JJ.国家计量标准-JJG 285-1993 带时间比例、比例积分微分作用的动圈式温度指示调节仪表.pdf

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1、冰 冰 看 中华人 民共和国国家计量检定规程 J J G 2 8 5 - 1 9 9 3 带时间比例、比例积分微分作用的 动圈式温度指示调节仪表 Mo v i n g c o i l T e m p e r a t u r e I n d i c a t i n g I n s t r u me n t w i t h T i me P r o p o r t i o n a l o r P I D A c t i o n 1 9 9 3 一0 6 一0 4发 布 1 9 9 3 一1 2一0 1实施 国 家 技 术 监 督 局发 布 J JG 2 85 - 1 9 93 、勺.勺.令- 带时

2、间比例、比例积分微分作用的 动圈式温度指示调节仪表检定规程 V e r i f i c a t i o n R e g u l a t i o n o f Mo v i n g c o i l T e m p e r a t u r e I n d i c a t i n g I n s t r u me n t wi t h T i me P r o p o r t i o n a l o r P I D A c t i o n 广。. O. O. O. O. O. O. 口. O. O. O. 。 。 弓 I J J G 2 8 5 -1 9 9 3 代 替 J J G 2 8 5 - 1

3、 9 8 2 11 飞. 0. o. o. o. o. o. o. o. o. o. o. o. 口 本检定规程经国家技术监督局于 1 9 9 3年0 6 月0 4日 批准，并自1 9 9 3 年 1 2月 0 1日 起施行。 归 口 单 位 :上海市技术监督局 起 草 单 位 :上海市计量技术研究所 本规程技术条文由起草单位负责解释 JJ G 28 5- 1 99 3 本规程主要起草人 : 朱家良 ( 上海市计量技术研究所) 卢仲碧 ( 上海市计量技术研究所) J J 4 G 2 85 - 1 9 93 目录 一概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) 二技术要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) ( 一)仪表指示部分 ( 1 ) ( 二)仪表时间比例调节部分 ( 1 ) ( 三)仪表比例积分微分调节部分 ( 2) 三检定条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2 ) 四检定项 目和检定方法 . . . .

6、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 4 ) ( 一)仪表指示部分的检定 。 。 ( 5) ( 二)仪表时间比例调节部分的检定 ( 5) ( 三)仪表比例积分微分调节部分的检定 ， ( 6) 五检定结果的处理和检定周期 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 0 ) 附录1 名词及定义 ( 1 1 ) 附录 2 带比例积分微分作用仪表设定点偏差检定方法 。 ( 1 2 ) 附录 3 仪表比例范围、积分时间、微分时间的图解法 。 ( 1 3 ) 附录 4 仪表比例范围、积分时间、微分时间分别测量法 ( 巧) 附录 5 带时间比例调节仪表检定记录格式 ( 调节部分) ( 1 6 ) 附录 6 带比例积分微分调节仪表检定记录格式 ( 调节部分) ( 1 7 ) J J G 2 85 - 19 93 带时间比例、比例积分微分作用的动圈式温度 指示

8、调节仪表检定规程 本规程适用于新制造、使用中和修理后的与热电阻或热电偶配合使用的， 带时间比 例、 比例积分微分( 简称 P I D) 作用的动圈式温度指示调节仪表( 以下简称仪表) 的检定。 一概述 仪表配热电阻或热电偶用以测量和控制温度。仪表由测量电路、动圈测量机构和电 子调节电路等三部分组成。如图 1 所示。 热 电阻 继 电器断续输出 时间比例)或 热 电偶 设定 0 一I O m A 直流输出 ( PI D) 图 1原理方框图 二技术要求 ( 一)仪表指示部分 1 与热电阻配合使用的仪表其指示部分的检定 ( 检定项 目为:外观、指示基本误差、 回程误差、倾斜误差 、阻尼时间、越限、绝

9、缘电阻、绝缘强度)应符合 J J G 1 8 6 配热 电阻用动圈式温度指示 、指示位式调节仪表检定规程的要求。 2 与热电偶配合使用的仪表其指示部分的检定 ( 检定项 目为:外观、指示基本误差、 回程误差、倾斜误差、阻尼时间、内阻、断偶保护、越限、绝缘电阻、绝缘强度)应符 合J J G 1 8 7 配热电偶用动圈式温度指示 、指示位式调节仪表检定规程的要求。 ( 出版者注: J J G 1 8 6和J J G 1 8 7已被J J G 1 8 6 -1 9 9 7 动圈式温度指示、指示位式调节仪表检定规 程代替。 ) ( 二)仪表时间比例调节部分 3 设定点偏差 仪表的设定占偏差应不超过仪表

10、电量程的士1 . 0 %0 4零周期 仪表的零周期应为3 0 一 5 0 s o 1 J JG 2 85- 1 9 93 5 比例范围 仪表具有时间比例调节作用的范围为电量程的3 %- - 6 %0 ( 三)仪表比例积分微分调节部分 6 输出电流及其箱出阶跃响应 6 . 1 当仪表输出负载为 8 0 00时，其输出最大电流应为 9 . 8 - - 1 0 . 5 m A ，输出最小电流 应不大于0 . 2 m Ao 6 . 2 仪表在开环情况下，输出的阶跃响应具有正常平滑的比例、积分、微分输出特性。 输出 特性曲 线如图2 所示 ( 图中I , 为输出电流， t 为时间) 。抽出电 流在变化过

11、程中的 波动量应不大于0 . 2 mA o 正向特性曲线反向特性曲线 图2 静差 仪表在反作用闭环情况下， 静差应不超过电 量程的1 1 . 0 %0 注:用闭环法测t静差时，如产生振荡且无法消除，则可用设定点偏差来代替。设定点偏差应 不超过电t程的士1 . 0 . 比例范围、积分时间和微分时间 比例范围 P: 3 %-6 %; 积 分时间 T 1 : 2 . 5 一 5 . 5 m i n ; 微分时间 T n : 2 0 -4 0 s o 三检定条件 9 检定设备 检定应具有的仪器设备见表 1 0 1 0 环境条件与动力条件 1 0 . 1 环境温度:2 0 士5。 1 0 . 2 相对湿

12、度:4 5 %一7 5 %. 1 0 . 3 除地磁场外，无影响仪表正常检定的外磁场。 z . T . T G 2 85 - 19 93 1 0 . 4 仪表的供电电源:电压额定值为 A C 2 2 0 V，允许偏差 士1 %;频率额定值为5 0 H z ，允许偏差士1 % ( 必要时) 。 序号 名称技术要求用途备注 直流 电阻箱 允差应不超过被检仪表允 许 基 本 误 差 的 夸 检定配热 电阻的仪表 1 . 0级被检仪表应选 用的标准器准确度等级 可参 照 J J G 1 8 6 -1 9 8 9 附 录 4 直流 电位差计 准确度不低于0 . 0 5 级检定配热电偶的仪表 亦可用同等准

13、确度的 直流数字电压表或直流 标准电压源 ( 内阻小于 5n) 输出:0 一7 5 m V连续可 输出阻抗:小于sn 检定配热电偶的仪表 用直流标准电压源时 可不用此设备 1 5土0. 1n 仪表与调压箱之间的连线 4 一 固定电阻 5 1 0 . 2 d l 三只，其中每二 者之间的差值不大于0 . 0 1 d 2 仪表与直流电阻箱之间 的连线 其阻值包括引线 电阻在内 8 00士1几输 出负载电阻 秒表1 级，分度值:0测量阻尼时间及周 期 6 角度板 检 定倾斜误 差 :绝 缘 一 电 阻 表 检 定绝缘 电阻 、一耐 压 I试 验仪 5 0 , 1 0 0 允差 : 士1 . 输出电压

14、: 5 0 0 V , 准确度 :1 . 0级 输出电 压: 0 - 1 5 0 0 V , 频率: 4 5 一 5 5 H z , 输出功率:不低于0 . 2 5 k W 检定绝缘 强度 9交 流 一 稳 压 W, 输出电压:2 2 0 V, 输出功率:不低于 1 k Wo 电压稳定度:1 % 仪表供 电电源 标 准电阻 或 精密电阻 1n、i on或 1 0 0 n, 准确度: 0 . 0 5级 测量输出电流 ( 与直流 电压表或 m V输人的自动 电位差计 配合使用 ) J J G 25 5- 1 99 3 表 1( 续 ) 四检定项 目和检定方法 H检定项目 仪表的检定项 目 见表 2

15、 0 带时间比例调节的仪表检定项目为 1. 1 3 项。 带比例积分微分调节的仪表检定项目为 1 - - 1 0 项及 1 4 - - 1 6 项。 配热电阻的仪表 5 、 6两项目不检定。 JJ G 28 5- 1 99 3 ( 一)仪表指示部分的检定 1 2 外观、指示基本误差、回程误差、倾斜误差、断偶保护、内阻、阻尼时间、越限、 绝缘电阻、绝缘强度的检定，配热电阻和热电偶的仪表分别按 J J G 1 8 6 及 J J G 1 8 7的相 应方法进行检定。其中指示基本误差和倾斜误差的检定 ，在不产生疑义的情况下，可只 进行 1 次循环的检定。 检定绝缘强度时， 为保护仪表不因试验时击穿而

16、遭到损坏，可使用具有报警电流设 定的耐压试验仪，设定值一般可选在 1 0 m A ( 特殊要求除外) 。 ( 二)仪表时间比例调节部分的检定 1 3 设定点偏差的检定 1 3 . 1 检定应在相当于仪表刻度尺弧长的1 0 %, 5 0 %, 9 0 %附近至刻度线上进行。 1 3 . 2 将设定指针对准被检刻度线中心，然后输人信号使指示指针按上 ( 下)行程的方 向 缓慢平稳地接近设定指针， 在时间比 值P为0 . 5 士 0 . 0 2 5 时读取输人电量值。 设定点 偏差由该值与设定点处同一行程的实际电量值之间的差值来确定，可按式 ( 1 )计算 : 8 A=A， 一A 。 ( 1 ) 或

17、 8 A=AZ 一A , 式中:鼓设定点偏差 ( S b , m V ) ; A, , A , 分别为上、 下行程时时间比值P 为。 . 5 士 0 . 0 2 5 时，在标准器上读得的 输 人电量值 ( S 2 , m V ) ; A , A , 分 别为指示指针按上、 下行程接近并对准设定点时测得的实际电量值。 若进行3次循环的检定，则取同方向上 3 次平均值 ( 0, m v ) o 1 4 零周期的检定 可与设定点偏差检定同时进行， 将时间比 值 P 为0 . 5 士 0 . 0 2 5 时所测得的 继电器吸 合和释放时间之和作为仪表的零周期。 1 5 比例范围的检定 1 5 . 1

18、比例范围的检定应在相当于刻度尺弧长 1 0 %, 5 0 %, 9 0 %附近的主刻度线上进 行 。 巧. 2 输人信号使指示指针在设定指针右侧 5 m m处停留5 mi n 以上，然后缓慢平稳地 减少输入信号， 当继电 器开始有吸放循环动作、 输出相应变化时 ( P 镇0 . 1 5 ) ， 读取输 入电量值 A 1 % 1 5 . 3 输人信号使指示指针在设定指针左侧 5 m m处停留5 m i n以上，然后缓慢平稳地 增加输人信号，当 继电器开始有吸放循环动作、 输出相应变化时 ( p 0 . 8 5 ) ， 读取输 人电量值 A , , 1 5. 4比例蔽 围 P按式 ( 2 )计算

19、: J .JG 28 5- 1 9 93 A, 一A, A m a 、 一A, x 1 00 % ( 2 ) 式中: A , 当继电器开始有吸放循环动 作时 ( p - 0 . 8 5 )输入的电量值 ( 。 ， m V ) ; A_ . , Am j 分别为仪表输人上限电量值和下限电量值 ( d 2 , m v) o 注:使用中的仪表，时间比例调节部分检定，可只选 1至2 个常用的检定点进行。 ( 三)仪表比例积分微分调节部分的检定 1 6 输出电流及输出阶跃响应的检定 1 6 . 1 按图3 , 4接线，将设定指针设定在刻度尺弧长的 5 0 %附近主刻度线上。 1 6 . 2 输人信号使指

20、示指针在设定指针右侧 5 mm处停 留 1 5 mi n以上，此时输出电流 为最小 ( I . , ) 。用移动设定指针的方法，使设定指针突然移到指示指针右侧 1 m m左右 处， 记录 ( 观察) 输出电流的变化情况， 直至输出电流为最大 ( I m a x ) o 1 6 . 3 输人信号使指示指针在设定指针左侧 5 mm处停 留1 5 m i n以上，此时输出电流 为 最大 ( I - ) ， 用移动设定指针的方法， 使设定指针突然移到指示指针左侧1 m m左右 处，记录 ( 观察)输出电流的变化情况， 直至输出电 流为最小 ( I . ; ) o 1 6 . 4 根据 1 6 . 2条

21、 1 . 6 3 条得出的输出电流变化情况，判断仪表的输出阶跃响应特性， 当输出电流在变化过程中出现波动时，最大波动周期内波峰与波谷的差值即为输出电流 的波动 量。 价静差的检定 1 7 . 1 按图5 接线，将设定指针分别设定在刻度尺弧长的 1 0 %, 5 0 %, 9 0 %附近主刻 度线上 ( 使用中的仪表可只选 1 至 2 个常用的检定点) 。 1 7 . 2 改变直流电阻箱或调压箱的输出，使仪表输出信号分别稳定在 1 m A及 9 m A处。 1 7 . 3 待输出 稳定后得到仪表输人端的实际电量值A f o 1 7 . 3 . 1 对于配热电阻的仪表， 该电 量值为直流电阻箱的

22、读数R : 与适配电阻R : 上的 等效电阻 RZ 之和，可由式 ( 3 )计算得到。 A : 一 *+ * 。 一 *、 R , 11 十 IR , 一v少 ( 3 ) 式中:R, , R Z 由图 5 ( a )可知，分别为外线电阻值和适配电阻值 ; R 2 -R : 两端的等效电 阻值; I , -输出电流值; V -R , 两 端的电压 ( 由直流电 压表在 R , 两端测得) 。 1 7 . 3 . 2 对于配热电偶的仪表，该电量值即为直流电位差计上的读数。 1 7 . 4静 差S A 由 上 述 输出 稳 定 后 测得 的 仪 表 输 人端 的 实际 电 量 值与 设 定 点 处

23、指示 指 针 上行程 ( 或下行程)时测得的实际电量值之间的差值来确定，可由式 ( 4 )计算: 6 J J G 2 5 5 - 1 9 9 3 2 2 0 V A C (a) 2 2 0 V (b) 图3 与热电阻配合使用的仪表检定接线图 J JG 2 85- 1 99 3 (a) (b) 图4 与热电偶配合使用的仪表检定接线图 II G 2 85- 1 99 3 被检仪表 输出输入 甲z 凡知 曰曰1. R 日日丫. R 流电压 : 。 。 。 一 ， 适配电阻I I R , 直流m A 表 或m A 输入 自 动电位差计 直流 电阻 (a )配热电阻仪表的静差检定线路 ( b )配热电偶

24、仪表的静差检定线路 J JG 2 85 - 19 93 S A ， 一A f 一 A 或入 ， =A f 一 A d ( 4 ) 注:进行设定点偏差检定时可按图3 ,图4接线，方法见附录 2 a 1 8 比例范围、积分时间和微分时间的检定 新制造和调节部分修理后的仪表需进行比例范围、积分时间和微分时间的检定。在 不打开仪表的情况下，可用附录 3 的图解法进行检定;在允许打开仪表的情况下，可用 附录 4 的分别测量法进行检定。 五检定结果的处理和检定周期 1 9 经检定合格的仪表应予封印，并出具检定证书。不合格的仪表发给检定结果通知 书，并注明不合格的项目。 2 0 仪表检定周期 仪表的检定周期

25、，一般为半年，连续2个周期检定合格的仪表检定周期可酌情延长 至 1年。 J J G 2 85 - 1 9 93 附录 名 词 及 定义 1 零周期 在时间比例作用中，当继电器的吸合和释放时间相等时，所测得的吸合和释放时间 之和 。 2 时间比值 在时间比例作用中，继电器的吸合时间与吸合、释放时间之和的比值。 3 设定点偏差 输出变量按规定输出值抽出时，输人变量与参比信号的偏差值。 4 静差 稳态时，输人变量与参比信号之间的差值。 5 比例范围 具有比例作用的仪表中，以百分数表示的相应输人量程的拾人变量变化与相应箱出 量程的输出变量变化之比。 6 积分时间 ( 再调时间) 具有比例积分作用的仪表

26、中，当输人变量给定为阶跃变化时，积分时间为抽出变量 达到阶跃施加后立即得到的变化值的两倍所需时间。 7 微分时间 ( 预调时间) 具有比例微分作用的仪表中，当输人变量给定为斜坡状 ( 等速)变化时，微分时间 为输出变量变化达到斜坡施加后立即得到的变化值的两倍时所需时间。 . I . I G 255 - 19 9 3 附录 2 带比例积分微分作用仪表设定点偏差检定方法 输人信号使指示指针在设定指针右侧 5 m m处停留 巧 mi n以上 ，然后缓慢平稳地 减小输人信号，观察输出的变化，当输出电流从零 ( 最小值)刚开始上升时读取输人电 量值，设定点偏差由该值与设定点处指示指针下行程时测得实际电量

27、值之间的差值来确 定。可按下式计算: 匀 = A一A d 式中:鼓 设定点偏差 ( 。 ， m V ) ; A输出电流从零刚开始上升时在标准器上读得输人电量值 ( i b , mV ) ; A d 为指示指针下行程接近并对准设定点时测得的实际电量值。 若进行3 次 循环的检定 ，则取同方向上 3 次平均值 ( 0, m v) o JIG 28 5- 1 99 3 附录 3 仪表 比例范围、积分时间、微分时间的图解法 按正文 1 6 . 1 及 1 6 . 2 的方法，用长图自动电位差计记录其正向阶跃响应曲线，如图 6 。同时，测出指示指针停留位置下行程的实际电量值，以及设定指针在移动到新的位

28、置后指示指针接近时使输出电流从零刚开始上升时的实际输人电量值。上述两值之差即 为产生 P I D正向阶跃响应的偏差信号 。 。 尼已懈5厄蓄 图中A, A 为积分作用直线E F的反向延长线与横坐标、纵坐标的两个交点。 OA 二 AR t 2 为 B点对应积分作用直线上的纵坐标值。 OC = OA + AD x 3 6. 8 4 6 t , 为C点对应微分作用特性曲线上的 纵坐标值。 经作图后实际的比例范围、积分时间和微分时间由下列各式计算: J J G 2 8 5- 1 99 3 比例范围 尸 = A-、 一A - 1 0 。 。 。 x西 万x I U U % 积分时 间T , =t 2 =

29、O A 微分时 间 _OD 1 D=t 1 x百 万 式中: 。 偏差信号; A 、 、Am in 分别为仪表输人的上限电量值和下限电量值 ( 。 ，m V) o J I G 2 8 5 -1 9 9 3 附 录 4 仪表 比例范围、积分时间、微分时间分别测f法 1 比例范围的测量 将放大器接成比例调节状态 ( 即短路积分电容器、断开微分电容器) 。使设定指针 处于刻度尺范围内任意位置 ，改变仪表的输人电量值，使仪表指示指针向右移动，直至 输出电流为I m m ， 然后使指示指针平稳地向左移动，当 输出电流从 I m 、 开始上升时读取 此时的 输人电 量值A ,; 再使仪表指示指针继续平稳地

30、向左移动， 当仪表输出电流达 到 I 、 二 时读取此时的 输人电量值A t m a x 比例范围 尸按下式计算 : A , 一A, P一 斌蒸 A 熏“ 1 0 0 % ( 1 ) 2 积分时间的测量 将放大器接成比例调节状态。使设定指针处于刻度尺范围内任意位置，改变仪表的 输人电量值，从直流毫安表上进行观测，使仪表输出电流为 2 m A。将积分电容器的短 路去掉 ( 放大器处于比例积分状态) ，同时启动秒表，当输出电流变化到原来电流值的 2 倍 ( 即4 m A )时， 停止秒表， 所测出的时间t 2 即为积分时间 毛。 3 微分时间的测量 将放大器接成比例调节状态。将微分电容短路 ( 使

31、其充分放电) ，然后再行断开。 使设定指针处于刻度尺范围的任意位置，改变仪表的输人电量值，从直流毫安表上进行 观测，使仪表输出电流为 2 m A，将微分电容器接入电路 ( 放大器处于比例微分调节状 态) ， 此时 输出电流产生跃变， 读取此时的跃变电流值1 ; ， 并按式 ( 2 ) 计算出 特征电 流 I o I =2 +( 毛一2 ) x 3 6 . 8 % ( 2 ) 重复上述步骤， 在输出电流 跃变到毛时启动秒表， 当下降到I 时停止秒表，记录 所测定的时间t j ， 由式 ( 3 )计算微分时间T D o ( 3 ) 鱿2 -一 几 J. I G 25 5- 1 99 3 附录 5

32、带时间比例调节仪表检定记录格式 ( 调节部分) 送检单位 出厂编 号 型号规格 生产 厂 测量范 围 温度 准确度等级 相对湿度 零周期 检 定员 结 论 复核员 检定 日期 JJ G 28 5- 1 99 3 附 录 6 带比例积分微分调节仪表检定记录格式 ( 调节部分) 送检单位 出厂编号 适配电阻 Rz 型号规格 生产厂 n 测量范 围 温度 准确度等级 相对湿度 被检 刻度线 ( ) R: 两端 电压 V ( mV) 输 出稳定 时 输人电量值 A f( ) 设 定点实际 电量值( ) 静 差8 A ( ) I , 刚上升时输 人电量值 ( ) 设定点偏差 8 A ( ) 1 mA9 mA A。Ad 1 mA9 mAA A一Ad 输出电流:I - . 输 出阶跃响应 尸 检定 员 T, m A, I m m 波动量 T mA 结论 复核 员检定 日期