的极限范围，则称之为随机不确定度，以λ表示。

 

    从电气误差测试系统图中，可看出影响随机不确度的因素有角分度装置的分辨率λ1，相敏指零仪的分辨率λ2，四臂函数电桥的分辨率λ3，安装误差λ4，返零误差λ5。

4.1.3综合极限误差

 

    综合极限误差即系统不确定度和随机不确定度的合成，其合成方法有三种，即****值之和法、方和根法和广义方和根法。在要求严格的场合下采用****值之和法。方和根法一般使用在要求不太严格的场合，分别加以计算为

    从上述分析的结果来看，gb10241电气误差的零级品为3’。因此，通用技术条件中规定的设备仪器等测试系统是符合上述要求的，即其检测结果是可靠的。

 

    应注意到，gb10241又规定在鉴定试验和周期试验时，各项环境条件试验后电气误差的允许增大值应比规定值增大1’(除强冲击外)，也即60”。当电气误差在零级品极限，即使电机在鉴定试验和周期试验后电气误差增大不多时，此允许增大值就与测试系统的随机不确定度大致相当了。要想保证鉴定试验和周期试验结论的科学性与可靠性，必须尽量减少返零误差及安装误差。当返零误差在10”、安装误差在15”的情况下，随机不确定度即为21”，此时鉴定试验和周期试验的检测结果才可靠。

 

4．2函数误差测试系统误差的分析。

 

    函数误差测试系统的误差分析与电气误差测试系统误差分析相似，不同的仅是其推导公式不同。在gb10241旋转变压器的通用技术条件中，其测试线路如图2所示(以xz正余弦旋变为例)。

 

    图2函数误差试验线路