Смещение нуля

Обсуждение приборов учета энергоресурсов
Аватара пользователя
Токарев Виктор
Ветеран форума
Posts in topic: 4
Сообщения: 1245
Зарегистрирован: 23 июн 2012, 05:21
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 15 раз

Смещение нуля

#1

Непрочитанное сообщение Токарев Виктор » 08 ноя 2017, 15:33

Неоднократно в темах встречается термин смещение нуля. Но что это такое?
Согласно основным терминам метрологии (РМГ 29-99), смещение нуля – это показание средства измерений, отличное от нуля, при входном сигнале, равном нулю.
Т.е. когда вместо нуля, к примеру пустой трубы, у нас наблюдается измерение расхода, это и есть смещение нуля? А нижний измеряемый диапазон расходомера указывает диапазон от нуля к минимальному значению, который и является допуском на смещение нуля?
Александр Григорьевич рассчитывает его, строит диаграммы, но как определить данное смещение нуля остается за кадром.
В связи с этим создал данную тему, и прошу знатоков дать пояснения про смещения нуля, а так же поделиться методами, способами определения смещения нуля. Родина в долгу не останется, заранее спасибо!

AGL
VIP персона
Posts in topic: 9
Сообщения: 3771
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 19 раз

Смещение нуля

#2

Непрочитанное сообщение AGL » 09 ноя 2017, 18:28

Токарев Виктор писал(а):Неоднократно в темах встречается термин "смещение нуля".
Но что это такое? Согласно основным терминам метрологии (РМГ 29-99), смещение нуля – это показание средства измерений, отличное от нуля, при входном сигнале, равном нулю.
Т.е. когда вместо нуля, к примеру, пустой трубы, у нас наблюдается измерение расхода, это и есть смещение нуля?
Совершенно верно: если при физически нулевом входном сигнале (у нас это нулевой расход) показания расходомера не равны нулю, то эти показания (положительные ли, отрицательные ли - не важно) и есть фактическое смещение нуля.
Смещение нуля - это то же самое, что и аддитивная погрешность. Чтобы проверить, чему равно смещение нуля, необходимо заполнить расходомер водой и надёжно перекрыть движение воды в расходомере. Если в расходомере или в вычислителе не задействована функция принудительного (программного) обнуления малых расходов, то ненулевые показания расходомера и будут являть собой фактическое смещение нуля.

AGL
VIP персона
Posts in topic: 9
Сообщения: 3771
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 19 раз

Смещение нуля

#3

Непрочитанное сообщение AGL » 09 ноя 2017, 18:47

На картинке показаны градуировочные характеристики (ГХ) двух расходомеров.
1072_Смещение нуля +5 т-ч.png
Первый расходомер (красный график) имеет идеальную ГХ - у этого прибора и аддитивная, и мультипликативная погрешности по отношению к показаниям эталонного расходомера равны нулю. Поэтому взаимосвязь Q1 и Qэ определяется идеальным уравнением Q1 = Qэ.
А у другого расходомера (синий график) имеется смещение нуля, равное +5 т/ч. По этой причине его ГХ расположилась параллельно идеальной ГХ. Т.е. на любых расходах в пределах диапазона измерений расходомер-2 завышает свои показания на величину смещения нуля, т.е. на +5 т/ч.
Наличие постоянной (в абсолютном выражении) ошибки измерения расхода даёт относительную погрешность (в % от Q), динамично изменяющуюся при изменении расхода. [/color]

AGL
VIP персона
Posts in topic: 9
Сообщения: 3771
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 19 раз

Смещение нуля

#4

Непрочитанное сообщение AGL » 10 ноя 2017, 15:21

На этом графике добавлена зависимость относительной погрешности измерения расхода расходомером-2, возникающей при заданном смещении нуля DQ2(0) = +5 т/ч.
1073_Отн. погрешность - гипербола.png
Видим, что при наличии смещения нуля относительная погрешность представляет из себя гиперболу вида У = А*(1/Х).
Погрешность интенсивно возрастает при уменьшении расхода и стремится в бесконечность при приближении расхода к нулю. В нашем случае (при смещении нуля, равном +5 т/ч) отн. погрешность и расход связаны такой зависимостью: dQ2 = 500/Qэ, % от Qэ.
Отсюда следует вывод: для широкодиапазонных расходомеров, у которых нормируется относительная (не приведённая!) погрешность, смещение нуля должно быть чрезвычайно малым. А лучше - стремящимся к нулю. В противном случае от декларируемой ширдиапазонности не остаётся и следа.
Ранее (viewtopic.php?f=1&t=507&start=10, сообщ. № 13) мы наблюдали, как у расходомера с "паспортным" (рекламным) диапазоном измерений 1:400 фактический диапазон оказался равным только 1:5. Причиной этого грустного явления послужило слишком большое смещение нуля.[/color]

AGL
VIP персона
Posts in topic: 9
Сообщения: 3771
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 19 раз

Смещение нуля

#5

Непрочитанное сообщение AGL » 10 ноя 2017, 19:00

Это семейство графиков показывает, как выглядит на практике проблема сверхнормативного смещения нуля у 14-и расходомеров из подвалов ЖКХ (Ду32 - Ду50).
1074_14 гипербол.png
Именно из-за значительных смещений нуля фактические погрешности, которые не должны превышать +/-1 %, являются гиперболическими функциями расхода и достигают десятков процентов при снижении расхода в область Qmin = 0,01*Qmax.
Именно по этой причине мечты о широкодиапазонных расходомерах никогда не превратятся в реальность.[/color]

Аватара пользователя
Токарев Виктор
Ветеран форума
Posts in topic: 4
Сообщения: 1245
Зарегистрирован: 23 июн 2012, 05:21
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 15 раз

Смещение нуля

#6

Непрочитанное сообщение Токарев Виктор » 10 ноя 2017, 21:28

AGL » Вчера, 11:47 писал(а):Первый расходомер (красный график) имеет идеальную ГХ - у этого прибора и аддитивная, и мультипликативная погрешности по отношению к показаниям эталонного расходомера равны нулю. Поэтому взаимосвязь Q1 и Qэ определяется идеальным уравнением Q1 = Qэ.
А у другого расходомера (синий график) имеется смещение нуля, равное +5 т/ч. По этой причине его ГХ расположилась параллельно идеальной ГХ. Т.е. на любых расходах в пределах диапазона измерений расходомер-2 завышает свои показания на величину смещения нуля, т.е. на +5 т/ч. [/color]
Александр Григорьевич, тут Вы используете Qэ, но в подвале у нас эталонного значения нет. Но Вы неоднократно находили смещение нуля имея архив из подвала, за эталонное значение Вы принимаете рассчитанную поправочную величину?

AGL
VIP персона
Posts in topic: 9
Сообщения: 3771
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 19 раз

Смещение нуля

#7

Непрочитанное сообщение AGL » 10 ноя 2017, 21:37

Токарев Виктор » 08 ноя 2017, 15:33 писал(а):Нижний измеряемый диапазон расходомера указывает диапазон от нуля к минимальному значению, который и является допуском на смещение нуля?
Александр Григорьевич рассчитывает его, строит диаграммы, но как определить данное смещение нуля - остается за кадром.
Допуск на смещение нуля определяется допускаемой относительной погрешностью расходомера (dQдоп) - чем больше dQдоп, тем больше допуск на смещение нуля.
Возьмём, к примеру, расходомер Ду80, у которого допускаемая отн. погрешность равна 1,5 % при расходах от Qmin = 0,4 т/ч до Qmax = 160 т/ч (как, например, у ТЭМ-104).
На нижней границе диапазона измерений (при Qmin) допускаемая абсолютная погрешность равна:
DQдоп = +/-0,01*1,5*0,4 = +/-0,006 т/ч. Или +/-6 кг/ч.
Таким образом, при фактическом смещении нуля не более +/-6 кг/ч и нулевой мультипликативной погрешности этот расходомер будет исправным, т.к. его отн. погрешность не превысит допуск, равный +/-1,5 %.
Но так не бывает, чтобы фактическая мультипликативная погрешность расходомера была равна нулю. На практике она имеет право быть равной +/-1,5 %. А если мультипликативка достигнет своего законного допуска, то тогда допуск на смещение нуля равен нулю. В противном случае суммарная погрешность (ненулевое смещение нуля + мультипликативка) превысит допуск в 6 кг/ч и расходомер будет неисправным.
Следовательно, для ПРП-80 допуск на смещение нуля равен всего 0...6 кг/ч, т.е. исчезающе мал.
При 4-летних МПИ фактический ноль не может удержаться в этом сверхузком диапазоне при Qmax = 160 т/ч. Поэтому диапазоны измерений типа 100:1, 400 и т.д. не существуют в действующих УУ. Ну, разве что на проливной установке сразу после внесения очередных поправок в ГХ удастся показать заявленную точность в течение нескольких проливочных минут.

Аватара пользователя
Токарев Виктор
Ветеран форума
Posts in topic: 4
Сообщения: 1245
Зарегистрирован: 23 июн 2012, 05:21
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 15 раз

Смещение нуля

#8

Непрочитанное сообщение Токарев Виктор » 10 ноя 2017, 21:44

Допуск на смещение нуля определяется допускаемой относительной погрешностью расходомера (dQдоп) - чем больше dQдоп, тем больше допуск на смещение нуля.
Возьмём, к примеру, расходомер Ду80, у которого допускаемая отн. погрешность равна 1,5 % при расходах от Qmin = 0,4 т/ч до Qmax = 160 т/ч (как, например, у ТЭМ-104).
На нижней границе диапазона измерений (при Qmin) допускаемая абсолютная погрешность равна:
DQдоп = +/-0,01*1,5*0,4 = +/-0,006 т/ч. Или +/-6 кг/ч.
[/quote]
Большое спасибо за подробное объяснения, для меня это ново, за пять лет работы я впервые, вроде бы, понял, как определить смещение нуля.

AGL
VIP персона
Posts in topic: 9
Сообщения: 3771
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 19 раз

Смещение нуля

#9

Непрочитанное сообщение AGL » 11 ноя 2017, 00:29

Токарев Виктор писал(а):Александр Григорьевич, тут Вы используете Qэ, но в подвале у нас эталонного значения нет. Но Вы неоднократно находили смещение нуля имея архив из подвала, за эталонное значение Вы принимаете рассчитанную поправочную величину?
Эти графики нарисованы в учебных целях - чтобы можно было видеть, как отличается ГХ расходомера, имеющего смещение нуля +5 т/ч, от идеальной ГХ. При таких построениях без эталонного расхода не обойтись, поскольку погрешности мы всегда определяем по отношению к показаниям эталонного расходомера.
К сожалению, по данным из подвала реальную ГХ не построить из-за незнания аддитивной и мультипликативной составляющих фактической погрешности. Но фактическое смещение нуля мы можем увидеть и в архиве. Для этого нужно выполнение двух условий:
1) действительный расход должен быть равен нулю;
2) расходомер или вычислитель не обнуляет сигнал (и не заменяет его константой), который соответствует физически нулевому расходу.
На практике второе условие выполняется не всегда, из-за чего мы часто видим в архиве чисто нулевые часовые массы или М = const. Понятно, что при таких искажениях реальных показаний прибора смещение нуля увидеть невозможно, и рассчитать факт. погрешность расходомера по диапазону измерений тоже не получится.

AGL
VIP персона
Posts in topic: 9
Сообщения: 3771
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 19 раз

Смещение нуля

#10

Непрочитанное сообщение AGL » 11 ноя 2017, 01:44

Токарев Виктор писал(а):Большое спасибо за подробное объяснения, для меня это ново, за пять лет работы я впервые вроде бы понял, как определить смещение нуля.
В редких случаях, когда теплосчётчик измеряет, а не рисует, это можно сделать во время прекращения теплоснабжения, когда расход равен нулю. А по измеренному смещению нуля уже несложно рассчитать фактические погрешности для интересующих нас расходов и фактический диапазон измерений.
Но, если изделие занимается подобным малохудожественным творчеством:
1075_Пример обнуления.png
то смещение нуля не поддаётся оценке по причине обнуления результатов измерений.[/color]

Аватара пользователя
Токарев Виктор
Ветеран форума
Posts in topic: 4
Сообщения: 1245
Зарегистрирован: 23 июн 2012, 05:21
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 15 раз

Смещение нуля

#11

Непрочитанное сообщение Токарев Виктор » 11 ноя 2017, 13:03

Александр Григорьевич, большое Вам спасибо, за подробнейшие разъяснения по заданным вопросам! Теперь я имею представление о смещении нуля на практике, а не только в теории.

AGL
VIP персона
Posts in topic: 9
Сообщения: 3771
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 19 раз

Смещение нуля

#12

Непрочитанное сообщение AGL » 13 ноя 2017, 00:20

У нас на практике принудительное обнуление результатов измерений не приветствуется. Поэтому наши расходомеры выполняют измерения всегда, не смотря на отсутствие расхода в трубе. Вот пример последних дней:
1076_Ноль дифманометра.png
В этой небольшой трубе (Ду125, Qmax = 40 т/ч) расход появляется лишь изредка, а бОльшую часть времени Q = 0. При нулевом расходе в архив помещается измеренный перепад, который и является фактическим смещением нуля, по поведению и размеру которого мы можем судить о метрологическом состоянии дифманометра.
В данном случае нет причин для беспокойства: фактическое смещение нуля достаточно стабильно во времени и в 12 раз меньше допуска. При подаче воды и таком смещении нуля её расход будет измерен с достаточно высокой точностью. Но, если это необходимо (например, при отыскании причин небаланса), можно будет в результаты учёта внести поправки, соответствующие размеру и знаку фактического смещения нуля.[/color]

Аватара пользователя
SMS
Наш человек
Posts in topic: 1
Сообщения: 388
Зарегистрирован: 07 мар 2012, 05:48
Поблагодарили: 4 раза

Смещение нуля

#13

Непрочитанное сообщение SMS » 13 ноя 2017, 19:54

А сколько это в пересчете на т/ч?

AGL
VIP персона
Posts in topic: 9
Сообщения: 3771
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 19 раз

Смещение нуля

#14

Непрочитанное сообщение AGL » 14 ноя 2017, 00:57

По данным архива за 1 - 7 ноября среднее смещение нуля составило +0,076 т/ч при среднем смещении нуля дифманометра +1,4 Па. А рабочие расходы изменяются (в основном) в пределах 20...30 т/ч при Qmax = 40 т/ч.

Ответить