一、死區的基本概念及其對系統性能的影響

死區是電動執行機構關鍵的性能指標，特指輸入信號發生變化時，執行機構輸出未能產生相應動作的輸入信號范圍。在這一范圍內，無論輸入信號如何變化，執行機構的輸出都保持恒定不變。死區的大小主要取決于執行機構的設計精度以及所用傳感器的靈敏度水平。

死區對控制系統性能的負面影響不容忽視。過大的死區會顯著降低執行機構的響應速度和控制精度，導致整個控制系統出現明顯的滯后現象。在極端情況下，死區還可能引發系統振蕩或穩定性問題，嚴重影響控制系統的可靠性和準確性。

在工業自動化領域，電動執行機構死區的精確測試與合理控制對保障整個控制系統的工作效率與穩定性具有至關重要的意義。死區會導致執行機構無法準確執行控制指令，進而影響產品質量、降低生產效率，并增加設備維護成本，甚至可能對整個生產系統的安全性構成威脅。

二、GB/T 28279-2023標準下的死區測試方法

1. 測試基本原理

根據GB/T 28279-2023標準的要求，電動執行機構死區測試需在特定測試點進行，通常選擇行程的25%、50%和75%三個位置作為基本測試點。測試時需緩慢調整輸入信號，精確測量執行機構開始產生動作的臨界點。

測試過程中，首先需緩慢增大或減小輸入信號（建議以0.01的步長調整），直到執行機構的輸出軸產生肉眼可觀察到的行程變化，記錄此時的輸入信號值I1。隨后，沿相反方向以相同方式改變輸入信號，再次觀察到輸出軸動作時記錄輸入信號值I2。

2. 死區計算公式

根據標準定義，死區值可通過以下公式計算：

Δ=I∣I1?I2∣×100%

其中，$\Delta$為死區值（%），I為輸入信號范圍。當輸入信號范圍為0-20mA時，I取20；當輸入信號范圍為4-20mA時，I取16。

測試結果判定需參照JB/T 8219-2016的6.1.4規定，檢查死區值是否符合相應精度等級的要求。不同精度等級的執行機構對應不同的死區允許范圍，這是評估產品合格與否的關鍵依據。

三、測試環境與設備要求

1. 測試環境條件

死區測試應在標準環境下進行，包括環境溫度（20±5）℃、相對濕度不大于85%RH的穩定環境。測試現場應保持清潔、安靜、光線充足，無顯著振動和電磁干擾，確保測試結果的準確性和可靠性。

測試電源應保持穩定，220VAC電源波動不應超過額定值的10%，24VDC電源波動不應超過5%。氣源應清潔、干燥，露點至少比最低環境溫度低10℃，氣源壓力波動不應超過額定值的10%。

2. 測試設備要求

死區測試所需設備包括高精度信號發生器、數字萬用表、位移測量儀器等。標準儀表和儀器應具備有效的檢定合格證書，其基本誤差的絕對值不應超過被校儀表基本誤差絕對值的1/3。

對于高端執行機構，推薦使用非接觸式測量系統，如激光位移傳感器或高精度機器視覺系統，這些設備能夠自動記錄輸出軸的微小位移，大大提高測試精度和效率。

四、測試流程與操作規范

1. 測試前準備

測試前需對執行機構進行外觀檢查，確保設備完整無損、附件齊全、銘牌清晰、封印完好。同時檢查電氣絕緣性能，用500V兆歐表測量接線端子對地絕緣電阻，應大于20MΩ。

設備預熱是確保測試準確性的重要環節。執行機構應在試驗環境下放置2小時以上，測試前后儀表需預熱15分鐘以上，預熱后進行不少于3次的全范圍運動，然后才開始正式測試。

2. 具體測試步驟

• 測試點選擇：在執行機構的25%、50%和75%行程位置分別進行測試。

  
  

• 輸入信號控制：緩慢增加或減小輸入信號（步長0.01），直到觀察到輸出軸開始動作為止。

  
  

• 數據記錄：記錄兩個方向上的臨界點信號值I1和I2，每個測試點應重復測量3-4次以提高準確性。

  
  

• 實時監控：測試過程中需同時監測并記錄環境溫度、濕度和電源電壓等參數，以便對異常數據進行修正分析。

  
  

表1：電動執行機構死區測試記錄表示例

五、測試數據處理與分析

1. 數據有效性驗證

測試完成后，需對采集數據的有效性進行驗證。檢查數據的變化趨勢是否符合預期，剔除因外界干擾導致的明顯異常數據點。對于重復性差的測試點，應重新進行測試，確保結果的可靠性。

數據分析時，應計算每個測試點多次測量的死區平均值，并與標準規定的允許值進行比較。同時，還需分析死區在執行機構全行程范圍內的一致性，評估產品的綜合性能。

2. 不確定度評估

測試結果應包含不確定度評估。考慮標準器誤差、環境條件波動、讀數誤差等因素對死區測試結果的影響。擴展不確定度應小于死區允許值的1/3，確保測試結果的可信度。

六、死區調整與優化策略

針對測試中發現的死區超標問題，可采取多種調整策略。通過優化機械結構，減小齒輪間隙和傳動鏈中的空程，可有效降低死區。此外，調整傳感器的靈敏度或更換更靈敏的傳感器也是常用的死區減小方法。

控制策略優化是減小死區的另一重要途徑。在控制系統中引入PID調節器，特別是合理設置微分參數，可有效補償系統死區。此外，采用前饋控制或自適應控制算法，也能顯著降低死區對系統性能的影響。

定期維護保養對維持執行機構低死區運行至關重要。包括保持執行器清潔干燥，定期檢查機械結構的磨損情況，消除過度間隙和摩擦力，以及保持控制信號的穩定性。

七、行業應用與標準實施建議

1. 不同行業的死區要求

各工業領域對執行機構死區的要求存在差異。化工行業因介質的腐蝕性和毒性，需要選擇耐腐蝕、死區小的執行機構；食品行業關注衛生要求，需選擇密封性好、易于清潔的產品；而醫療行業則要求極高的精度和可靠性。

針對特定應用場景，死區要求也會有所不同。對于精確控制場合（如精細化工、制藥工藝），死區通常需控制在0.5%以下；而對于一般開關控制，1%-2%的死區可能是可以接受的。

2. 標準實施建議

GB/T 28279-202標準的有效實施需要生產企業、用戶和檢測機構的共同參與。生產企業應建立完善的質量管理體系，對每臺出廠產品進行死區測試；用戶單位需制定科學的驗收規范，定期對在役設備進行性能檢測；檢測機構則應嚴格遵循標準方法，確保測試結果的準確性和公正性。

數字化轉型背景下，執行機構死區測試也將向智能化方向發展。通過集成傳感器和通信接口，實現死區的在線監測和預測性維護，結合數字孿生技術，在虛擬空間中模擬和優化執行機構性能，將是未來的重要趨勢。

結語

電動執行機構死區響應測試是評估其性能和質量的重要手段，GB/T 28279-2023標準為測試提供了科學規范的方法依據。通過嚴格遵循標準要求，采用精確的測試設備和方法，可以準確評估執行機構的死區特性，為產品質量控制和應用選型提供可靠依據。

隨著工業自動化技術的不斷發展，對執行機構控制精度的要求將越來越高，死區測試技術也需不斷創新和完善。未來，隨著傳感器技術、數字孿生技術和人工智能技術的發展，死區測試將更加精準、高效，為電動執行機構在各工業領域的可靠應用提供有力支撐。