计量性能（通用7篇）
计量性能 篇1
1 秤的计量特征
秤的计量特征参数主要包括最大秤量、最小秤量、最大安全载荷、实际分度值、检定分度值和检定分度数等。
1.1 最大秤量。
。指不计算添加皮重在内的最大称量能力, 用Emax表示。
1.2 最小秤量。
指载荷少于该值时, 称量结果可能产生过大的相对误差, 用Emin表示。最小秤量又称称量下限, 它与无效称量就形式上而言是同一问题, 但实质上是有区别的。无效称量, 指在该秤量内的称量结果不可信赖。而最小秤量则指秤量内的称量结果是否可以信赖, 要根据被称量对象所需要的准确度而定。
1.3 实际分度值。
指以质量为单位表示的下述数值:1.3.1对模拟示值, 系指相邻两个刻线对应值之差;1.3.2对数字示值, 系指相邻两个示值之差。实际分度值用d表示。国家标准规定秤的设计制造实际分度值必须满足1×10kkg, 2×10kkg, 5×10kkg的形式, 其中k为正整数、负整数或零。
1.4 检定分度值。
系指用于对秤分级和检定时使用的, 以质量单位表示的值, 用e表示。检定分度值是一个假定的值, 不像实际分度值 (d) 那样刻在标尺上或出现在显示器上, 而只是在标尺上或铭牌上加以标志。假定一个检定分度值的目的一是为了划分准确度等级, 二是为了用于在检定时确定允许误差。e虽是假定的, 却不是任意的, 它受d的制约。e和d之间存在下述两种关系:1.4.1在有刻度而无辅助指示装置的衡量仪器上, e=d。如分度值等于100g, 检定分度值 (e) 也必须要等于100g。在无刻度的衡量仪器上, e是由制造厂根据准确度等级等参数确定的;1.4.2在具有辅助指示装置的ⅰ级、ii级衡量仪器上, 则要求d
1.5 检定分度数。
系指最大秤量与检定分度值之商, 用n表示。n=E-max/e。需要注意的是, 不要把检定分度数简单理解为必须在标尺上或度盘上全部到出来的分度个数。对标尺秤来说, 标尺分度数是真实存在的, 其他情况下检定分度数仅是一个计算值, 不代表标尺上实有的分度数目。
1.6 秤的误差。
1.6.1示值误差。秤的示值与质量约定真值之差。示值误差用绝对误差表示。1.6.2基本误差。秆在标准条件下的误差。这里的标准条件是指该秤在计量检定时计量规程中规定的检定条件。1.6.3初始基本误差。秤在性能测试和量程稳定度测试之的确定的基本误差。1.6.4最大允许误差。秤处于标准位置空载为0时, 其示值与标准砝码约定真值之间, 为技术法规所允许的正或负的最大差值。最大允许误差就是我们通常所说的允许误差。允许误差即可以用绝对误差表示, 也可以用相对误差来表示。
2 秤的准确度等级
秤的准确度, 指秤在称量结果中系统误差和随机误差的综合影响程度, 表述了称量结果与被称量真值间的一致程度。推确度的高低通常用允许误差来表示, 根据允许误差的大小划分的等级称为准确度等级。不同级别的称量段范围是不同的, 不同称量段的允许误差也是不同的。
2.1 秤的准确度等级划分的依据。
秤划分准确度等级的依据是检定分度值 (e) 和检定分度数 (n) 。按检定分度值 (e) 划分准确度等级, 表示绝对准确度;按检定分度数 (n) 划分准确度等级, 表示相对准确度。
2.2 非自动秤的准确度等级。
对于非自动秤, 其准确度等级分为两级, 即中准确度级 (3级) 和普通准确度级 (4级) 。
2.3 非连续累计自动衡器的准确度等级
非连续累计自动衡器共分为4个准确度等级:0.2级、0.5级、1.0级和2.0级, 非连续累计自动称量的最大允许误差见表1。
非连续累计自动衡器在用标准载荷进行静态检定及进行非自动称量时, 其最大允许差应满足表2的规定。表述秤的准确度等级的最大允许误差, 是在秤的不同称量范围内分段给出的。从秤的零点到最大秤量, 划分了3个检定称量段, 每个称量段规定了1个允许误差, 在称量段的定范围内, 允许误差是一个常数。
3 秤的计量性能
秤的计量性能主要包括灵敏性、鉴别力、鉴别力阈、耐久力和重复性。一台合格的秤在应用时应具备这些良好的性能参数。
3.1 灵敏度。对
对于给定的被测质量值的灵敏度k, 可表示为被观测变量L的变化量ΔL与被测量m相应变化量Δm之比。
K=ΔL/Δm
广义上我们可以把秤的灵敏度k理解为:秤的响应变化ΔL与引起该变化的激励值 (被测质量值) 变化ΔM之比。秤的灵敏度根据秤的不同结构原理和不同的指示方式分别用角灵敏度、线灵敏度和分度灵敏度来表示。秤的灵敏度值通常是利用向秤盘 (或秤台) 上添加适量的小砝码Δm, 读出秤的指示器的角位移、线位移或分度数的变化量ΔL而得到。秤的分度灵敏度与分度值互为倒数关系。分度灵敏度愈高, 分度值愈小, 且测量上限愈低。反之, 分度灵敏度愈低, 则分度值愈大且测量上限愈高。这里要注意灵敏度和测量范围的协调关系。
3.2 鉴别力。
秤的鉴别力是指秤对载荷微小变化的反应能力。鉴别力的定量描述值是鉴别力阈。
3.3 鉴别力阈。
对于已给定载荷的鉴别力阈, 即一种附加载荷的最小值, 当将此载荷在承载器上轻缓地放上或取下时, 能使示值发生一个可察觉到的变化。
鉴别力阈有时亦称为灵敏阈或灵敏限。鉴别力阈是评价衡器计量性能好坏的一个重要参数, 它与秤的分辨率以及机械连接的摩擦和压力有关。秤的鉴别力和阈的检测, 通常是在秤处于平衡状态时, 轻缓地放上或取下其值为一定量 (不同类型秤的值不等) 的附加法码, 其秤的平衡状态被破坏。
3.4 重复性。
秤的重复性是指在实际相同的测试下, 用同一方式将同一载荷多次加放到承载器上, 秤提供相互一致结果的能力。
上述的四个基本性能是评价秤性能的基本依据。这四个基本特性之间相互联系, 相互制约。灵敏性与稳定性实质上是一种特性的两个方面。灵敏性一旦确定了, 其稳定性也就确定了。提高电子配料秤的灵敏度也就意味着降低了它的稳定度要求。另外, 在实际的称量过程中, 秤的正确性与重复性是以称量准确性反映的。称量准确性定义为秤上显示出的质量值与秤斗中物料的绝对质量值之间的接近程度。称量准确性用称量准确度表示, 它反映称量结果中系统误差与随机误差的综合效应。
参考文献
[1]顾水根.定量秤 (质量计量丛书) [M].北京:中国计量出版社, 1994.
浅谈机械天平计量性能调整 篇2
关键词：天平,计量性能,调整
目前, 天平实际上已经成为了人们日常生活中的重要工具, 这是对于质量进行确定的唯一工具, 而在机械天平进行称重工作的过程中, 同样是对于杠杆平衡原理进行了利用。但是, 并非是在任何状态之下, 天平能够完全客观的测量出精确结果, 这就对于天平本身的计量性能提出严格要求。下文主要针对机械天平的计量性能调整进行了全面详细的探讨。
1 天平的涵义及分类
天平有狭义和广义之分。狭义的天平专指双盘等臂机械天平, 是利用等臂杠杆平衡原理, 将被测物与相应砝码比较衡量, 从而确定被测物质量的一种衡器。广义的天平则包括双盘等臂机械天平、单盘不等臂机械天平和电子天平3类。机械天平是测量质量的重要仪器, 在质量测量中占据重要位置。机械天平本身的性能是影响测量结果的重要因素。在某些领域对机械天平的测量具有严格的要求。为了满足要求就必须要保证机械天平的性能。
本文所说的是双盘等臂机械天平。双盘等臂机械天平一般按结构分为普通标牌天平、微分标牌天平和架盘天平3种。也可按用途分为检定天平、分析天平、精密天平和普通天平4种。
(1) 检定天平是计量部门、商检部门或其他有关部门或工厂专门用来检查或校准砝码的天平;
(2) 分析天平是用于化学分析和物质精确衡量的高准确度天平。在大多数情况下, 这类天平的最小分度值都小于最大称量的10-5。分析天平可按衡量范围和最小分度值分为常量天平 (称量和最小分度值分别为100g~200g和0.01mg~1mg) 、半微量天平 (30g~100g和1g~10g) 、微量天平 (3g~30g和0.1g~1g) 和超微量天平 (3g~5g和0.1g以下) ;
(3) 精密天平在各种物质的精密衡量中广泛应用, 其最小分度值通常为最大称量的10-5~10-4;
(4) 普通天平用作物质的一般衡量。最小分度值等于或大于最大称量的10-4。普通标牌天平主要由立柱、横梁、吊挂系统、底座和制动装置组成。
2 天平的计量性能
示值恒定、稳定、灵敏、正确等几个方面的性质, 实际上就是计量性能的构成部分。如果说天平本身在使用的过程中, 受到了某种程度的扰动, 那么也就无法切实有效的对于稳定性进行维持。并且自动回到初始平衡的位置;天平的灵敏性就在于当秤盘的上的物体质量改变的时候它能迅速的做出改变, 又由于其两臂固定的比值, 可以在相同条件下多次测量同一物体而衡量结果是一样的, 这就又显示了其示值的不变性。
3 天平计量性能的调整
在天平使用的过程中, 会由于部分情况导致天平计量受到因素, 那么就必须要针对天平本身的计量进行调整之后, 才能够保证天平计量性能能够符合实际需求, 而要促使天平的计量性能能够处在测最佳测量状态, 就需要各个部分的和谐。在这样的情况下, 就需要人们要针对天平进行结构、性能、调节方面进行深入了解和认识, 才能够采取更加良好的措施进行精确调整。具体导致天平计量因素受到影响的原因是多个方面的, 这方面的原因是如何导致天平计量出现问题的, 都是值得我们进行思考的。天平本身多个方面的构成是多方面机构所组成的, 例如水平调节螺丝、重心砣、升高螺丝等等, 虽然说这几个部分所具有的功能有着明显的差异性, 但是其本质上都是对于天平测量精度进行调节的, 这方面的影响主要是两个方面:结构因素、重心因素。
3.1 重心因素。
天平自身的重心点以及支点之间的位置因素, 实际上就是其中所存在的重心因素, 这方面的因素会对于天平本身的灵敏性、稳定性造成直接影响, 同时间接的对于天平本身示值、正确性等都带来影响。在重心因素影响之下, 天平自身即便是能够达到某种平衡状态下, 也可以分为不稳定平衡状态、随遇平衡状态、稳定平衡等多个状态影响。
(1) 随遇状态, 就是形容物体本身在达到了一定的平衡之后, 其中的重点、支点能够保持完全重合。在这种情况下, 物体无论进行怎样的变动, 其重力力臂在这期间始终是恒定为零。但是, 这样理想的要求实际上是无法实现的, 我们只能够尽可能的在重心间、支点的距离控制上进行控制, 将其范围的精确性大幅度提升。这也就是说, 在实际对于机械天平进行操作的过程中, 天平基本没有可能会出现随遇平衡的状况。
(2) 不平衡状态下的调整。不稳定的平衡是重心在物体到达平衡时在支点的上方。这样的状态是不稳定的, 在受到稍微的干扰后就会稳定, 这就像敲敲板一样, 即使好不容易平衡了稍微扰动一些就会侧向一方除非你阻止了它, 所以我们可以这么认为, 即使是完好无损的天平, 也不会一直保持平衡的状态而不改变的, 它总会偏向一方, 这样的状态下进行测量, 其稳定性和准确性都是为0的, 是不能用于测量的, 这时就要降低天平的重心使其在支点以下。如此一来, 才能够促使天平使用过程中的平衡性。
3.2 结构因素。
天平内部所存在的两个关键力点以及支点之中所存在的相应位置因素, 恰恰就是天平本身的结构因素, 这方面的因素对于天平示值不变以及天平正确性有着极大的影响, 同时也对于天平本身的灵敏性、稳定性也同样带来了部分影响。结构因素之中, 主要是通过三个不同的点来达到最终的平衡, 也就是天平其中的一个支点、两个力点之间所存在的距离比例, 这方面的因素对于天平最终呈现出的测量精确性有着直接的影响, 同时对于等臂天平来说, 这个比例只有保持在1:1的情况下, 才能够维持测量精确。
如果说天平本身的力点、指点之间存在着不固定的影响因素, 那么就会给结构造成不确定的影响, 进而带来计量性能受影响的情况出现。
3.3 两个根本因素必须相互配合。
天平性能的调整要协调、兼顾进行, 即两个因素相互配合, 只有把天平调到最佳的状态, 才可以保证天平的稳定平衡, 又能提高其灵敏性, 从而保证测量的准确性。
4 结论
综上所述, 上文的描述对于可能导致天平性能受到影响的因素进行了全面详细的探讨, 只要能够做到对以上情况的避免, 就能够最大限度的保证天平性能得到良好的调整, 同时还必须要深入的对于机械天平各个部分的结构、性能、调节进行研究之后, 才能够保证几个部分之间能够良好的配合, 真正为天平的最佳测量性能提供保障。
参考文献
[1]杨福来.关于天平的稳定性及其调修方法[J].河南大学学报:自然科学版, 1987 (2) .
[2]赵宝瑞, 刘明.一种提高天平计量性能的方法[J].计量学报, 1990 (2) .
天平的计量性能分析及故障处理 篇3
1 天平的稳定性
稳定性就是指已经保持平衡的天平由于受到外界的干扰, 脱离了原先的平衡位置, 但是可以自动回到平衡的位置。稳定性能越好, 天平就越平衡。天平的稳定性能取决于天平横梁重心的位置。如果横梁的位置在支点下方适中位置, 天平的稳定性能就好, 当然横梁重心位置在支点的下方要适中, 当然不是越低越高, 这就会影响到天平的灵敏性。
反之, 横梁重心位置与支点重合或在支点上方, 天平的稳定性就较差。由于天平的稳定性会直接影响到其灵敏性和其他性能, 因此, 对天平的计量检定时, 首先要检定灵敏性、正确性等计量性能。
1.1 天平停点慢
造成天平停点慢的因素有两个, 首先是因为指针的长短, 其次是横梁重心的高低。主要的处理方法是, 在使用前检查天平指针的长短, 判定其是否符合要求, 例如电光天平指针长度在200mm以内。如果指针的长短出现问题, 则要进行相对的调整, 如果指针长短正常, 就需要检查衡量重心的高低, 重心过高, 停点就慢, 因此, 我们在调整天平灵敏性的同时还要综合考虑停点的问题。
1.2 天平指针没有摆幅
不管有多少摩擦, 空载和全载时指针都可以停止在标牌的任意位置。主要是因为横梁的中心和支点出现重合, 使用时, 只要调整重心螺丝就行了。
1升刀螺丝;2降刀螺丝;3水平螺丝;4定住螺丝;5平行螺丝;6刀距螺丝。
综上所诉, 对精密的天平仪器进行维修, 则要根据天平每天的使用情况, 先找出出现故障的原因, 再根据不同的因素做出不同的处理, 维修调整的时候要一丝不苟, 照顾全局, 争取全方位的解决问题。
2 天平的灵敏性
(1) 如果重心过高或者过低, 可通过降低或升高来调整重心的位置。
(2) 刀子、刀承崩缺或出现较大磨损的, 可以更换器具。
(3) 天平不易放在环境过于潮湿的地方, 应选择干燥通风的地方, 这样可以防止水蒸气对天平的影响, 窗口最好向北方向开。为避免天平两臂冷热不均, 天平周围不能出现热源, 暖气、电炉、烘箱、照明灯等热源等要和天平保持一定的距离, 以避免天平单臂受冷、热气流的影响。
(4) 零部件的安装出现问题, 要保证天平的正确使用, 与天平的性能和使用年限有很密切的关系, 计量性能降低就会导致误差的出现, 影响计量结果。因此, 要防止在稳定的平台上, 当无法消除周围产生的震动时, 应将天平安放在有防振保护功能的台子上, 以减少天平的变动并保护刀刃。
(5) 空、全载灵敏度不一致故障: (1) 离线:全载灵敏度低于空载。可通过升高边刀使三刀刃成平线进行排除。 (2) 吃线:全载灵敏度高于空载。可通过降低边刀使三刀刃成平线进行排除。
可见, 天平的横梁左右两臂的长度比是十分重要的, 因为这会影响到天平对物质质量的测量和计算, 这个比例直接影响天平衡量结果误差的大小, 是天平使用的的重要计量性能之一。
3 天平不等臂性
天平横臂两臂首先应有正确固定的臂比关系, 这样才能保证天平的平衡性和稳定性, 在测量物质质量的时候, 两臂之间的臂比是尤为重要的。
3.1 应力关系
天平两臂的长度是由左中右三把刀刃间的距离所决定的, 三把刀又是根据螺丝的固定位置而决定的。由于使用的年限长, 加上外界的一些变化, 如温度的变化、震劝、螺丝的松紧等各方面的原因, 都会给天平的零部件造成不同程度的损伤, 产生位移, 脱离了原先的固定位置, 形成不等臂误差。
3.2 温度差的直接影响
天平是金属制品, 它的横梁也会出现热胀冷缩的现象, 如果温度发生变化或者受热不均匀, 也会形成天平不等臂性误差。如:一台天平的横梁材料为黄铜所制, 左右两臂温度相差0.2℃时, 引起的不等臂误差有0.5mg, 相差1℃时, 则造成2.5mg的误差 (黄铜的膨胀系数为0.000019) , 误差越大, 对物体质量的测量越不精确, 对科学研究有不良的影响。
3.3 材质问题
由于制造天平的材质不合格, 安装失误, 零部件老化等原因, 在使用和安放过程中难免出现不等臂性误差。
3.4 不等臂性偏差较大时的处理
当出现以上故障时, 可采用平行移动边刀刀盒解决, 如果偏差大于125mg时, 只调整刀趴螺丝的效果不是很好, 还要采取调整平行移动边刀刀盒的办法解决。如图1所示。
调整方法:先放松右边刀盒任意一侧的定位螺丝4、平行螺丝5、水平螺丝3, 但另一侧的螺丝不用放松, 最后放松降刀螺丝2, 平行外移刀盒至大约所需位置, 在慢慢拧紧螺丝, 再通过调整刀距螺丝使偏差达到要求。当一次调整无法达到要求时, 可以反复的调整。
4 结语
总上所示, 天平的稳定性主要根据横梁重心的高低来决定, 影响天平的不等臂性的关键是在于两臂受热的不均匀, 天平的灵敏度主要取决于横梁重心高低及三把刀刃的位置, 为了更好的使用天平, 保持测量精度, 我们应认真分析天平出现故障的各种原因, 找出相对的解决方案, 同时, 在实际工作中, 我们还应根据天平的各种具体情况, 做针对性的分析, 才能保证天平的计量性能, 延长其使用寿命。
参考文献
[1]赵亚军.天平.砝码.秤检定与维修[M].北京:中国计量出版社, 2000.
[2]高长律.天平的计量性能及其对衡量准确度的影响[J].计量工作.铁道技术监督, 2001 (4) .
[3]孙旭.天平的计量性能分析及故障处理[J].电子科学, 2010 (3) .
恒温箱温度计量性能参数的调优 篇4
目前, 恒温箱配套的温控仪表多为智能数字仪表, 参数调优可通过调整温控仪表的内置参数值或采用其他措施来实现。 恒温箱参数调优分为单一参数调优和多参数调优。
1 单一参数调优
单一参数调优指恒温箱的三个温度计量性能参数中只有一个参数超出要求范围, 需要进行调优。
1.1 温度偏差Δtd调优
温度偏差是恒温箱在稳定状态下, 显示温度平均值与工作空间中心点实测温度平均值的差值。 引起温度偏差过大的原因有: 1) 测温探头示值误差偏大; 2) 温控仪表示值误差偏大; 3) 测温探头置恒温箱内的角落, 其温度与中心点温度相差较大。
措施: 1) 更换准确度高的测温探头, 减小控温装置的综合误差;2) 改变温控仪表温度示值修正值 ( 零点修正值) 或通过修正温度示值曲线 ( 斜率值) , 使 Δtd满足使用要求; 3) 改变测温探头的位置, 在不影响样品放置前提下, 使测温探头接近恒温箱工作区域中心点。 在不改变测温探头位置的情况下, 通过置换大网格的搁架板, 或加装强制对流风扇, 改善恒温箱内气体流动状况, 减小角落与中心点的温度差值。
1.2 温度波动度Δtt调优
温度波动度是恒温箱在稳定状态下, 工作空间中心点温度随时间的变化量。 引起温度波动度过大的原因有: 1) 温度控制质量不好; 2) 电加热功率不匹配。
措施: 1) 参考PID参数整定的相关方法或根据经验恰当地选择温控仪表P、 I、 D值, 也可启动仪表自整定功能, 自动确定P、 I、 D值, 使温度曲线平滑, 减小温度波动幅度; 2) 改变加热功率为匹配功率, 对加热功率可调的恒温箱, 根据温度设定值的高低, 合理选择加热功率, 减少温度调节的过冲量和波动幅度。
1.3 温度均匀度 Δtu调优
温度均匀度是恒温箱在稳定状态下, 在规定时间内多次测试中实测最高温度与最低温度之差的算术平均值。 温度均匀度过大的原因有:1) 热对流通道不通畅; 2) 强制对流功能变差或关闭。
措施: 温度均匀度取决于恒温箱内气流循环的充分程度, 温控仪表参数的调整只能改变恒温箱的温度偏差 Δtd、 温度波动度 Δtt, 对温度均匀度 Δtu的改善不明显。 要改善温度均匀度 Δtu只能采用其他措施。
1) 自然对流的恒温箱, 可置换大网格的搁架板, 清理气体流动通道或加装强制对流风扇, 改善气体流动状况; 2) 配备风扇的恒温箱, 置风扇于运转状态, 检查风扇转速是否正常, 风扇叶片是否变形, 如有异常应修复, 使强制对流功能恢复正常。
2 多参数调优
多参数调优指恒温箱的三个温度计量性能参数中有一个以上参数超出要求范围, 需要进行参数调优。
由于温控仪表参数的调整比较容易改变恒温箱的温度偏差 Δtd、 温度波动度 Δtt, 对温度均匀度 Δtu的改善不明显, 采用其他措施改变均匀度 Δtu, 会或多或少地影响温度偏差 Δtd和温度波动度 Δtt。 因此, 多参数调优通常按温度均匀度 Δtu→温度波动度 Δtt→温度偏差 Δtd调优的顺序进行。 先调优温度均匀度 Δtu, 缩小恒温箱内工作空间温度的相差幅值, 再整定P、 I、 D值, 调优温度波动度 Δtt, 降低恒温箱内工作空间温度的波动幅度, 最后, 进行温度偏差 Δtd的调优, 减小恒温箱温度显示值与工作空间中心实际温度值的差值。 具体操作按单一参数调优的方法进行。
3 几点说明
1) 恒温箱参数调优措施的实行, 应遵循效果优先先易后难先简后繁的原则。 在单一参数调优和多参数调优的措施中, 存在难易程度的不同; 存在成本的高低; 存在操作简单与复杂程度的不同。 在调优实践中, 应认真分析原因, 积累经验, 采用针对性措施, 高效又低耗地解决问题。
2) 恒温箱的温度计量性能参数, 一般是恒温箱在空载条件下, 达到稳定状态时的校准结果, 其数值容易复现。 如果是根据用户需要, 在负载条件下的校准结果, 其数值随着负载的不同而变化, 不能据此校准结果判定恒温箱是否需要进行参数调优。
3) 用户正确配备恒温箱时, 试验对恒温箱参数的要求与J J F1101- 2003 一致, 可依据J J F1101- 2003 叛定恒温箱是否适合试验使用。 但在用户“ 高配” 选择恒温箱时, JJF1101- 2003 的要求明显高于试验的要求, 不可依据JJF1101- 2003 叛定恒温箱不适合试验使用, 恒温箱参数是否需要调优, 本文不予置评。
4) 恒温箱经过参数调优, 温度计量性能参数通常都会回复到规范要求的范围内, 满足使用要求。 如果仍存在温度偏差 Δtd不满足要求, 可给出温度偏差 Δtd值, 供用户修正温度设定值和温度显示值, 恒温箱带修正值继续使用; 如果仍存在温度均匀度 Δtu或温度波动度 Δtt不满足试验的要求, 建议用户停用该恒温箱。
5) 加装强制对流风扇, 改善箱内气体流动状况, 应根据恒温箱工作空间的大小和使用情况, 合理选择风扇电机功率和叶片尺寸, 并考虑耐高温和防潮湿能力, 安装位置的选择以改善箱内气体流动效果为先, 且不影响正常使用和不影响样品的放置为宜。
参考文献
多参数监护仪测量原理及计量性能 篇5
1 基本结构
多参数监护仪主要由四个部分组成:信号采集;信号的模拟处理;信号的数字处理;信号的显示、记录和报警部分;通过电极和传感器拾取人体心电、血压、呼吸、血氧饱和度等生理参数信号。通过模拟电路对采集的信号加以放大, 同时减少噪声和干扰信号以提高信噪比, 对其中有用的信号进行采样、调制、解调、阻抗匹配等处理。由模数转换器把人体生理参数的模拟信号转化为数字信号, 送入数字处理部分, 这部分是监护系统中很关键的部分, 由模数转换器、微处理机、存储器等组成, 对信号进行运算、分析、及诊断。信号的显示、记录和报警部分是监视器与人交流信息部分, 屏幕显示各种被监视参数随时间变化的曲线, 供医生分析, 而记录仪则将监视参数记录下来作为档案保存, 当被测参数超过某一标准值就通过报警发出警报, 提示医务人员及时进行抢救。
2 测量原理
多参数监护仪所监护的信号通常为心电 (ECG) 、无创血压 (NIBP) 和有创血压 (IBP) 、血氧饱和度 (SPO2) 、吸呼 (RESP) 及呼气末二氧化碳分压 (PETCO2) 、体温 (Temp) 、心输出量 (CO) 等。根据临床需要, 不同的监护仪有不同的侧重, 并作不同的配置。
2.1 心电监护
心电是最常用的监护项目, 心肌中的"可兴奋细胞"的电化学活动会使心肌发生电激动。使心脏发生机械性收缩。心脏这种激动过程所产生的闭合、动作电流, 在人体容积导体内流动, 并传播到全身各个部位, 从而使人体不同表面部位产生了电流差变化。心电图 (ECG) 就是把体表变动着的电位差实时记录下来, 多参数监护仪一般都能监护3个或6个导联, 能同时显示其中的一个或两个导联的波形并通过波形分析提取出心率参数, 功能强大的监护仪可以监护12导联, 通过监测, 可发现心脏节律异常、各种心律紊乱, 如房性室性早搏、心肌供血情况、电解质紊乱等。
2.2 无创血压监护
血压是指血液对血管壁的压力。在心脏的每一次收缩与舒张的过程中, 血流对血管壁的压力也随之变化, 临床上通常以人体上臂与心脏同高度处的动脉血管内对应心脏收缩期和舒张期的压力值来表征人体的血压, 分别称为收缩压 (或高压) 和舒张压 (或低压) 。血压测量方法有直接测量法和间接测量法, 间接测量法是一种非创伤性血压测量, 常称为无创压。测量方法有听诊法、振荡法 (也称示波法) 、超声多普勒法, 它可以测得收缩压、舒张压和平均压。多参数监护仪采用振动法测量无创血压, 监护仪自动对袖带充气到一定压力 (一般为180mm Hg~230 mm Hg) 时, 完全压迫动脉血管并阻断动脉血流, 开始放气后, 随着袖带压力逐渐减少, 动脉血流流动对动脉血管壁的搏动将在袖带内的气体中产生振荡波, 通过测量、记录和分析放气过程中袖带的压力振动波可获得被测部位的收缩压、舒张压和平均压。
2.3 血氧饱和度 (SPO2) 监护
氧是生命活动中不可缺少的物质。血液中的有效氧分子是通过与血红蛋白 (Hb) 结合后形成氧合血红蛋白 (Hb O2) 而被输送到全身各组织中。用来表征血液中氧合血红蛋白比例的参数称为氧饱和度。脉搏血氧是根据郎伯比尔定律 (Lambert-Beer Law) , 采用光电技术进行血氧饱和度的测量。根据血液中血红蛋白 (Hb) 和氧合血红蛋白 (Hb O2) 对光的吸收特性不同, 通过采用两种不同波长的红光 (660nm) 和红外光 (940nm) 分别透过组织后, 再由光电接收器转换成电信号, 同时还利用了组织中的其它成分, 如皮肤、骨胳、肌肉、静脉血等的吸收信号是恒定的, 而只有动脉中的Hb O2和Hb的吸收信号是随着脉搏作周期性变化这一特点, 对接收信号加以处理而得到的。
2.4 呼吸监护
呼吸监护是监护病人的呼吸频率, 呼吸率即单位时间内呼吸次数。一般有三种测量方法:阻抗法、直接测量呼吸气流法 (热敏式呼吸测量) 和气道压力法。多参数监护仪中的呼吸测量大多是采用胸阻抗法, 人体在呼吸过程中, 胸廓肌肉交变弛张, 胸廓也交替变形, 肌体组织的电阻抗也交替变换, 人体在呼吸过程中胸廓的运动会造成人体体电阻的变化, 变化量为0.1Ω~3Ω, 称为呼吸阻抗。监护仪一般是通过ECG导联的两个电极, 用10~100k Hz的载频正弦恒流向人体注入0.5~5m A的安全电流, 从而在相同的电极上拾取呼吸阻抗变化的信号。这种呼吸阻抗的变化图就描述了呼吸的动态波形, 并可提取出呼吸率参数。
2.5 体温监护
监护仪中的体温测量一般都采用负温度系数的热敏电阻作为温度传感器。一般监护仪提供一道体温, 功能高档的仪器可提供双道体温。体温探头的类型也分为体表探头和体腔探头, 分别用来监护体表和腔内体温。测量时, 操作人员可以根据需要将体温探头安放于病人身体的任何部位, 由于人体不同部位具有不同的温度, 此时监护仪所测的温度值, 就是病人身体上所放探头部位的温度值, 该温度可能与口腔或腋下的温度值不同。
2.6 有创血压 (IBP) 监护
在一些重症手术时, 对血压实时变化的监测具有很重要的临床价值, 这时就需要采用有创血压监测技术来实现。其原理是:先将导管通过穿刺, 植入被测部位的血管内, 导管的体外端口直接与压力传感器连接, 在导管内注入生理盐水。由于流体具有压力传递作用, 血管内压力将通过导管内的液体被传递到外部的压力传感器上。从而可获得血管内压力变化的动态波形, 通过特定的计算方法, 可获得收缩压、舒张压和平均压。
3 计量性能要求
多参数监护仪的常用监护参数主要有:心电、呼吸、体温、无创血压、脉搏血氧饱和度、有创压;扩展的监护参数有:心排量、二氧化碳、麻醉气体、氧气。依据JJG (闽) 1038-2011《多参数监护仪》检定规程, 就一般医院应用较多的心电、呼吸、无创血压、脉搏血氧饱和度的计量性能介绍如下:
3.1 心电监护
1) 电压测量最大允许误差±10%。2) 极化电压引起的电压测量偏差不超过±5%。3) 噪声电平应不大于30μV (峰峰值) 。4) 扫描速度最大允许误差±10%。5) 输入回路电流应不大于0.1μA。6) 幅频特性以10Hz正弦波为参考值, 在 (1~25) Hz内, 幅度的最大允许偏差+5%至-30%。对具有诊断功能的监护仪, 在 (1~60) Hz内, 幅度的最大允许偏差+5%至-10%。7) 共模抑制比应不大于89DB。8) 心率在 (30~200) 次/分范围内, 最大允许误差± (显示值的5%+1个字) , 心率报警发生时间应不大于12s。心率报警预置下限为30次/分, 上限为180次/分, 最大允许误差± (显示值的10%+1个字) 。
3.2 无创血压监护
1) 静态压力测量范围 (0~260) mm Hg, 首次检定示值最大允许±3mm Hg, 后续检定和使用中检验示值最大允许±4 mm Hg, 示值重复性不大于5mm Hg.
3.3 血氧饱和度 (Sp O2) 监护
血氧饱和度在 (70~100) 范围内, 示值最大允许±3%, 重复性不大于2%。脉搏在 (30~300) 次/分范围内, 示值最大允许±2次/分。
3.4 呼吸监护
呼吸频率在 (0~80) 次/分范围内, 示值最大允许±3次/分。
4 结束语
国家计量检定规程对多参数监护仪心电和无创血压参数分别制订了检定规程。部份省级计量检定机构也对常用监护参数心电、呼吸、无创血压、脉搏血氧饱和度制订了地方检定规程。目前有创压、心排量、二氧化碳、麻醉气体等参数还没有检测标准, 建议有关部门尽快建立标准, 完善测量设备, 制订检定规程, 准确地对多参数监护仪的各监护参数的性能进行检定。确保临床使用的有效性和安全性。对减少临床风险具有重要的意义。
摘要：本文介绍了多参数监护仪的主要组成部分和测量原理, 以及最常用的心电、呼吸、无创血压、脉搏、血氧饱和度的参数计量性能要求。
关键词：心电,血压,血氧饱和度,吸呼
参考文献
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[5]严红剑.有源医疗器械检测技术[M].科学出版社, 2007, 227-249.
计量性能 篇6
1 LED光柱血压计与水银血压计的区别
在很长的一段时间中, 采用听诊法对人体的血压变化值进行测量时, 最多使用的计量器具就是水银血压计, 这种血压计制作采用的材料通常为玻璃, 很容易因为外界因素的影响, 而出现破裂的问题。而其一旦破裂水银就会渗漏出来, 而水银中所含有的汞就会对周围的环境以及人体造成破坏, 因此, 在使用水银血压计的时候也格外的小心和谨慎。通常, 汞这种物质在常温的状态下也会出现蒸发的现象, 从而形成汞蒸气, 在人体吸入含有汞的蒸汽之后, 就会对人体的中枢神经以及各项体统造成严重的破坏, 这样就会引发人体出现汞中毒, 甚至会造成人员的死亡。及时这些汞不会被人体吸入, 也会对周围的环境造成破坏和影响。而且水银血压计还具有零度位置偏差以及灵敏度小的缺点, 就其所具有的诸多不利因素看来, 这种血压计终将面对淘汰的命运。
而LED光柱血压计虽然还属于一种新型的血压测量器具, 但是其在临床中, 已经开始被应用, 而且其所具有的优势也逐渐被发掘和重视, 这种血压计在临床中应用时, 不会造成严重的创伤, 采用的也是常规性的测量血压器械, 其具有较高的灵敏度, 能够对血压的变化值进行精确的测量, 同时, 其本身也不含有水银, 不会出现汞中毒的问题, 而且其也没有水银血压计中常见的诸多缺陷, 而且其还具有水银血压计中本身所带有的功能和应用优势, 而且在直观性上也与水银血压计有着一定的相似处, 就算是在照明条件并不理想的情况下, 人们也能够对其进行有效的观测。由于LED光柱血压计所具有的诸多优势, 使得其在临床中具有着良好的发展前景。
2 LED光柱血压计的工作原理
就实际情况来说, LED光柱血压计是在水银血压计的基础上发展得来的, 但是其工作原理与水银血压计有着明显的不同。水银血压计主要是依据流体的经历平衡原理来进行血压的测量, 其通过将连同器与贮汞瓶、示值管进行连接, 在贮藏汞的瓶内部水银受到压力而出现升高的情况下, 从而通过示值管将压力值进行显现, 以此来对血压进行测量。而LED光柱血压计则主要是依据压力传感器来进行血压的测量工作, 在外部压力施加到传感器上后, 传感器中的控制电路就会对LED发光二极管中的光栅条形成有效的驱动, 从而使得LED发出光亮, 根据LED发光点的多少来判定血压的变化情况。
根据国家技术监督局发布的《血压计和血压表检定的规程》对血压计的要求, 规程适用于 (台式和立式) 水银血压计和弹性式血压表的首次检定、后续检定和使用中检验, 其对血压计的检定项目如表1。
由于LED光柱血压计没有指针也不是机械传动指示且压力传感器仓密封的不与大气相通, 所以其中3.2血压计灵敏度和3.5血压计表指针偏转平稳性对LED光柱血压计不适用。而对于其他项目完全符合规程要求, 并有好多项目远优于规程要求。例如血压计的水银指示管和血压表的表面应无色透明, 其上不允许有明显妨碍读数的缺陷和血压计水银示值管中的水银柱读数面的宽度应大于3mm。都是对读数部分的要求, 而LED光柱血压计光柱自身发光, 醒目, 便于远距离观察。光柱本身无机械传动部分, 抗过载、抗振动性能好。很好地解决了模拟水银血压计读数不准确和读数空难的问题。
3 LED光柱血压计计量性能和推广前景
LED光柱血压计采用气压驱动高精度压力传感器避免了水银氧化和灰尘进入水银壶造成灵位误差, 并采用零位追踪技术提高了规程。血压计对零位误差 (-0.2~0.5) k Pa的要求, 有效减小或避免零位误差。LED光柱血压计采用水银柱血压计采用高精度压力传感有效提高了测量的准确度, 避免了由于水银血压计不水平造成的示值误差, 并采用LED灯模拟指示和液晶数字只是两种方式更方便医患的使用习惯和获得更准确测量结果, 其示值允许误差在±0.5k Pa或±3.75mm Hg内, 完全符规程3.4对示值误差范围要求, 其测量的血压精确值是有保证的。
LED光柱血压计有如下特点:数值准确灵敏度高, 无水银泄漏, 无传统水银柱血压计常见的零位偏差及无灵敏度或灵敏度小等缺点, 保留传统水银柱血压计简便直观的模拟式血压观测窗的同时, 即使在照明不佳的环境中仍能清晰观察血压示值。同时, 光柱血压计从根本上解决了水银柱血压计中的汞对环境的污染和危害, 彻底消除了旧水银柱血压计回收后的汞处理问题。笔者认为LED光柱血压计作为有可能替代传统水银柱血压计, 具有良好的应用前景。
结束语
综上所述, LED光柱血压计具有诸多的特点, 其在实际的应用中, 符合国家既定的计量计量标准, 能够准确的计量出人体的血压值, 而且其不具备有毒的物质, 不会对人体造成影响, 也会对周围的环境造成破坏, 其在计量性能上具有突出的优势, 这种血压计的应用弥补了水银血压计的不足, 从而使得汞处理问题得到了有效的解决, 就笔者的观点来说, 在未来的临床检验中, LED光柱血压计会取代水银血压计成为血压测量的主要测量方法, 其应用的前景较为广阔。
参考文献
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计量性能 篇7
关键词：弹性元件式压力表,计量性能,压力控制,计量检测
弹性元件式压力表是一种常见的压力计量器具, 由测量系统、外壳和指示装置等组成, 具有计量显示、压力控制等功能, 被广泛应用在化工、石油、矿山、冶金和电力等行业的生产中, 具有成本低、测量范围广、安装方便、示值直观等优势, 被称为“安全的眼睛”。
1 弹性元件式压力表概述
弹性元件式压力表是通过弹性元件受到压力产生的变形反作用, 使其与被测压力平衡, 测得压力, 最终计量。然而, 温度对弹性元件式压力表的影响较大, 可导致弹性元件的灵敏度和刚度变化, 严重影响了压力表计量结果的准确性。因此, 在使用弹性元件式压力表时, 要根据测量范围、现场温度环境和工艺要求等, 结合不同压力表的优势, 选择最适合的压力表。只有这样, 才能最大程度地保证压力表计量结果的精准性。
1.1 计量检测中需要注意的问题
一般而言, 进行弹性元件式压力表计量检测时, 需要注意两方面, 即外观问题和零位问题。在外观检测中, 要重点检查压力表的元件装配情况, 包括是否松动、是否容易滑脱。可采取轻摇压力表, 听是否存在响声的检测方式。此外, 还要进行压力表外观涂层检查, 一旦发现问题, 要及时调整或更换压力表。弹性元件式压力表具有示值直观的优势, 因此, 检测压力表时要格外注意表盘标志, 全面检查其计量精度等相关内容, 确保压力表计数部分清晰、表面玻璃完好、无刮痕和裂缝等, 保证能准确读出压力表指针所指的数值;定期清洗弹性元件式压力表, 保证其清洁度。
弹性元件式压力表指针不归零是常见问题之一, 需要计量人员仔细检查并及时调整。可通过游丝弹力检查, 如果游丝弹力不适度, 则应及时更换、调整, 或轻轻敲打压力表指针, 确保指针无松动。当指针与表盘发生摩擦时, 需要将压力表指针取下, 重新调整二者间的距离, 并对齿轮间隙进行调整, 尽可能地缩小计量误差, 保证弹性元件式压力表计量结果精准。
1.2 计量性能要求
弹性元件式压力表对计量性能有一定的要求, 即要保证无零位误差、回程误差、示值误差和轻敲位移、指针偏转等情况。其中, 对于无零位误差的要求, 压力表的外形差异、矩形膜盒压力表指针与零位分度线偏离的位置不能超过最大允许的误差绝对值;圆形膜盒和真空压力表指针必须紧靠止销, 压住压力表的零位分度线;圆形压力真空表的指针应位于零位分度线内, 这样才能杜绝零位误差影响计量结果。
对于回程误差、示值误差和轻敲位移、指针偏转等, 弹性元件式压力表与一般压力表的要求是相同的。
2 计量性能的影响因素分析
在弹性元件式压力表的计量中, 对计量性能影响最大的3个因素为回程误差、示值误差和轻敲位移。下面对其产生原因进行深入分析, 探寻解决之道。
2.1 回程误差产生的原因
压力表的回程误差是指同一示值在压力表上、下形成间的差值较大, 诱发其产生的原因多种多样: (1) 弹性元件式压力表指针松动、未装紧, 或指针套、指针片松动都会导致出现较大的回程误差; (2) 压力表指针与表盘玻璃的距离过于近, 在指针移动的过程中会产生一定跳动, 影响了指针计量的平稳移动; (3) 机芯未安装在表盘中心位置、游丝张大和紧缩的程度不足都会引发不同程度的回程误差; (4) 螺钉松动、扇齿的啮合部位磨损严重或附有污物也会诱发回程误差; (5) 压力表齿轴与连杆相接处磨损会促使回程误差的产生。
2.2 示值误差产生的原因
弹性元件式压力表的示值误差具有一定的变化规律, 比如, 在压力表计量的过程中, 连杆移动的角度与指针在盘表上偏转的大小为正比例关系;机芯顺时针转动时, 指针前半部走得慢、后半部走得快;逆时针转动时, 前半部走得快, 后半部走得慢。示值误差增加或减少的原因是指针安装不正确。此外, 示值螺钉会影响传动比, 进而导致压力表示值误差呈一定比例增加或减少。出现指针转动先后快慢的情况, 进而产生曲线型误差时, 是因压力表在计量过程中指针转角大小与表盘标度角不一致。弹性元件式压力表的示值误差仅发生在某一点时, 多数是因齿牙口啮合点存在污物、毛刺等, 而示值误差出现负值时, 多数是因齿牙损伤而造成的。
2.3 轻敲位移产生的原因
弹性元件式压力表轻敲位移超差有3种不同的情况, 即前小后大, 前大后小和两端无、中间有。其中, 游丝的张大或紧缩是造成压力表轻敲位移前小后大、前大后小的主要原因, 根据实际情况, 可通过调整游丝, 促使轻敲位移变小;轻敲位移两端无、中间有的情况不具有规律性, 产生原因可能是游丝乱圈、机芯磨损严重和有污物等, 这些都会对弹性元件式压力表的计量性能产生不同程度的影响。
3 结束语
综上所述, 影响弹性元件式压力表计量性能的因素多种多样, 其都会对计量显示、压力控制产生一定的影响。为了解决压力表在工作过程中出现的计量性能问题, 必须做好应对各类故障的准备, 可对压力表进行检测, 包括对外观、指针等方面的检测, 尤其要注意回程误差、示值误差和轻敲位移等情况, 查明故障原因后, 应及时修理、检定、校准。只有这样, 才能确保弹性元件式压力表计量的科学性、准确性和可靠性。
参考文献
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