GBT 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

'前言本标准是根据国际电工委员会过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第部分总则制定的在技术内容和编排方式上与该国际标准等同为符合标准化工作导则系列标准中规定的编写格式和使用方便本标准在引用标准和附录中列出了所涉及的国际标准与相应的国家标准之间的关系在引用标准一章中采用了指定的引导语本标准规定的引用标准国内目前尚未制定相应的国标或行标其译文出版的归口单位为全国电工电子产品可靠性与维修性标准化技术委员会本标准的附录是提示的附录本标准由国家机械工业局提出本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会归口本标准由上海工业自动化仪表研究所负责起草参加起草单位重庆工业自动化仪表研究所西安工业自动化仪表研究所北京机械工业自动化研究所上海工业自动化仪表股份有限公司重庆川仪股份有限公司西仪集团有限责任公司上海远东仪表厂本标准主要起草人陈诗恩邵志勇参加起草人周雪莲罗娟杨昌梁永和李毓模于美梅陈才龙本标准委托上海工业自动化仪表研究所负责解释 前言国际电工委员会是一个由各个国家电工委员会国家委员会组成的世界性标准化组织的目标是促进国际上对电工电子领域的有关标准化问题进行合作为了达到此目的也为了其他各种活动而出版国际标准国际标准的制定工作是委托技术委员会进行的对所制定标准感兴趣的任何一个国家委员会都可以参与国际标准的制定工作与有联系的国际组织政府机构和非官方组织也可以参与标准制定工作与国际标准化组织按照双方达成的协议紧密合作有关技术问题的正式决议或协议是由各技术委员会代表了对这些问题特别关切的所有国家委员会提出的这些决议和协议尽可能地表达了对所涉及的问题在国际上的一致意见这些决议或协议以标准技术报告或导则的形式出版并以推荐标准的形式供国际上使用并在此意义上为各国家委员会所承认为了促进国际上的统一各国家委员会承诺在其国家或区域标准中最大限度地采用国际标准标准与相应的国家或区域标准之间如有不一致之处应在国家标准或区域标准中明确指出国际标准由工业过程测量和控制所属分委员会装置制定本标准的文本以下列文件为依据国际标准草案表决报告有关表决批准本标准的详细情况可参见上表指明的表决报告的总标题为过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序由以下四部分组成第部分总则第部分参比条件下的试验第部分影响量影响的试验第部分评定报告的内容附录仅供参考引言制定本标准的本意并不是用本标准来替代现有的各种性能评定标准而是打算供各技术委员会或其他标准化组织今后制定过程装置评定标准时作为一个参考文件使用现有标准在制修定时都要考虑本标准的规定今后在制定新的相关标准时应以本通用标准作为依据如下所述凡本标准已涉及的试验方法和试验程序新标准应以引用本标准相关条文的方式加以规定或说明凡本标准未涉及的特定试验方法或试验程序应尽可能按本标准所述准则加以制定和规定如果新制定标准在概念上或意义上引入与本标准内容有不一致之处应注明并说明理由 中华人民共和国国家标准过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第部分总则范围本标准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本标准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的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应按照本标准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本标准第部分论述了适用于整套标准的一般原则引用标准下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性量和单位工业过程测量和控制术语和定义过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第部分参比条件下的试验过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第部分评定报告的内容计数检查抽样方案和程序定义下列定义适用于本标准其中标有号的定义与的定义一致只是在中另有附加注释被试装置被试验的装置变量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国家质量技术监督局批准实施 信号其一个或多个参数载有信号所表示的一个或多个变量的信息的物理变量范围所研究的量的上下限所限定的数值区间量程给定范围上下限值之间的代数差设定点代表参比变量的信号注它可以手动设定也可自动设定或程序设定不精确度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误差被测变量的被测值与真值之间的代数差注当被测值大于真值时误差为正值误差一般以相应理想量程的百分数表示最大测量误差每一测量点上上行程或下行程平均值的最大正或负误差值不一致性一致性的偏差非线性线性度的偏差注中有线性度的定义不一致性和非线性不包括回差不重复性见对重复性误差的定义回差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死区输入变量的变化不致引起输出变量有任何可察觉变化的有限数值区间可调性调整调节机构造成的输出的最小可能变化时滞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中图上升时间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的瞬间为止的时间间隔见中图建立时间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本标准采用的允差为阶跃响应时间 从输入信号的阶跃变化起到系统的输出变化第一次达到最终稳态值的的时间间隔见中图时间常数由阶跃或脉冲输入引起的一阶线性系统的输出完成总上升或总下降所需的时间瞬时过冲在阶跃响应中输出变量偏离最终稳态值的最大瞬态偏差以最终稳态值与初始稳态值之差的百分数表示意外事件评定期间发生的需要由制造厂修复的装置破损工作失效异常或意外损坏试验程序评定开始之前由制造厂试验实验室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试验分类本标准所规定的试验可分成两类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并与制造厂所述的装置性能规范或用户的要求相比较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与供货方或制造厂之间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一般准则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同时通过一定的努力又能获取足够数据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经济方面在选择试验程序及试验点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必须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试验方法的标准化评定开始之前首先应确定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影响因素试验期间应检查所有可能影响被试验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试验方法的文件化试验报告应指明评定期间的标准或引用的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试验结果的处理由于经济方面的原因见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必须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精确度回差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线性度作为例外试验结果不受其他试验的影响应特别注意不使试验结果受先前试验的影响试验和样品的一般条件环境试验条件试验必须在相关标准推荐的环境试验条件下进行见表表温度相对湿度大气压力试验的大气条件标准参比大气推荐极限值仲裁测量参比大气试验值应在表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厂确定的正常参比工作条件湿度无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不知将参数调整到标准大气条件的修正系数可以在表中列出的或条件下或者从相关标准中选取相当于制造厂规定的参比工作条件的其他条件下重复测量仲裁测量注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试验测量的环境条件推荐极限值电磁场如涉及要规定数值试验期间环境温度的允许最大变化速率为但不得超过供源条件参比值该值由制造厂规定允差除了用户与制造厂商定采用更小的允差应采用下列允差电源额定电压 额定频率谐波失真交流电源小于纹波直流电源小于气源额定压力气源温度环境温度供气湿度露点至少低于装置本体温度含油含尘量油小于重量的尘无直径大于尘粒流体源供化学分析器和流量计用流量为制造厂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以内负载条件额定值根据制造厂规定的范围内在被试装置上接一个负载注电动变送器通常接一个的负载特定条件评定时的负载值应为电动装置输出信号是电压的装置为制造厂规定的最小值输出信号是电流的装置为制造厂规定的最大值气动装置除制造厂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例如变送器应该以一根内径长的刚性管子接至的容器流量应限制在装置的规定极限范围内特殊的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安装位置按制造厂的安装说明以一种规定的正常位置安装被试装置安装允差为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外界机械制约除了制造厂推荐的安装件外不允许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样品的选择准则在选择被试装置时要考虑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必须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的类型选择程序选择被试装置的方式应由制造厂与买方依据下列相关试验类型协商决定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厂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事先协商可以采用特殊的抽样技术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所述的抽样方法被试装置的交付装置应在正常包装后连同包装调试所需的附件以及说明书一起送往试验地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通用试验程序和有关事项试验实验室承担试验的实验室应经过主管基准试验的国家基准管理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厂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前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参比测量设备的选择准则必须选择市场上销售的性能价格比合理能够正确测量按精确度和可靠性被试装置性能的测量仪表测量系统的不确定度参比测量系统的额定精确度应高于被试装置的额定精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在已知测量系统不确定度的数值和符号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精确度的测量仪表时应特别注意例如若使用规定不精确度为量程的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则所用仪表有效范围内的实际不精确度可达到因而在许多场合下可能是不适用的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少到最低程度例如在流量试验中为使测量结果具有可靠的精确度和重复性每一种流量就可能需要测量数次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校验交付前所做的校准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试验顺序每一组试验前都必需校验被试装置的校准值并列入试验报告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必须在最短的合理时间内完成不得中断见试验期间的异常情况和故障概述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程序对于性能评定和型式试验试验人员若有能力可以按照说明书自行修理装置也可请制造厂处理如果修理后装置还存在其他异常情况或故障则必须同制造厂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试验的重新开始试验中断后必须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从头开始重新测量较为可取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调整器的设定被试装置上所有滤波器或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厂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所述预调准则被试装置应经过预调使其运行足够长一段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还应让被试装置的相关测试设备的温度稳定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厂使用说明书加以设定以后只有在校准值显著偏离制造厂技术规范时才重做调整调整情况应在评定报告中说明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输入输出变量的关系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应给较难测量或设定即不确定度较高的变量指定预定值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如果预定值难以设定例如被试装置为流量变送器或化学分析器的情况下可以用接近预定值的数值进行几个循环测量然后通过计算修正成预定值对于指示仪记录仪等一些装置另一种更为方便的方法是调整输入值以得到理想输出值然后记录输入变量的数值数据的符号很重要增益可调的装置例如控制器采用这种方法也很方便注在测量有校准限值例如在输入或输出的和的装置时为避免预定性能极限的影响测量应在校准限值范围内的点上例如在量程的和进行误差评估输入变量由规定的输入输出关系确定误差应该表示为对输入输出关系的偏离例如温度变送器的输出相对于输入电压可以是线性的也可以引入一个网络使输出相对于温度线性化在确定第一种情况下的误差时输入输出关系应该是电压对输出的关系在第二种情况下应该是温度对输出的关系尽管试验程序可以是相同的但测量误差的评估方法不同计量符号和单位与试验有关的一切数据都应以系列标准规定的国际单位制计量符号和单位表示试验报告和试验文件试验结束后应根据的规定编写完整的评定试验报告试验报告颁发后试验实验室应保存与试验期间所进行的测量有关的所有原始文件至少两年 附录提示的附录参考文献电工电子产品基本环境试验规程试验低温试验方法电工电子产品基本环境试验规程试验高温试验方法电工电子产品环境试验第二部分试验方法试验和导则倾跌与翻倒主要用于设备型样品电工电子产品环境试验第二部分试验方法试验和导则振动正弦电工电子产品基本环境试验规程试验温度变化试验方法电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验工业过程测量和控制装置工作条件第部分气候条件工业过程测量和控制装置工作条件第部分动力工业过程测量和控制装置工作条件第部分机械影响'