>与GPS卫星有关的误差主要包括卫星的轨道误差和卫星钟的误差

1 卫星钟差

由于卫星的位置是时间的函数,因此,GPS的观测量均发精密测时为依据,而与卫星位置相对应的信息,是通过卫星信号的编码信息传送给接收机的。在GPS定位中,无论是码相位观测或是载波相位观测,均要求卫星钟与接收机时钟保持严格的同步。实际上,以尽管GPS卫星均设有高精度的原子钟(铷钟和铯钟),但是它们与理想的GPS时之间,仍存在着难以避免的偏差和漂移。这种偏差的总量约在1ms以内。

对于卫星钟的这种偏差,一般可由卫星的主控站,通过对卫星钟运行状态的连续监测确定,并通过卫星的导航电文提供给接收机。经钟差改正后,各卫星之间的同步差,即可保持在20ns以内。

在相对定位中,卫星钟差可通过观测量求差(或差分)的方法消除。

2卫星轨道偏差

估计与处理卫星的轨道偏差较为困难,其主要原因是,卫星在运行中要受到多种摄动力的复杂影响,而通过地面监测站,以难以充分可靠的测定这作用力,并掌握它们的作用规律,目前,卫星轨道信息是通过导航电文等到的。

应该说,卫星轨道误差是当前GPS测量的主要误差来源之一。测量的基线长度越长,此项误差的影响就越大。

在GPS定位测量中,处理卫星轨道误差有以下直种方法:

1) 忽略轨道误差

这种方法以从导航电文中所获得的卫星轨道信息为准,不再考虑卫星轨道实际存在的误差,所以广泛的用于精度较低的实时单点定位工作中。

2) 采用轨道改进法处理观测数据

这种方法是在数据处理中,引入表征卫星轨道偏差的改正参数,并假设在短时间内这些参数为常量,将其与其它求知数一并求解。

3) 同步观测值求差

这一方法是利用在两个或多个观测站一同,对同一卫星的同步观测值求差。以减弱卫星轨道误差的影响。由于同一卫星的位置误差对不同观测站同步观测量的影响,具有系统误差性质,所以通过上述求差的方法,可以明显的减弱卫星轨道误差的影响,尤其当基线较短时,其效用更不明显。

这种方法对于精度相对定位,具有极其重要的意义。

二 与卫星信号传播有关的误差

与卫星信号有关的误差主要包括大气折射误差和多路径效应

1 电离层折射的影响

GPS卫星信号的其它电磁波信号一样,当其通过电离层时,将受到这一介质弥散特性的影响,便其信号的传播路径发生变化。当GPS卫星处于天顶方向时,电离层折射对信号传播路径的影响最小,而当卫星接近地平线时,则影响最大。

为了减弱电离层的影响,在GPS定位中通常采用下面措施

(1)利用双频观测

由于电离层的影响是信号频率的函数,所以利用不同频率的电磁波信号进行观测。便能多确定其影响,而对观测量加以修正。因此,具有双频的GPS接收机,在精密定位中测量中得到广泛的应用。不过应当明确指出,在太阳辐射的正午或在太阳黑子活动的异常期,应尽量避免观测。在尤其是精密定位测量。

(2)利用电离层模型加以修正

对于单频GPS接收机,为了减弱电记屋的影响,一般是采用导航电文提供的电离层模型,或其它适合的 路桥求职 路桥招聘 路桥英才网 英才网

电离层模型对观测量加以修正,但是这种模型至今仍在完善之中,目前模型改正的有效率约为75%。

(3)利用同步观测值求差

这一方法是利用两台或多台接收机,对同一卫星的同步观测的求差,以减弱电离层折射的影响,尤其当观测站间的距离较近时(

2对流层折射的影响

对流层折射对观测值的影响,可分为干分量与湿分量。干分量主要与大气的湿度与压力有关,而湿分量主要与信号传播路径上的大气湿度有关。对于干分量的影响,可通过地面的大气资料计算;湿分量目前尚无法准确测定。对于输送短的基线(

关于对流层折射的影响,一般有以下几种处理方法:

(1)定位精度要求不高时,可不考虑其影响。

(2)采用对流层模型进行改正;

(3)采用观测量求差的方法。与电离层的影响相类似,当观测站间相距不远(

3多路径效应影响

多路径效应亦称多路径误差,是指接收机天线除直接收到卫星发射的信号外,还可能收到经天线周围地物一次或多次反射的卫星信号,信号叠加将会引起测量参考点(相位中心点)位置的变化,从而便观测量产生误差,而且这种误差随天线周围反射面的性质而异,难以控制。根据实验资料表明,在一般反射环境下,多路径效应对测码伪距的影响可达到米级,对测相伪距的影响可达到厘米级。而在高反射环境下,不仅其影响将显著增大,而且常常导致接收的卫星信号失锁和使载波相位观测量产生周跳。因此,在精密GPS导航和测量中,多路径效应的影响是不可忽视的。

目前减弱多路径效应影响的措施有:

(1)安置接收机天线的环境,应避开较强的反射面,如水面=平坦光滑的地面以及平整的建筑物表面等。

(2)选择造型适宜且屏蔽良好的天线等。

(3)适当延长观测时间,削弱多路径效应的周期性影响。

(4)改善GPS接收机的电路设计,了减弱多路径效应的影响。

三、接收设备有关的误差

与GPS接收机设备有关的误差主要包括观测误差,接收机钟差,天线相位中心误差和载波相位观测的整周不定性影响。

1 观测误差

观测误差包括观测的分辨误差及接收机天线相对于测站点的安置误差等。

根据经验,一般认为观测的分辨误差约为信号波长的1%。故知道载波相位的分辨误差比码相位不小,由于此项误差属于偶然误差,可适当地增加观测量,将会明显地减弱其影响。

接收机天线相对于观测站中心的安置误差,主要是天线的置不与对中误差以及量取天线高的误差,在精密定位工作中,必须认真,仔细操作,以尽量减小这种误差的影响。

2 接收机的钟差

尽管GPS接收机高有高精度的石英钟,其日频率稳定度可以达到10的-11方,但对载波相位观测的影响仍是不可忽视的。

处理接收机钟差较为有效的方法是将各观测时刻的接收机钟差间看成是相关的,由此建立一个钟差模型,并表示为一个时间多项式的形式,然后在观测量的平差计算中统一求解,得到多项式的系数,因而也得到接收机的钟差改正。

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3 载波相位观测的整周未知数

载波相位观测上当前普遍采用的最精密的观测方法,由于接收机只能测定载波相位非整周的小数部份,而无法直接测定开波相位整周数,因而存在整周不定性问题。

此外,在观测过程中,由于卫星信号失锁而发生的周跳现象。从卫星信号失锁到信号重新锁定,对载波相位非整周的小数部分并无影响,仍和失锁前保持一致,但整周数却发生中断而不再连续,所以周跳对观测的影响与整周未知数的影响相似,在精密定位的数据处理中,整周未知数和周跳都是关键性的问题。

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电能表产生误差的原因

电能表产生误差的原因

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1.电能表中电压、电流、温度变化是影响电能表计量误差的首要因素。电能表中的所加载的电压与外内线路的电压是不相等的,这就会造成电能表中的转动滑轮变化的比例也不同,影响电能表计量不准确,电压不同引起的误差就这样形成了。同样,电能表中所加载的电流与外内线路的电流也会不同,存在着一定的偏差,造成电能表度数和实际用电量完全不相同,形成误差。此外,电能表是有电流通过的,里面的环境温度会随着不断变化,这反过来影响电能表中的电流和电压,使电能表产生温度附加误差。

2.电能表线路中的电压不对称是影响电能表计量误差的次要因素。与电能表同一个线路中电压的不对称是电能表计量误差产生的次要因素之一。①电能表里的附件很多不一样,在同一个线路,同一个电压和电流通过时,电能表的附件会产生不平衡的局面。使得转动滑轮发生变化。②当电能表中的附件一样时,会产生平衡的局面,但是在电压不对称的情况下,转动滑轮也会发生变化,而且绝对值也不大相同,电能表的计量误差依然存在。③当和电能表同一线路的电压不对称时,转动滑轮力矩和电压抑制力矩随电压成负相关的关系,照样还会产生附加的误差。

3.电能表数字计算公式错误是影响电能表计量误差的因素。数字计算公式一般是采用高精度B/C相互转变进行数字化,接着按照电能表数字计算公式进行运算。按照高精度B/C以外的方法进行计算,所造成的误差可以不考虑进去,就是说被忽略掉。如果按照6位B/C,这种计算公式比较复杂,准确率不高,对所引起的计量误差也可以忽略不计。

4.电能表位置倾斜是影响电能表计量误差的不可忽略的因素。电能表在正常运作的时候,容易收到电力工作者的碰撞,因此,造成电能表震动,电表位置就会倾斜,最后造成电能表计量时产生误差。主要原因是电能表里面的器件不牢靠,没有紧密联系在一起,稍微碰撞一下就会使得里面的元件发生位移,转动滑轮力矩会发生改变。还有一个原因是,电能表计量标准规定的所能承受的最大误差只是当通过的电流小于40%标定电流的时候,因为那时候转动滑轮力矩最小,电能表位置倾斜所造成的计量误差就可以不用去计算,直接可以忽略不计。电能表位置倾斜误差在本质上和转盘位移引起的误差很相似,倾斜角越大,侧压力和倾斜误差就越大。综上所述,准确地选择电能表元件和转动滑轮放置在电能表中心的正确的位置,缩小转动滑轮在轴承中产生的位移,这样才能减小电能表位置倾斜误差。

误差是什么?怎么产生的?

测量误差是什么?怎么产生的?

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一、测量误差是什么:

测量误差:是表明测量结果偏离真值的差值,它客观存在但人们无法确定得到。 例如:测量结果可能非常接近真值(即误差很小),但由于认识不足,人们赋予的值却落在一个较大区域内(即测量不确定度较大);也可能实际上测量误差较大,但由于分析估计不足,使给出的不确定度偏小。

因此在评定测量不确定度时应充分考虑各种影响因素,并对不确定度的评定进行必要的验证。测量误差为测量结果减去被测量的真值的差,简称误差。

因为真值(也称理论值)无法准确得到,实际上用的都是约定真值,约定真值需以测量不确定度来表征其所处的范围,因此测量误差实际上无法准确得到。 测量不确定度:表明合理赋予被测量之值的分散性,它与人们对被测量的认识程度有关,是通过分析和评定得到的一个区间。

二、为什么会产生误差:

误差分为随机误差与系统误差,误差可表示为:误差=测量结果-真值=随机误差+系统误差因此任意一个误差均可分解为系统误差和随机误差的代数和系统误差:由于测量工具(或测量仪器)本身固有误差、测量原理或测量方法本身理论的缺陷、实验操作及实验人员本身心理生理条件的制约而带来的测量误差称为系统误差.系统误差的特点是在相同测量条件下、重复测量所得测量结果总是偏大或偏小,且误差数值一定或按一定规律变化.减小系统误差的方法通常可以改变测量工具或测量方法,还可以对测量结果考虑修正值.随机误差:随机误差又叫偶然误差,即使在完全消除系统误差这种理想情况下,多次重复测量同一测量对象,仍会由于各种偶然的、无法预测的不确定因素干扰而产生测量误差,称为随机误差.

随机误差的特点是对同一测量对象多次重复测量,所得测量结果的误差呈现无规则涨落,既可能为正(测量结果偏大),也可能为负(测量结果偏小),且误差绝对值起伏无规则.但误差的分布服从统计规律,表现出以下三个特点:单峰性,即误差小的多于误差大的;对称性,即正误差与负误差概率相等;有界性,即误差很大的概率几乎为零.

从随机误差分布规律可知,增加测量次数,并按统计理论对测量结果进行处理可以减小随机误差.

用同一测量工具与方法在同一条件下多次测量,如果测量值随机误差小,即每次测量结果涨落小,说明测量重复性好,称为测量精密度好也称稳定度好,因此,测量偶然误差的大小反映了测量的精密度.

根据误差理论可知,当测量次数无限增多的情况下,可以使随机误差趋于零,而获得的测量结果与真值偏离程度——测量准确度,将从根本上取决于系统误差的大小,因而系统误差大小反映了测量可能达到的准确程度.

精确度是测量的准确度与精密度的总称,在实际测量中,影响精确度的可能主要是系统误差,也可能主要是随机误差,当然也可能两者对测量精确度影响都不可忽略.在某些测量仪器中,常用精度这一概念,实际上包括了系统误差与随机误差两个方面,例如常用的仪表就常以精度划分仪表等级.仪表精确度简称精度,又称准确度。精确度和误差可以说是孪生兄弟,因为有误差的存在,才有精确度

这个概念。仪表精确度简言之就是仪表测量值接近真值的准确程度,通常用相对百分误差来表示。

插齿误差产生的原因

插齿

插齿误差产生原因及消除方法

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见表26。 表26 插齿时产生误差的原因与消除方法

误 差 误差产生的原因 消除方法 项 目

1)工作台或刀架蜗杆 调整工作台或刀架体 副中蜗杆的轴向齿 距误差相安装偏 心,分度蜗杆轮的 周节偏差 2)插齿刀的齿距偏差 3)工件和刀具的安装 偏心 4)刀架体固定导轨和 滑动导轨由于磨损 不均匀,致使插齿 齿 刀运动轨迹不正确 距 5)工作台主轴锥面与 偏 工作台体锥孔的接 差 触面过紧,运动时 磨损发热,产生热 变形,使工作台与 工作台体端面接触 不良,引起工作台 颤动 的分度蜗杆。正确安 装工件和刀具,并准 确调整工作台主轴和 主轴孔的配合

误差产生的原因

1)工作台或刀架体分度

调整工作台或刀架分

蜗轮蜗杆有磨损,造成 度蜗轮蜗杆的啮合间 运动误差,蜗杆铀向窜 隙,必要时修复蜗杆 动和啮合间隙过大 2)工作台有较大的径向 圆跳动 3)插齿刀主轴端面圆跳 付仔细刮研工作台主 铀及工作台壳体上的 圆锥接触面。重新安 装插齿刀并调整其位 必要时修磨插齿刀主 廓,修磨插齿刀垫工 件安装应符合下列四 点要求 1)工件定位心轴须与工 作台旋转中心重合 2)工件孔与工件定位心 轴的配合要适合,不 能太松 3)工件的两端面须平 行,安装时工件端面

动(安装插齿刀部分)超差 置,使误差相抵消, 4)进给凸轮磨损,或轮 齿 超差 距 5)插齿刀安装后有径向 累 圆跳动与端面圆跳动 积 6)工件安装不符合要求 误 和刀具安装偏心 差 7)工件定位心轴本身精 度不符合要求 8)插齿刀齿距累积误差 大9)工件端面和工作台 端面圆跳动 内镶条松动 廓不精确,径向圆跳动 轴端面,修磨凸轮轮

l0)让刀不稳定,刀架体 须与安装孔垂直 4)工件垫的两平面须平 行,不得有铁屑污物 粘着,检查工件定位 心轴的精度,并加以 修正或更换新件 1)插齿刀刃磨不 好,存在齿形误差 和前角偏差 2)分度蜗杆轴向窜 动过大或其他传动 链零件精度太低, 齿 造成运动误差 形 3)工作台有较大的 误 径向圆跳动 差 4)插齿刀主轴端面 部分)超差 5)插齿刀安装后有 径向与端面圆跳动 重磨插齿刀前刀面, 工 1)机床传动链的精度不 找出精度降低或磨损 检查与调整分度蜗杆 件 高或磨损后间隙过大, 环节加以校正或更换 的轴向窜动,检查与 齿 某些环节在运动中出现 新件 更换传动链中精度太 面 振动或冲击以致影响机 修刮导轨面,使其接 低的零件仔细刮研工 的 床传动平稳性 体上的圆锥接触面 面 触情况不好,接触过 触面情况良好,并要 以一个人的气力用 作台主轴及工作台壳 表 2)工作台主轴配合面接 求接触均勾,修刮后 重新安装插齿刀的位 粗 紧

,工作台转动沉重, 500mm左右长度的绕杆 置,使误差相抵消, 糙 磨擦发热,运转时产生 转动工作台时,在旋 必要时修磨插齿刀主 度 振动;接触松,运转时 转一周中应无轻重不 变 工作台游动 均的感觉 修磨插齿刀刀垫工件 粗 3)分度蜗杆的轴向窜动 修磨调整垫片,纠正 安装要求按第二相误 差的(1)~(2) 或分度蜗杆蜗轮的啮合 分废蜗杆的轴向审 间隙过大,运转中产生 动,调整分度蜗杆支

圆跳动(安装插齿刀 铀端面

流量计产生误差的原因

流量计产生误差的原因

标准孔板是由机械加工获得的一块圆形穿孔的薄板。它的节流孔圆筒形柱面与孔板上游端面垂直,其边缘是尖锐的, 孔板厚与孔板直

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径比是比较小的。孔板在测量管内的部分应该是圆的并与测量管轴线同轴,孔板的两端面应始终是平整的和平行的

3.1孔板偏心

根据GB2624-81规定,孔板应与节流装置中的直管段对中。实验表明,孔板偏心引起的计量误差一般在2%以内,孔径比β值愈高,偏心率影响愈大,应不用值高的孔板。

3.2孔板弯曲

由于安装或维修不当。使孔板发生弯曲或变形, 导致流量测量误差较大。在法兰取压的孔板上进行测试,孔板弯曲产生的最大误差约为3.5%,

3.3孔板边缘尖锐度

孔板入口边缘磨损变钝不锐或受腐蚀发生缺口,或孔板管道内部的焊缝或计量法兰垫片,都将使实际流量系数增大和差压降低,造成计算气量偏小。

二、提高计量精度的措施

1.消除气流中的脉动流

管道中由于气体的流速和压力发生突然变化,造成脉动流,它能引起差压的波动,而节流装置的流量计算公式是以兰孔板的稳定流动为基础的,当测量点有脉动现象时,稳定原理不能成立,从而影响测

量精度,产生计量误差。

脉流流量总不确定度等于按GB/T2624-93计算的测量误差与脉动附加不确定度的合成。

式中:ET-脉动附加不确定度,无量纲; -轴向时均速度,m/s; -速度脉动分量均方根值,m/s。(公式应用条件 ≤0.32)

因此,为了保证天然气计量精度,必须抑制脉动流。常用的措施有:

(1)在满足计量能力的条件下,应选择内径较小的测量管,提高差压和孔径比;

(2)采用短引压管线,减少管线中的阻力件,并使上下游管线长度相等,减少系统中产生谐振和压力脉动振幅增加;

(3)从管线中消除游离液体,管线中的积液引起的脉动可采用自动清管系统或低处安装分液器来处理。

2.计量装置的设计安装应符台SY/T 6143-1996

由于影响孔板流量计测量精度的根本原因是节流装置的几何形状和流动动态是否偏离设计标准。因此在使用过程中必须定期做好系统的校检、维护工作,对于实际使用中的压力、温度、流量等工况参数的变化,应进行及时修正。可采用全补偿的流量计算机的积算方案,以减少计量误差,确保计量精度。

3.避免人为计量误差

加强计量管理,提高操作人员技术素质,积极引进吸收国外先进的天然气计量技术。

标准孔板是由机械加工获得的一块圆形穿孔的薄板。它的节流孔圆筒形柱面与孔板上游端面垂直,其边缘是尖锐的, 孔板厚与孔板直径比是比较小的。孔板在测量管内的部分应该是圆的并与测量管轴线同轴,孔板的两端面应始终是平整的和平行的

3.1孔板偏心

根据GB2624-81规定,孔板应与节流装置中的直管段对中。实验表明,孔板偏心引起的计量误差一般在2%以内,孔径比β值愈高,偏心率影响愈大,应不用值高的孔板。

3.2 孔板弯曲

由于安装或维修不当。使孔板发生弯曲或变形, 导致流量测量误差较大。在法兰取压的孔板上进行测试,孔板弯曲产生的最大误差约为3.5%,

3.3 孔板边缘尖锐度

孔板入口边缘磨损变钝不锐或受腐蚀发生缺口,或孔板管道内部的焊缝或计量法兰垫片,都将使实际流量系数增大和差压降低,造成计算气量偏小。

二、提高计量精度的措施

1.消除气流中的脉动流

管道中由于气体的流速和压力发生突然变化,造成脉动流,它能引起差压的波动,而节流装置的流量计算公式是以兰孔板的稳定流动为基础的,当测量点有脉动现象时,稳定原理不能成立,从而影响测量精度,产生计量误差。

脉流流量总不确定度等于按GB/T2624-93计算的测量误差与脉动附加不确定度的合成。

式中:ET-脉动附加不确定度,无量纲; -轴向时均速度,m/s; -速度脉动分量均方根值,m/s。(公式应用条件 ≤0.32)

因此,为了保证天然气计量精度,必须抑制脉动流。常用的措施有:

(1)在满足计量能力的条件下,应选择内径较小的测量管,提高差压和孔径比;

(2)采用短引压管线,减少管线中的阻力件,并使上下游管线长度相等,减少系统中产生谐振和压力脉动振幅增加;

(3)从管线中消除游离液体,管线中的积液引起的脉动可采用自动清管系统或低处安装分液器来处理。

2.计量装置的设计安装应符台SY/T 6143-1996

由于影响孔板流量计测量精度的根本原因是节流装置的几何形状和流动动态是否偏离设计标准。因此在使用过程中必须定期做好系统的校检、维护工作,对于实际使用中的压力、温度、流量等工况参数的变化,应进行及时修正。可采用全补偿的流量计算机的积算方案,以减少计量误差,确保计量精度。

3.避免人为计量误差

加强计量管理,提高操作人员技术素质,积极引进吸收国外先进的天然气计量计术.

标准孔板是由机械加工获得的一块圆形穿孔的薄板。它的节流孔圆筒形柱面与孔板上游端面垂直,其边缘是尖锐的, 孔板厚与孔板直径比是比较小的。孔板在测量管内的部分应该是圆的并与测量管轴线同轴,孔板的两端面应始终是平整的和平行的

3.1孔板偏心

根据GB2624-81规定,孔板应与节流装置中的直管段对中。实验表明,孔板偏心引起的计量误差一般在2%以内,孔径比β值愈高,偏心率影响愈大,应不用值高的孔板。

3.2孔板弯曲

由于安装或维修不当。使孔板发生弯曲或变形, 导致流量测量误差较大。在法兰取压的孔板上进行测试,孔板弯曲产生的最大误差约为3.5%,

3.3孔板边缘尖锐度

孔板入口边缘磨损变钝不锐或受腐蚀发生缺口,或孔板管道内部的焊缝或计量法兰垫片,都将使实际流量系数增大和差压降低,造成计算气量偏小。

二、提高计量精度的措施

1.消除气流中的脉动流

管道中由于气体的流速和压力发生突然变化,造成脉动流,它能引起差压的波动,而节流装置的流量计算公式是以兰孔板的稳定流动为基础的,当测量点有脉动现象时,稳定原理不能成立,从而影响测

量精度,产生计量误差。

脉流流量总不确定度等于按GB/T2624-93计算的测量误差与脉动附加不确定度的合成。

式中:ET-脉动附加不确定度,无量纲; -轴向时均速度,m/s; -速度脉动分量均方根值,m/s。(公式应用条件 ≤0.32)

因此,为了保证天然气计量精度,必须抑制脉动流。常用的措施有:

(1)在满足计量能力的条件下,应选择内径较小的测量管,提高差压和孔径比;

(2)采用短引压管线,减少管线中的阻力件,并使上下游管线长度相等,减少系统中产生谐振和压力脉动振幅增加;

(3)从管线中消除游离液体,管线中的积液引起的脉动可采用自动清管系统或低处安装分液器来处理。

2.计量装置的设计安装应符台SY/T 6143-1996

由于影响孔板流量计测量精度的根本原因是节流装置的几何形状和流动动态是否偏离设计标准。因此在使用过程中必须定期做好系统的校检、维护工作,对于实际使用中的压力、温度、流量等工况参数的变化,应进行及时修正。可采用全补偿的流量计算机的积算方案,以减少计量误差,确保计量精度。

3.避免人为计量误差

加强计量管理,提高操作人员技术素质,积极引进吸收国外先进的天然气计量技术。

标准孔板是由机械加工获得的一块圆形穿孔的薄板。它的节流孔圆筒形柱面与孔板上游端面垂直,其边缘是尖锐的, 孔板厚与孔板直径比是比较小的。孔板在测量管内的部分应该是圆的并与测量管轴线同轴,孔板的两端面应始终是平整的和平行的

3.1孔板偏心

根据GB2624-81规定,孔板应与节流装置中的直管段对中。实验表明,孔板偏心引起的计量误差一般在2%以内,孔径比β值愈高,偏心率影响愈大,应不用值高的孔板。

3.2 孔板弯曲

由于安装或维修不当。使孔板发生弯曲或变形, 导致流量测量误差较大。在法兰取压的孔板上进行测试,孔板弯曲产生的最大误差约为3.5%,

3.3 孔板边缘尖锐度

孔板入口边缘磨损变钝不锐或受腐蚀发生缺口,或孔板管道内部的焊缝或计量法兰垫片,都将使实际流量系数增大和差压降低,造成计算气量偏小。

二、提高计量精度的措施

1.消除气流中的脉动流

管道中由于气体的流速和压力发生突然变化,造成脉动流,它能引起差压的波动,而节流装置的流量计算公式是以兰孔板的稳定流动为基础的,当测量点有脉动现象时,稳定原理不能成立,从而影响测量精度,产生计量误差。

脉流流量总不确定度等于按GB/T2624-93计算的测量误差与脉动附加不确定度的合成。

式中:ET-脉动附加不确定度,无量纲; -轴向时均速度,m/s; -速度脉动分量均方根值,m/s。(公式应用条件 ≤0.32)

因此,为了保证天然气计量精度,必须抑制脉动流。常用的措施有:

(1)在满足计量能力的条件下,应选择内径较小的测量管,提高差压和孔径比;

(2)采用短引压管线,减少管线中的阻力件,并使上下游管线长度相等,减少系统中产生谐振和压力脉动振幅增加;

(3)从管线中消除游离液体,管线中的积液引起的脉动可采用自动清管系统或低处安装分液器来处理。

2.计量装置的设计安装应符台SY/T 6143-1996

由于影响孔板流量计测量精度的根本原因是节流装置的几何形状和流动动态是否偏离设计标准。因此在使用过程中必须定期做好系统的校检、维护工作,对于实际使用中的压力、温度、流量等工况参数的变化,应进行及时修正。可采用全补偿的流量计算机的积算方案,以减少计量误差,确保计量精度。

3.避免人为计量误差

加强计量管理,提高操作人员技术素质,积极引进吸收国外先进的天然气计量计术.

GPS的误差源

GPS测量与数据处理作业:

一、基于GPS的观测方程,讨论各种误差的解决方法?

答:1、GPS的观测方程:

L=ρ(真实距离)+Hs(硬件延迟)+Ts(卫星钟差)+dorb(卫星轨道误差)+dion(电离层延迟)+dtrop(对流层延迟)+HR(接收机硬件误差)+Tr(卫星钟差)+PR(天线相位中心误差)

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+TD(精密定位中心的潮汐改正)+ε

经过误差改正后可为:L=ρ+Tr+ε

2、GPS观测中的误差分类

1.1影响导航和测量定位结果精度的误差主要来源于3个方面:

1与卫星有关的误差:卫星时钟误差、卫星星历误差、相对论效应误差; ○

②与信号传播有关的误差:电离层折射误差、对流层折射误差、多路径效应误差;

③与接收机有关的误差:接收机时钟误差、接收机位置误差、接收机天线相位中心位置误差。 另外在进行高精度GPS测量定位时(进行地球动力学等方面的研究),通常还应该考虑与地

球整体运动有关的误差,如地球自转和地球潮汐的影响等。按误差的性质进行区分,上述各种误差有的属于系统误差、有的属于偶然误差。例如,卫星星历误差、卫星时钟误差、接收机时钟误差和大气折射误差等都属于系统误差,而多路径效应误差等是属于偶然误差。其中系统误差比偶然误差无论是从误差本身的大小或是其对测量定位结果影响程度来讲都要大得多,所以说系统误差应该是进行GPS测量定位时的主要误差源。

1.2消除或消弱上述误差影响的基本方法和措施

1.建立误差改正模型对观测值进行改正,误差改正模型通常有理论模型、经验模型和综合模

型。理论模型是通过对误差产生的原因、性质及其对测量定位影响的规律进行研究和分析,并从理论上进行严格的推导而建立起来的误差改正模型。经验模型则是通过对大量的观测数据进行统计分析和研究,并经过拟合而建立起来的误差改正模型。而综合模型则是综合以上两种方法建立起来的误差改正模型。

2.选择较好的硬件和良好的观测条件,在GPS测量定位中,有的误差是无法利用误差改正模

型进行改正的。例如,多路径效应误差的影响是比较复杂的,这与观测站周围的环境有很大的关系。要削弱多路径效应误差的影响,一是选择功能完善的接收机天线;二是在选择GPS点位时远离信号源和反射物。

3.利用同步观测的方法,并对相应的同步观测值求差分,研究和分析误差对观测值或平差结

果的影响情况,制定合理的观测方案和采取有效的数据处理方法。通过对相应的观测值求差分来

消除或削弱一些误差的影响。

4.引入相应的参数,在GPS测量定位中。将某些参数设为未知参数,而将卫星提供的参数值作为未知参数的初始值。在数据处理中与其他未知参数一起进行解算,从而达到削弱误差的影响,提高测量定位结果精度的目的。

3、各种误差对导航和测量定位的影响以及消除措施

3.1与卫星有关的误差

与卫星有关的误差包括卫星时钟误差、卫星星历误差和相对论效应误差。

3.1.1卫星时钟误差

1.卫星时钟误差通常是指卫星时钟的时间读数与GPS标准时间之间的偏差。虽然在每颗GPS卫星上都装备有原子钟(铯原子钟和铷原子钟),但是随着时间的积累,这些原子钟与GPS标准时间也会有难以避免的偏差和漂移。通常卫星时钟的偏差总量约在1ms以内(该项误差通常也称为物理同步误差),由此产生的等效距离误差可达300km左右。对于卫星时钟的这种偏差,GPS系统是利用地面监控系统对卫星时钟运行状态进行连续的监测而精确确定的,并以二阶多项式的形式予以表示,,a0为t0时刻卫星的钟差、a1为t0时刻钟速,a2为钟速的变化率,这些参数是由地面监控系统的主控站测定,并通过卫星的导航电文提供给用户使用。计算卫星时钟读数的改正数并加以改正,改正后通常能保证卫星时钟与GPS标准时间的同步误差在20ns以内(该项误差通常也称为数学同步误差),由此产生的等效距离误差不会超过6m。要想进一步削弱卫星时钟残差对测量定位的影响,可以在不同的观测站上对同一颗卫星进行同步观测,并将相应的同步观测值进行求差分处理。

2.在GPS测量中一般可采用下列方法解决钟误差:(])忽略卫星钟的数学同步误差在导航和低精度单点定位中,由于测码伪距观测值的精度本来就较低,对卫星导航定位结果的精度要求也不高,因而在进行数据处理时通常就不顾及卫星钟的数学同步误差,根据卫星导航电义中给出的钟参数,用(3—2)式求得△t值,把它当成是卫星钟的钟差。在这种情况下观测方程中只含4个未知参数:观测瞬间用户的三维坐标及接收机钟的钟差。(2)利用测码伪距单点定位法来确定接收机钟的钟差利用测距码来测定从卫星至接收机的距离,根据卫星导航电文中给出的参数来确定观测瞬间卫星在空间的位置以及卫星钟的钟差,据此即可用单点定位法解得观测瞬间接收机钟的钟差,精度估计可达0.1-0.2ps。利用上述方法确定的接收机钟差在计算卫星在空间的精确位置及各种改正数时被广泛使用。(3)通过其他渠道获取精确的卫星钟差值在某些应用中,例如利用载波相位观测值进行精密单点定位(PPP—Preci,。PointPos山。·nmg)时,观测值的精度很高,

对定位结果的精度要求也很高,自然对卫星钟差也会提出很高的要求。。(4)通过观测值相减来消除公共的钟差项利用载波相位观测值进行相对定位时,观测值和定位结果的精度都很高。

3.1.2卫星星历误差

1.卫星星历误差(卫星的轨道误差)是指由卫星星历计算得到的卫星空间位置与卫星在空间的实际位置之差。要估计和处理卫星星历误差一般是比较困难的,主要原因在于,卫星在运行过程中要受到多种摄动力的复杂影响,利用地面监控系统对卫星进行监测,难以可靠地、准确地测定这些作用力,且无法掌握它们的作用规律,所以在星历预报时会产生较大的误差。在一个观测时段内卫星星历误差具有系统误差的特性,应该属于起算数据误差。

2.GPS卫星的广播星历和精密星历

精密星历全球定位系统是美国国防部研制、组建、管理的一个卫星导航定位系统。系统的导航定位精度(含相应的广播星历精度)是根据军方用户的需要来确定的,并非以追求最高的精度为目的。精密星历则是为满足大地测量、地球动力学研究等精密应用领域的需要而研制、生产的一种高精度的事后星历(目前IGS也开始提供精密预报星历,以满足高精度实时定位用户的需要):目前的GPS精密星历主要有两种:由美国国防制图局(DMA)生产的精密星历以及由国际GPS服务(1GS)生产的精密星历:前者的星历精度约为2m;后者的星历精度则优于5m。

(1)卫星星历误差对单点绝对定位的影响,在观测站上利用接收机接收GPS卫星信号获得伪距观测值,并根据卫星星历提供的卫星位置坐标进行单点绝对定位,卫星的位置误差,对观测站位置坐标和接收机时钟的影响取决于卫星的位置误差的大小,而具体的配赋方式则与卫星至观测站的几何图形有关。卫星星历误差对观测站位置坐标的影响通常可达数米、数十米,有时甚至可达百米左右。

(2)卫星星历误差对相对定位的影响。利用相邻两个观测站受卫星星历误差影响的相关性,将相应的观测量求差分可以有效地消除卫星星历误差影响的共同部分,从而获得高精度的相对坐标,达到削弱卫星星历误差影响。

2.削弱卫星星历误差影响的方法和措施:(1)采用精密星历,在高精度的应用领域中,可使用精密星历。(2)采用相对定位模式,对于进行长距离、高精度GPS测量定位,应该使用高精度的精密星历。一方面可以向有偿提供精密星历的部门预订,另一方面可以建立GPS卫星跟踪网,进行独立定轨,自己提供高精度的精密星历,满足精密GPS测量定位的要求。这样不仅可以摆脱在非常时期受美国政府有意降低卫星广播星历精度的影响,而且还可以向实时动态测量定位的用户提供无人干扰的预报星历。

3、相对论效应,相对论效应误差是指由于卫星上的时钟和地球上的时钟所处的状态(主要是

指运动速度和重力位)不同而引起的卫星时钟与地球上时钟产生相对钟误差的现象。由于相对论效应误差取决于卫星时钟所处的状态——卫星的状态,而且相对论效应误差是以卫星时钟误差的形式出现的,所以将相对论效应误差归入与卫星有关的误差。该误差对测距码伪距观测值和载波相位测量观测值的影响是相同的。

将各数值代入(4-8)式中,可得△f=5.284X10fo.这表明:由于广义相对论效应的影响,卫星上的时钟比地球上的同类时钟走得快。

3.相对论效应影响的处理,从以上具体数值可以看出:就GPS卫星而言,广义相对论效应的影响比狭义相对论效应的影响要大得多,而且它们的符号相反。事实上卫星上的时钟是同时受到广义相对论效应和狭义相对论效应的共同影响,所以总的相对论效应的影响应该为

由此可见:由于相对论效应的影响,同一台时钟当它位于GPS

卫星上的频率比在地球表面上时要增加4.449X10fo。所以要解决相对论效应的影响,最简单的方法即是在制造GPS卫星时钟时应该先将其频率降低4.449×10fo。因为GPS卫星上时钟的标准频率应该为10.23MHz,那么GPS卫星的时钟在厂家生产时应该把频率调为10.23MHz×(1—4.449×10)=10.22999999545MHz这样,当该时钟随GPS卫星进入轨道运行并受到相对论效

-10-10-102

应影响后,其频率正好变为标准频率10.23MHz。

在此应该说明,实际上由于GPS卫星的运行轨道是一个椭圆,因此卫星离地心的距离r以及卫星在惯性坐标系中运动的速度K均是随时间变化的,是时间的函数。于是可以将相对论效应误差看成是卫星轨道为圆时的相对论效应和卫星的非严格圆轨道引起的一个微小的附加偏差项的总和。在实际应用GPS定位时,采用预先将卫星时钟频率降低4.449×10一‰的方法来克服圆轨道时相对论效应的影响;对于非严格圆轨道引起的一个微小的附加偏差,由计算式加以改正。所以经上面方法改正后仍然存在残差,残差最大值可达70ns,其对卫星时钟钟速的影响可达0.01ns/s,这一项误差在进行高精度GPS测量定位中应该予以考虑。

3.2与信号传播有关的误差

与信号传播有关的误差包括电离层折射误差、对流层折射误差和多路径效应误差。

3.2.1电离层延迟

1.电离层延迟的基本概念: 由于地球周围的电离层对电磁波的折射效应,使得GPS信号的传播速度发生变化,这种变化称为电离层延迟。

2.电子密度和总电子含量,求电离层延迟改正的关键在于求电子密度Ne, 影响电子密度的因素:

1).电子密度和高度间的关系:电子密度Ne将随着高度的变化而变化。这是因为一方面大气密度将随着高度的增加而减小。另一方面随着高度的降低,太阳光中的紫外线、X射线和高能粒子的辐射通量也将在传播过程中不断被大气吸收而变得越来越弱。在这两种相反因素的作用下,电子密度一般在高度为300—400km间取最大值 。

2).总电子含量及其与地方时之间的关系:在讨论电离层延迟时常引人总电子含量TEC这一概念:TEC:IsNedp总电子含量即为沿着信号传播路径对电子密度进行积分所获得的结果,也即为底面积为一个单位面积时沿着信号传播路径的贯穿整个电离层的一个柱体内所含的总电子数,通常以电子数/m2或电子数/cm为单位。

3) .总电子含量与太阳活动间的关系:因为地球大气层产生电离的主要源是太阳,因而总电子含量与太阳活动间有密切的关系。在研究电离层延迟时,太阳的活动通常是用太阳黑子数或l0.7cm波长的太阳辐射流量来表示。当太阳的黑子数增加或10.7cm的辐射流量增加时,总电子含量也会相应增加。在太阳活动高年与太阳活动低年之间TEC可相差4倍左右。太阳活动的周期约为11年,故TEC也呈周期为11年左右的周期性变化。

4).影响总电子含量的其它因素除上述因素外,总电子含量还将随季节变化,地磁场变化。

3.减弱电离层的影响的措施

应影响后,其频率正好变为标准频率10.23MHz。

在此应该说明,实际上由于GPS卫星的运行轨道是一个椭圆,因此卫星离地心的距离r以及卫星在惯性坐标系中运动的速度K均是随时间变化的,是时间的函数。于是可以将相对论效应误差看成是卫星轨道为圆时的相对论效应和卫星的非严格圆轨道引起的一个微小的附加偏差项的总和。在实际应用GPS定位时,采用预先将卫星时钟频率降低4.449×10一‰的方法来克服圆轨道时相对论效应的影响;对于非严格圆轨道引起的一个微小的附加偏差,由计算式加以改正。所以经上面方法改正后仍然存在残差,残差最大值可达70ns,其对卫星时钟钟速的影响可达0.01ns/s,这一项误差在进行高精度GPS测量定位中应该予以考虑。

3.2与信号传播有关的误差

与信号传播有关的误差包括电离层折射误差、对流层折射误差和多路径效应误差。

3.2.1电离层延迟

1.电离层延迟的基本概念: 由于地球周围的电离层对电磁波的折射效应,使得GPS信号的传播速度发生变化,这种变化称为电离层延迟。

2.电子密度和总电子含量,求电离层延迟改正的关键在于求电子密度Ne, 影响电子密度的因素:

1).电子密度和高度间的关系:电子密度Ne将随着高度的变化而变化。这是因为一方面大气密度将随着高度的增加而减小。另一方面随着高度的降低,太阳光中的紫外线、X射线和高能粒子的辐射通量也将在传播过程中不断被大气吸收而变得越来越弱。在这两种相反因素的作用下,电子密度一般在高度为300—400km间取最大值 。

2).总电子含量及其与地方时之间的关系:在讨论电离层延迟时常引人总电子含量TEC这一概念:TEC:IsNedp总电子含量即为沿着信号传播路径对电子密度进行积分所获得的结果,也即为底面积为一个单位面积时沿着信号传播路径的贯穿整个电离层的一个柱体内所含的总电子数,通常以电子数/m2或电子数/cm为单位。

3) .总电子含量与太阳活动间的关系:因为地球大气层产生电离的主要源是太阳,因而总电子含量与太阳活动间有密切的关系。在研究电离层延迟时,太阳的活动通常是用太阳黑子数或l0.7cm波长的太阳辐射流量来表示。当太阳的黑子数增加或10.7cm的辐射流量增加时,总电子含量也会相应增加。在太阳活动高年与太阳活动低年之间TEC可相差4倍左右。太阳活动的周期约为11年,故TEC也呈周期为11年左右的周期性变化。

4).影响总电子含量的其它因素除上述因素外,总电子含量还将随季节变化,地磁场变化。

3.减弱电离层的影响的措施

(1)利用双频观测电离层的影响是信号频率的函数。在太阳辐射的正午或在太阳黑子活动的异常期,应尽量避免观测,尤其是对精密定位的测量。

双频改正模型:信号所受到的电离层延迟是与信号地心中心电离层频率的平方成反比的。如果我们能同时用两种频率来发射信号,这两种不同频率的信号将沿着同一路径传播到达接收者处。由于信号频率不同,这两种信号所受的电离层延迟也不同,因此同时发射的这两种信号将先后到达接收者处。

(2)利用电离层模型加以修正对于单频GPS接收机,为了减弱电离层的影响,一般是采用导航电文提供的电离层模型,或其他适合的电离层模型对观测量加以修正。但是,这种模型至今仍在完善之中。目前,模型改正的有效率约为75%。

常用的计算总电子含量的模型有:本特(Bent)模型用该模型可计算l000km以下的电子密度高程剖面图,从而获得TEC和电离层延迟等参数。国际参考电离层(International Reference -lonosphere)模型。克罗布歇(Klobuchar)模型这是一个被单频GPS用户所广为采用的电离层延迟改正模型。

(3)利用同步观测值求差这一方法是利用两台或多台接收机,对同一卫星的同步观测值求差,以减弱电离层折射的影响。尤其当观测站间的距离较近时(<20km),由于卫星信号到达各观测站的路径相近,所经过的介质状况相似。因此,通过各观测站对相同卫星信号的同步观测值求差,便可显著减弱电离层折射影响,其残差将不会超过0.000001。对于单频GPS接收机而言,这种方法的重要意义尤为明显。

3.2.2对流层延迟

卫星导航定位中的对流层延迟通常是泛指电磁波信号在通过高度在50km以下的未被电离的中性大气层时所产生的信号延迟。

1.基本原理,真空中的折射系数n为1,电磁波信号在真空中的传播速度c=299792.458km/s,若对流层中某处的大气折射系数为n,则电磁波信号在该处的传播速度为:v=c÷n。所以当电磁波信号在对流层中的传播时间为△t、、时,其真正的路径长度为:

从式(3-69)知,要求得对流层延迟改正就需知道信号传播路径上各处的大气折射系数n。而从式(3—72)知,要知道信号传播路径:各处的大气折射系数n,实际上就是要知道各处的气象元素。然而一般说来,信号传播路径上各处的气象元素是难以实际量测的,我们能量测的只是测站上的气温T,、气压P,和水汽压e,所以首先必须建立一个依据测站上的气象元素T、P、e来计算空中各点的气象元素的数学模型,然后再代人式(3—72)和式(3-69)求出对流层延迟改正。

2.常用的几种对流层延迟模型

(1).霍普菲尔德(Hopfield)模型

(2).萨斯塔莫宁(Saastamoinen)模型

(3).勃兰克(Black)模型

3、气象元素的测定

测站上的气温了,和气压户,可用温度计和气压计直接测定(通过直接量测的气温是用摄氏度表示的,加273.16。将其化算为绝对温度即可)。量测应在接收天线的相位中心(VLBI,GPS等)或仪器中心(电磁波测距仪等)附近进行。而另—气象元累水汽压e,则通常用下列方法间接求得:(1).根据测站上的相对湿度RH来计算e。(2). 用干湿温度计测定测站上的干温和湿温,然后再按公式计算e。

4、误差分析及提高改正精度的方法

利用上述模型来计算对流层延迟时影响精度的主要因素有:

1)模型误差模型误差取决于建立模型过程中所作假设的可靠程度以及在公式推导过程中为计算方便而作的各种近似的影响程度。

2)气象元素误差

(1)地面测站气象元素的量测误差反映了量测的气象元素与实际的地面气象元素之间的不一致程度。

(2)GPS测量规范中规定,当测站附近的小环境与周围的大环境有明显差别时,应在与周围大环境一致的地方量测气象元素,然后根据量测地点与测站间的高差,经高差改正后将其归算为

测站上的气象元素。

(3) 实际大气状态与大气模型间的差异计算对流层延迟时所用的大气模型不可能与实际的大气状态完全相同。第一,在对流层延迟模型中一般均采用对称球形大气模型;第二,大气模型是对全球大气的平均状况的一种模拟,它描述了在正常情况下大气的标准分布状态。

4.提高对流层延迟改正精度的方法:将对流层延迟当做待定参数;采用随机模型用随机模型来描述天顶方向对流层湿延迟随时间的变化规律。

3.2.3多路径误差

在GPS测量中,被测站附近的反射物所反射的卫星信号(反射波)如果进入接收机天线,就将和直接来自卫星的信号(直射波)产生干涉,从而使观测值偏离真值,产生“多路径误差”。由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称做多路径效应。多路径效应将严重损害GPS测量的精度,严重时还将引起信号的失锁。

1.反射波

实际测量中,GPS天线接收到的信号是直射波和反射波发生干涉后的组合信号。反射物可以是地面、山坡和测站附近的建筑物等。

2.消除和削弱多路径误差的方法和措施

(1)选择合适的站址。①灌木丛、草地和其他地面植被能较好地吸收微波信号的能量,反射很弱,是较为理想的设站地址。②测站不宜选择在山坡上、山谷和盆地中。当山坡的坡度过大时,在截止高度角以上便会出现障碍物,影响卫星信号的接收。即使当坡度较小时,反射信号也能从天线抑径板上方进入天线,产生多路径误差。③选站时应注意离开这些建筑物,观测时汽车也不要停放得离测站过近。

(2)选择合适的GPS接收机。①在天线下设置抑径板或抑径圈;②接收机天线对极化方向相反的反射信号应有较强的抑制能力;③改进接收机的软、硬件。

(3)适当延长观测时间多路径误差可视为一种周期性误差,其周期一般为数分钟至数十分钟。

3.4其他误差改正

1.地球自转改正

GPS数据处理一般都在协议地球坐标系中进行,即地面测站和卫星均用地固坐标来表示。卫星在空间的位置如果是根据信号的发射时刻t1来计算的,那么求得的是卫星在t1时刻的协议地球坐标系中的位置(x,y,z),当信号于t2时刻到达接收机时,协议地球坐标系将围绕地球自转轴旋转一个角度△a=w(t2-t1),此时卫星坐标将发生变化,

ssst

ssst 将上述改加到(x,y,z)上后即可得卫星在t2 的协议坐标系重点坐标,因为所有的计算都

是t2 时刻的协议坐标系中进行的。(§xs , §ys , §zs)即为卫星位置的地球自转改正。

2.天线相位缠绕

天线相位缠绕误差,即当发射天线与接收机天线间存在相对旋转时,使载波相位观测值产生的误差。在静态定位中,接收机的天线是不变的。在动态定位中,接收机的指向虽然可能发生变化,从而导致天线相位缠绕,但这种误差可以自动的被吸收到接收机钟差中去,所以无需考虑。所以这里说的天线相位缠绕误差主要指的是由于卫星发射天线旋转而引起的相位误差。

3.天线相位中心的误差

卫星的相位中心偏差可以通过星固坐标系加以改正;而接收机天线的相位中心位置的确定却较为复杂,它是信号强度和方向的函数,即观测时相位中心的瞬时位置,都会相对理论上的相位中心位置发生变化。天线相位中心的误差可分为两个部分:一是天线相位中心偏差,二是天线相位中心变化。

接收机天线相位中心偏差和相位中心的变化的测定方法主要有两:①在微波暗室环境下,通过对天线方向图等指标的测定而获得天线相位中心的旋转天线法;②在室外利用真的GPS信号,通过自动机器人将接收机天线倾斜、旋转,从而来测定接收机天线的相位中心偏差和相位中心变化。

误差的性质及其产生的原因

误差的性质及其产生的原因

应用光电直读光谱分析方法测定试

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样中元素含量时,所得结果与真实含量通常是不一致,总是存在着一定的误差。这里所讲的误差是指每次测量的数因,误差可分为系统误差、偶然误差和过失误差3种。

(1)系统误差也叫可测误差,它是由于分析过程中某些经常发生的比较固定的原因所造成的,它是可以通过测量而确定的误差。通常系统误差偏向一方,或偏高,或偏低。例如光谱标样,经过足够多次测量,发现分析结果平均值与该标样证书上的含量值始终有一差距,这就产生一个固定误差即系统误差,系统误差可以看作是对测定值的校正值,它决定了测定结果的准确度。

(2)偶然误差是一种无规律性的误差,又称不可测误差,或随机误差,它是由于某些偶然的因素(如测定环境的温度、湿度、振动、灰尘、油污、噪音、仪器性能等的微小的随机波动) 所引起的,其性质是有时大,有时小,有时正,有时负,难以察觉,难以控制。它决定了测定结果的精密度。

(3)过失误差是指分析人员工作中的操作失误所得到的结果,没有一定的规律可循,只能作为过失。不管造成过失误差的具体原因如何,只要确知存在过失误差,就将这一组测定值数据以异常值舍弃。在光电直读光谱分析过程中,从开始取样到最后出分析数据,是由若干 个操作环节组成的,每一环节都产生一定的误差。当无过失误差时,光谱分析的总误差主要是系统误差和偶然误差的总和,便决定了光电直读光谱分析方法的正确度。分析正确度包含二方面内容,正确性和再现性。正确性表示分析结果与真实含量的接近程度,系统误差小,正确性高。再现性(精密度)表示多次分析结果的离散程差和偶然误差或系统误差和偶然误差都很小时,精密度就等于正确度。

1误差的来源分析

为了使分析结果更准确,必须尽量减小误差。要减小误差必须要对光电直读光谱分析时的系统误差和偶然误差的来源进行探讨,从而更有针对性的寻找减少误差的方法,来提高分析结果的准确度。

1.1系统误差的来源

(1)分析试样和标准样品的组织状态不同。在做固体金属材料分析时,分析试样和标准样品的组织状态不同是经常存在的(如浇铸状态的钢样与经过退火、淬火、回火、热轧、锻压等状态的钢样金属组织结构是不相同的);因为组织结构的不同,在光电直读光谱分析中某些元素测定的结果也不尽相同,从而引人了系统误差。

(2)试样中除基体元素和分析元素以外的其他元素干扰。若标样和试样中的第三元素的含量和化学组成不完全相同,亦有可能引起基体线和分析线的强度改变,从而引人系统误差。

(3)光谱标样在化学分析定值时带来的系统误差。

(4)未知元素谱线的重叠干扰。

(5)氢气不纯。当氢气中含有氧和水蒸气时,使激发斑点变坏或氢气管道与电极架有污染物排不出去,或有浊漏时,使分析结果变差,从而引人系统误差。

(6)钨电极的影响。钨电极的顶尖应当具有一定角度使光轴不得偏离中心,放电间隙应当保持不变,否则聚焦在分光仪的谱线强度会改变。如:重复放电以后,钨电极会长尖,改变了间隙放电距离;激发产生的金属蒸气也会污染透镜表面,它们都能引人系统误差。所以必须每激发一次后就要用刷子清理电极。

(7)透镜的影响。透镜内表面用来保持真空,常常受到来自真空泵油蒸 气的污染,外表面受到分析时产生金属蒸气的附着。使透过率明显的降低,对镇200 nm的碳、硫、磷谱线的透过率显著降低。工作曲线的斜率降低,所以聚光镜要进行定期清理。度,偶然误差小,再现性(精密度)高。当没有系统误值与真值之间的差值。根据误差的性质及其产生原

(8)电源电压的影响。电源电压的变化容易引起激发单元放电电压的改变,电源电压波动要求在10伏以内。

(9)分析过程中,工作条件等的变化没有觉察出来,也会产生系统误差。

1. 2偶然误差的来源

(1)试样成分不均匀。因为光电光谱分析所消耗的样品很少,样品中元素分布的不均匀性、组织结构的不均匀性,导致不同部位的分析结果不同。不均匀性的主要原因是:冶炼过程中带人夹杂物;在样品熔炼过程中产生的偏析,造成样品元素分布不均;试样加工过程中夹人的砂粒和金属元素、磨样纹路出现交叉、试样磨样时过热、试样磨面放置时间太长和压上指纹等因素;试样在取样冷却过程中的缺陷,如:气孔、裂纹、砂眼等。

(2)试样表面不平整。当试样放在电极激发台上时,不能有漏气现象。如有漏气,激发光室气压不稳定,激发试样的声音也不正常,激发斑点变白,影响分析结果。

(3)试样厚度较薄。当试样厚度较薄,磨样时容易过烧,且激发试样时容易激穿;由于太薄,试样表面也很难平整,也影响薄样所测结果。

(4)分析样品与控制标样操作不一致。磨样纹路粗细要一致,不可有交 叉纹,磨样用力不要过大,而且用力要均匀,力求操作一致,用力过大时,试样磨样过热,容易造成试样表面氧化。

(5)试样不具备一定代表性。如有偏析、裂纹、气孔等缺陷。

2结束语

综合以上分析发现,应用光电直读光谱分析时,其误差的产生是时时刻刻都存在,很难避免的。只要大家有质量意识,有责任心,认真维护和保养仪器设备,按照仪器设备操作规程进行操作。认真学习光谱仪理论知识,努力提高操作技术水平,针对系统误差和偶然误差产生的来源,有的放矢,采取积极有效的减小误差的措施,将系统误差和偶然误差控制在最低限度之内。

电能表产生误差的原因及其调整

摘要:电能作为一种被广泛应用的主要能源,其计量的准确与否关系到人民的经济利益,也是电力生产过

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程的最终体现。本文介绍分析了电能表产生误差的原因,并对其误差调整提出了指导方法。  关键词:电能表 误差 调整  作为电力企业运营过程中的主要测量工具 电能计量装置准确性对企业的经济效益以及社会效益具有重要影响,能否准确进行电能计量是电力管理部门必须要重视的问题。  电能表是用来测量电能的仪表,按结构和工作原理可分为感应式、电子式和机电一体式电能表,其中电子式电能表又可进一步分为全电子式和机电脉冲式电能表。感应式电能表采用电磁感应的原理把电压、电流、相位转变为磁力矩,推动铝制圆盘转动,圆盘的轴(蜗杆)带动齿轮驱动计度器的鼓轮转动,转动的过程即是时间量累积的过程,因此感应式电能表的好处就是直观,动态连续,停电不丢数据;通过对用户供电电压和电流实时采样,采用专用的电能表集成电路,对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出,然后通过模拟或数字电路实现电能计量功能。电子式电能表计量精度高、自身功耗低,特别是其计量参数灵活性好、派生功能多。电能表作为当前电能计量和经济结算的主要工具,它的准确与否直接关系到电力企业与用户的经济利益,因此了解电能表计量误差产生的原因,并对其进行误差调整显得十分重要。  一、电能表产生误差的原因  从理论上说,为了使电能表在各种负载电流下能够计量准确,它必须具备下列两个条件:①摩擦力矩与补偿力矩相等;②圆盘转速与功率成正比,制动力矩与圆盘转速成正比。实际情况中,这些条件不可能在所有工作状态下实现,因为摩擦力矩是圆盘转速的复杂函数,不是一个不变的常数;另外由于铁芯材料的原因,电能表在不同负载状态下,磁通与电流之间并不存在严格的正比关系。制动力矩中,由工作磁通产生的部分制动力矩与非工作磁通成正比,当负载变化较大时,它对总制动力矩的影响也较大。由于上述原因,电能表在实际计量中不可避免地会产生偏差。电能表除了在正常情况下产生误差以外,还有由于电压、频率以及温度的变化所引起的附加误差。  二、电能表计量误差分析与调整  电能计量装置包括电能表、互感器和二次接线三部分, 其误差亦主要由这三部分引起,即电能表误差、互感器合成误差、电压互感器二次导线压降引起的误差,三者的代数和统称为综合误差。电能计量的准确与否,与每个部分都是密切相关的。只有电能计量装置的综合误差才是衡量电能计量准确与否的唯一指标,单独一个部分的误差,如电能表的误差,都不能代表整个计量装置的计量误差。  在实际计量装置中,电能表的误差可以在负荷点下将其误差调至最小,而互感器合成误差和电压互感器二次导线压降引起的误差均实际二次回路的运行参数有关,可通过对相关参数的调整降低其误差。电流互感器、电压互感器的合成误差在额定二次负荷范围内均可用准确度来控制。而电压互感器二次导线压降所造成的误差,在综合误差中也占有相当的比例,可以通过电能表、互感器的合理选择来补偿,从而降低计量装置的综合误差。此外,要降低计量综合误差,在新投运和改造的计量装置选型上,要求电能表、互感器都必须符合电能计量装置技术管理规程要求,按负荷类别选取适当的准确度等级,并在投产前做好各项测试工作,在以后的运行管理中,还要根据规程规定进行周期检验和轮换制度。  进行误差调整,首先要判断仪表是否合格。电能表按用途有单相、三相、有功、无功之分。计量检定规程对此有明确的规定。目前电能表检定的主要项目有:直观检查、起动试验、潜动试验、基本误差的测定、绝缘强度试验和走字试验等,每个项目都有具体的要求,检定员只需要按照规章检定即可判断电能表合格与否。日常工作常还会遇到这样的情况,电能表的其他技术指标均能达到,就是基本误差超差,而该技术指标对电能表来说是最为重要的,如果这项指标不准,该表就不能使用。在这种情况下,对此电能表进行基本误差调整,使其符合国家计量检定规程的要求,可为用户节约资金。  简单来说,误差调整就是平时大家所说的表走快走慢时,对表进行调整。从专业的角度说,就没那么简单。调整时,既要考虑电流负载的实际情况,又要考虑电压、频率等相应情况,如果是三相表还要考虑平衡问题,才能把误差调至规定范围内。对接入中性点绝缘系统的电能计量装置,应采用三相三线制电能表,其2台电流互感器二次绕组宜采用四线连线;对三相四线制的电能计量装置,其3台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线边线。如采用四线连接,若公共线断开或一相电流互感器极性相反,则会影响计量,且在进行现场检验时,采用单相法每相电流互感器二次负载电流与实际负载电流不一致,会给测试工作带来困难,还可能会造成测量误差。对计费用高压电能计量装置应装设失压计量器,并及时读取失压记录,作为计量人员追补电量的依据。  为了提高电能计量装置整体计量性能,对于一些重要的计量点可采用减小综合误差的概念来进行电能表互感器误差的优化配置,如选配电能表时,应考虑互感器的合成误差使电能表的误差和互感器的合成误差相互抵消,根据电流、电压互感器的误差合理地组合配对,尽量减小互感器的合成误差等。  一般大多数仪表经过调整都能合格,但也有例外,以下几种情况就不能用上述的常规办法处理。这些情况更复杂,更需要检定员认真学习电能表的工作原理,了解电能表的各组成部分的关系,从中找到解决办法。常出现的特殊情况有以下几种:①在进行满载调整时,始终呈现负误差和正误差,而这样的误差是不允许的。文献资料和工作经验表明出现负误差的原因是电压电流铁心间的工作气隙增大,减小驱动转矩造成的;出现正误差的原因是制动磁铁的磁性减弱造成的。了解了上述原因后,采取调小电流电压间的工作气隙,增强制动磁铁的磁性等相应措施即可解决问题;②在对电能表进行相位角误差调整时,无论怎样动都不能把误差调到预定范围。根据其工作原理,对其电流铁心、电压线圈进行观察,总结出是由于电流铁心倾斜,或者电压线圈存在匝间短路现象造成的。重新装配电流铁心更铁电压线圈就可解决。  总之,电能表调整是一项细致的技术工作,需要一定的耐心和经验,除了把握住上述的工作内容,我们还必须严格按照规程规定,切实做好电能表、互感器的现场检验、周期检定、轮换、随机抽检等相关环节的技术与管理工作。只有注重电能计量装置的全过程管理才能更加行之有效地从根本上保障电能计量的准确可靠和安全。  参考文献:  [1] 章晋福,邹琴.浅谈降低电能计量装置综合误差[J].江西电力职业技术学院学报,2008,22(2):51-52.  [2] 唐霞.谈谈电能表误差的调整方法[J].标准计量与质量.2003(增刊):23-24.