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1、,第一篇,化工检测仪表,检测仪表基本知识,主要内容,概 述,压力检测方法及仪表,流量检测方法及仪表,温度检测方法及仪表,物位检测方法及仪表,第二章,检测仪表基本知识,第一节 概 述,检测仪表组成：,概 述,检测环节:,是检出元件或传感器，直接感受被测变量，并将它变换成适于测量的信号形式。,转换放大环节:,对信号进行转换、放大等处理，并传送给显示部分进行 指示或记录。,显示部分:,就地指示型仪表、单元组合型仪表、 数字式显示仪表,在过程自动化中要通过检测元件获取生产工艺变量，最常见变量是温度、压力、流量、物位（四大参数）。 检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接响应工艺变量，并转化成一个与之成对
2、应关系的输出信号。这些输出信号包括位移、电压、电流、电阻、频率、气压等。,检测变送的重要性,由于检测元件的输出信号种类繁多，且信号较弱不易察觉，一般都需要将其经过变送器处理，转换成标准统一的电气信号（如420mA 或 010mA直流电流信号 ,20100KPa气压信号）送往显示仪表，指示或记录工艺变量，或同时送往控制器对被控变量进行控制。有时将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表, 或者将检测元件称为一次仪表，将变送器和显示装置称为二次仪表。,检测实施正确控制的第一步,变送将检测元件输出的各种信号、微弱信号转化成统一(标准)的电气信号。,静态：正确y(t)正确反映c(t)的值 可靠长期工作
3、,动态：迅速y(t)迅速反映c(t)的变化,过程控制对检测仪表要求：,一、测量过程,测量：以确定量程为目的，用试验方法将被测参数的量值（被测量）与标准量的量值作比较，确定出被测量的大小。 测量方法： 按测量方式分：, 按接触方式分：,二、测量误差,误差：测量值与真值之间的差值 误差产生的原因：选用的仪表精确度有限，实验手段不够完善、环境中存在各种干扰因素，以及检测技术水平的限制等原因. 真值：,三、误差的表示方法,绝对误差 绝对误差指仪表指示值与被测参数真值之间的差值，即 仪表指示值 t 被测量的真值 0约定真值 相对误差,概 述,误差的表示方法,引用误差(相对百分误差),概 述,引用误差 S
4、P仪表量程, 允许误差(满度误差), 附加误差,由于外界环境条件变化以及仪表波动等外界因素引起的误差。,系统误差-在同一测量条件下，对同一被测参数进行多次重复测量时，误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化 特点：有一定规律的，一般可通过实验或分析的 方法找出其规律和影响因素，引入相应的 校正补偿措施，便可以消除或大大减小。 误差产生的原因：系统误差主要是由于检测仪表 本身的不完善、检测中使用仪表的方法不 正确以及测量者固有的不良习惯等引起的。,概 述,四、按照误差产生的原因分类,疏忽误差 明显地歪曲测量结果的误差，又称粗大误差， 特点：无任何规律可循。 误差产生的原因：引起的原因主要是由于操
5、作者的粗心（如读错、算错数据等）、不正确操作、实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙测试等原因所造成的。这时含有粗差的测量值称为异常值或坏值，一般均应从测量结果中剔除。,概 述,随机误差 -在相同条件下多次重复测量同一量时，误差的大小、符号均为无规律变化，又称偶然误差。 特点：变化难以预测，无法修正 误差产生的原因：随机误差主要是由于测量过程中某种尚未认识的或无法控制的各种随机因素（如空气扰动、噪声扰动、电磁场等）所引起的综合结果。,概 述,缓变误差 特点：变化难以预测，且随时间发生变化 误差产生的原因：由仪表内部的元器件老化过程引起的 处理方法：可更换元器件、零部件或通过不断校正加
6、以克服和消除。,概 述,五、 检测仪表的性能指标,1、精确度（精度） 表示仪表测量结果的可靠程度。 仪表的精度等级是按国家统一规定的允许误差大小来划分成若干等级的。仪表精度等级数值越小，说明仪表测量准确度越高。 精度等级：允许误差去掉“”号及“%”后，系列化圆整后的数值。,仪表的精度等级以一定的符号形式表示在仪表标尺板上，如1.0外加一个圆圈或三角形。精度等级1.0，说明该仪表允许误差为1.0%。,目前我国生产的仪表的精度等级有： 0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等,例1 某台测温仪表的量程是600-1100，其最大绝对误差为4 ，
7、试确定该仪表的精度等级。,由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，而该仪表的最大引用误差超过了0.5级仪表的允许误差，所以这台仪表的精度等级应定为1.0级。,解 仪表的最大允许误差为,例2 某台测温仪表的量程是600-1100，工艺要求该仪表指示值的误差不得超过4 ，应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求。,0.8%介于允许误差0.5%与1.0%之间，如果选择允许误差为1.0%,则其精度等级应为1.0级。量程为6001100，精确度为1.0级的仪表，可能产生的最大绝对误差为5，超过了工艺的要求。所以只能选择一台允许误差为0.5%，即精确度等级为0.5级的仪表，才能满足工艺要求。,解 根据工
8、艺要求，仪表的最大允许误差为,结论：校表： 选表：,仪表精度与量程有关，量程是根据所要测量的工艺变量来确定的。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量程，可以减小测量误差，提高测量准确性。,2、变差 在外界条件不变的 情况下，使用同一台仪表对 某一变量进行正反行程测量 时对应于同一测量值所得的 仪表读数之间的差异称为回 差，也称变差。,注意：仪表的变差不能超出仪表允许误差，否则仪表应及时检修。 形成原因：传动机构的间隙、运动部件的摩擦、弹性元件 弹性滞后的影响,3、灵敏度和分辨率 灵敏度：仪表的输出变化量与引起此变化的输入变化量的比值，即 灵敏度=Y/X 对于模拟式仪表而言，Y是仪表指针的角位移或
9、线位移。灵敏度反映了仪表对被测量变化的灵敏程度。,分辨率（仪表灵敏限）：仪表输出能分辨和响应的最小输入变化量。 分辨率是灵敏度的一种反映。对于数字式仪表而言，分辨率就是数字显示器最末位数字间隔代表被测量的变化与量程的比值。 通常数字仪表的分辨率就是仪表最低量程上最末一位改变一个数所表示的被测参数变化量，而模拟仪表一般用最小分隔值的一半表示,4、线性度,衡量仪表实际特性偏离线性程度的指标。 线性度差就要降低仪表精度。,图1.2 线性度,5、反应时间与动态误差 反应时间 用来衡量仪表能不能尽快反应出参数变化的品质指标。若反应时间过长，则不宜用来测量变化频繁的参数。 动态误差 由于仪表动作的惯性延迟
10、和测量传递滞后，当被测量突然变化后必须经过一段时间才能准确显示出来，这样造成的误差。 注：在工业生产中被测量变化较快是不能忽略动态误差。,练习 有两台测温仪表，它们的测温范围分别为0100和100300，校验表时得到它们的最大绝对误差均为2，试确定这两台仪表的精度等级。,概 述,解 这两台仪表的最大引用误差分别为,一台仪表的精度等级为2.5级，而另一台仪表的精度等级为1级。,练习 某台测温仪表的工作范围为0500，工艺要求测温时测量误差不超过3，试问如何选择仪表的精度等级才能满足要求？ 解 根据工艺要求，仪表的最大引用误差为 应选择0.5级的仪表才能满足要求,概 述,小结：在确定一个仪表的精度
11、等级时，要求仪表的允许误差应该大于或等于仪表校验时所得到的最大引用误差；而根据工艺要求来选择仪表的精度等级时，仪表的允许误差应该小于或等于工艺上所允许的最大引用误差。,概 述,六、检测系统中信号的传递形式,1、模拟信号 2、数字信号 3、开关信号,七、检测仪表的分类,1、根据所测变量不同：P、T、F、L、成分、物性 2、根据表达示数的方式不同： 指示、记录、信号、远传指示、累积 3、按照精度等级及使用场合 实用仪表 现场 范型仪表- 实验室 标准仪表- 标定室,六、检测系统中信号的传递形式,1、模拟信号 2、数字信号 3、开关信号,习题练习,例1 用一只标准压力表校验一只待校压力表，待校压力表
12、的测量范围为0100KPa，校验结果如下表所示。试计算各点的绝对误差、变差。并确定待校压力表的精确度等级。,例2 某台测温仪表的测量范围是200-1000，工艺要求该仪表测温误差不能大于5，试确定应选仪表的准确度等级。,0.625%介于允许误差0.5%与1.0%之间，如果选择允许误差为1.0%,则其精度等级应为1.0级。量程为2001000，精确度为1.0级的仪表，可能产生的最大绝对误差为8，超过了工艺的要求。所以只能选择一台允许误差为0.5%，即精确度等级为0.5级的仪表，才能满足工艺要求。,解 根据工艺要求，仪表的最大允许误差为,例3 某台测温仪表的量程是200-1000，准确度等级为0.5级，试问此温度表的允许最大绝对误差是多少？在校验点为500时，温度表的指示值为504，试问该温度表在这一点上的准确度等级是否符合1.0级，为什么？,作业： 35页 3、6、7,
