1、化工儀表及自動化,第一章 檢測儀表基本知識,內容提要,測量過程與測量誤差 測量儀表的品質指標 測量系統中的常見信號類型 檢測系統中信號的傳遞形式 檢測儀表與測量方法的分類 化工檢測的發展趨勢,1,測量過程與測量誤差,測量是用實驗的方法,求出某個量的大小。,測量實質：是將被測參數與其相應的測量單位進行比較的過程。,2,測量過程與測量誤差,測量誤差：由儀表讀得的被測值 (測量值)與被測參數的真實值之間的差距。,3,測量過程與測量誤差,絕對誤差,xI：儀表指示值, xt：被測量的真值,相對誤差,4,檢測儀表的品質指標,5,1.測量儀表的準確度（精確度）,說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差來表示。但是

2、，儀表的絕對誤差在測量范圍內的各點不相同。因此，常說的“絕對誤差”指的是絕對誤差中的最大值max。,檢測儀表的品質指標,相對百分誤差,允許誤差,6,檢測儀表的品質指標,7,檢測儀表的品質指標,8,解 該儀表的相對百分誤差為,如果將該儀表的去掉“”號與“”號，其數值為0.8。由于國家規定的精度等級中沒有0.8級儀表，同時，該儀表的誤差超過了0.5級儀表所允許的最大誤差，所以，這臺測溫儀表的精度等級為1.0級。,檢測儀表的品質指標,9,儀表的準確度等級是衡量儀表質量優劣的重要指標之一。,準確度等級數值越小，就表征該儀表的準確度等級越高，儀表的準確度越高。工業現場用的測量儀表，其準確度大多在0.5級

3、以下。,儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標志在儀表面板上。,檢測儀表的品質指標,注意,在工業上應用時,對檢測儀表準確度的要求,應根據生產操作的實際情況和該參數對整個工藝過程的影響程度所提供的誤差允許范圍來確定,這樣才能保證生產的經濟性和合理性。,10,檢測儀表的品質指標,2.檢測儀表的恒定度,變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內進行正反行程（即被測參數逐漸由小到大和逐漸由大到小）測量時，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的差值。,圖1-1 測量儀表的變差,11,儀表的變差不能超出儀表的允許誤差，否則應及時檢修。,檢測儀表的品質指標,12,3.靈敏度

4、與靈敏限,儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個位移的被測參數變化量的比值。即,式中，S為儀表的靈敏度；為指針的線位移或角位移；x為引起所需的被測參數變化量。,儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發生動作的被測參數的最小變化量。通常儀表靈敏限的數值應不大于儀表允許絕對誤差的一半。,檢測儀表的品質指標,13,4.反應時間,反應時間就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數變化的品質指標。反應時間長，說明儀表需要較長時間才能給出準確的指示值，那就不宜用來測量變化頻繁的參數。,儀表反應時間的長短，實際上反映了儀表動態特性的好壞。,檢測儀表的品質指標,14,5.線性度,線性度是表征線性刻度儀表的輸出

5、量與輸入量的實際校準曲線與理論直線的吻合程度。通常總是希望測量儀表的輸出與輸入之間呈線性關系。,圖1-2 線性度示意圖,式中，f為線性度（又稱非線性誤差）；fmax為校準曲線對于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計算）。,檢測儀表的品質指標,6.重復性,重復性表示檢測儀表在被測參數按同一方向作全量程連續多次變動時所得標定特性曲線不一致的程度。若標定的特性曲線一致,重復性就好,重復性誤差就小。,圖1-3 重復性示意圖,15,檢測系統中的常見信號類型,作用于檢測裝置輸入端的被測信號，通常要轉換成以下幾種便于傳輸和顯示的信號類型,1.位移信號 2.壓力信號 3.電氣信號 4.光信號,16,檢測系統

6、中信號的傳遞形式,1. 模擬信號,在時間上是連續變化的, 即在任何瞬時都可以確定其數值的信號。,2. 數字信號,數字信號是一種以離散形式出現的不連續信號,通常用二進制數“0”和“1”組合的代碼序列來表示。,3. 開關信號,用兩種狀態或用兩個數值范圍表示的不連續信號。,17,檢測儀表與測量方法的分類,1.檢測儀表的分類,依據所測參數的不同,可分成壓力 (包括差壓、負壓)檢測儀表、流量檢測儀表、物位 (液位)檢測儀表、溫度檢測儀表、物質成分分析儀表及物性檢測儀表等。 按表達示數的方式不同,可分成指示型、記錄型、訊號型、遠傳指示型、累積型等。 按精度等級及使用場合的不同,可分為實用儀表、范型儀表和標

7、準儀表,分別使用在現場、實驗室和標定室。,18,檢測儀表與測量方法的分類,2.測量方法的分類,19,檢測儀表與測量方法的分類,（1）直接測量,利用經過標定的儀表對被測參數進行測量，直接從顯示結果獲得被測參數的具體數值的測量方法。,根據被測參數獲得方式的不同，直接測量又有偏差法與平衡法（零位法）之分。,除此之外,還有一種將平衡法與偏差法結合起來的微差法,20,檢測儀表與測量方法的分類,（2）間接測量,當被測量不宜直接測量時,可以通過測量與被測量有關的幾個相關量后,再經過計算來確定被測量的大小。,21,化工檢測的發展趨勢,1.檢測技術的現代化,2.檢測儀表的集成化、數字化、智能化,3.軟測量技術和

8、虛擬儀器,22,例題分析,1. 某臺具有線性關系的溫度變送器,其測溫范圍為 0200,變送器的輸出為 420mA。對這臺溫度變送器進行校驗,得到下列數據:,試根據以上校驗數據確定該儀表的變差、準確度等級與線性度。,23,解:該題的解題步驟如下。 (1)根據儀表的輸出范圍確定在各溫度測試點的輸出標準值x標。任一溫度值的標準輸出信號(mA)為 例如,當溫度為50時,對應的輸出應為 其余類推。,24,(2)算出各測試點正、反行程時的絕對誤差正與反 ,并算出正、反行程之差變 ,分別填入下表內(計算變時可不考慮符號,取正值)。,25,(3)由上表找出最大的絕對誤差max ,并計算最大的相對百分誤差max。由上表可知,去掉max的“”號及“%”號后,其數值為0.625 ,數值在0.51.0之間,由于該表的max已超過0.5級表所允許的允,故該表的準確度等級為1.0級。,26,(4)計算變差,由于該變差數值在1.0級表允許的誤差范圍內,故不影響表的準確度等級。注意若變差數值變max超過了絕對誤差max ,則應以變max來確定儀表的準確度等級。,27,(5)由計算結果可知,非線性誤差的最大值fmax = 0.10 ,故線性度f為,28,2. 某臺測溫儀表的測溫范圍為2001000,工藝上要求測溫誤差不能大于5,試