《第一节+检测仪表的基本知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一节+检测仪表的基本知识（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室第二章第二章 检测仪表及传感器检测仪表及传感器第一节第一节 检测仪表的基本知识检测仪表的基本知识第二节第二节 压力检测及仪表压力检测及仪表第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表第五节第五节 温度检测与仪表温度检测与仪表山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室第一节：第一节：检测仪表的基本知识检测仪表的基本知识山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室化工系仪表教研室化工系仪表教研室一、测量过程与测量误差一、测量过程与测量误差1、测量过程我们把被测量与标准量的比较过
2、程叫测量过程。任何一个测量过程都必然涉及这样两个量被测量Q标准量V（测量单位）我们把被测量与标准量的比值称为测量值。这就是测量过程的数学表达式。g为测量比值山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室化工系仪表教研室化工系仪表教研室不管是采用那种方法都是将被测量与标准不管是采用那种方法都是将被测量与标准量进行比较，而测量仪表就是实现比较的技术工量进行比较，而测量仪表就是实现比较的技术工具。具。测量可分为直接测量、间接测量。测量可分为直接测量、间接测量。 直接测量直接测量 实验的方法实验的方法 间接测量间接测量 数学的方法数学的方法 S=Vt U=IR零位偏差法零位偏差法零位平衡法零
3、位平衡法山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室化工系仪表教研室化工系仪表教研室2、测量误差、测量误差（1）定义）定义 我我们们把把测测量量值值与与真真实实值值之之差差，称称为为测测量量误误差差。我我们们测测量量的的目目的的是是为为了了正正确确反反映映真真实实值值，但但人人们们不不管管采采用用多多么么高高明明的的测测量量方方法法，采采用用多多么么精精密密的的测测量量仪仪表表，其其测测量量值值和和真真实实值值之之间间总总存存在在着着一一定定的的差差值值，我我们们把把这这一一差差值称为测量误差。值称为测量误差。=XiXtXi表示测量值。Xt表示真实值。山东师范大学化工系仪表教研室山
4、东师范大学化工系仪表教研室化工系仪表教研室化工系仪表教研室P05.00MPa贮罐的真实压力5.11MPa=XiXt=5.115.00=0.11(Mpa)测量值山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室化工系仪表教研室化工系仪表教研室 我我们们说说过过真真实实值值是是无无法法测测量量的的，那那么么贮贮罐罐的的真真实实压力我们是怎样测得的呢？压力我们是怎样测得的呢？ 我我们们把把被被测测参参数数用用标标准准表表进进行行多多次次测测量量后后的的平平均均值称为真实值。值称为真实值。 事事实实上上在在生生产产过过程程中中，我我们们通通常常把把用用标标准准表表测测得得的的值称为真实值。值称为
5、真实值。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室（2）分类）分类测测量量误误差差按按其其产产生生的的原原因因不不同同可可分分为为以下三类以下三类a、系统误差系统误差 仪仪表表本本身身有有缺缺陷陷，仪仪表表使使用用不不当当观观测测者者的的习习惯惯于于偏偏向向，单单项项环环境境因因素素的变化。产生的误差叫系统误差。的变化。产生的误差叫系统误差。（设计、制作、使用因素）（设计、制作、使用因素）特特点点：误误差差的的大大小小、方方向向均均不不改改变变有有一定的规律。易消除或修正。一定的规律。易消除或修正。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室b、疏忽误差疏忽误差产产生
6、生这这类类误误差差的的原原因因是是，观观测测者者在在测测量量时时疏疏忽忽大大意意而而造造成成的的。（人为因素）（人为因素）特特点点：无无规规律律，但但容容易易被被发发觉觉，并将其测量结果进行修正。并将其测量结果进行修正。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室C、偶然误差偶然误差 这这类类误误差差产产生生的的原原因因是是偶偶然然性性的的因因素素引引起起的的。就就是是在在同同样样条条件件下下，用用同同一一仪仪表表，对对同同一一参参数数、同同一一测测量量点点反反复复多多次次测测量量，每每次次测测量量结结果果均均不能重复的误差。（偶然因素）不能重复的误差。（偶然因素）特特点点：无无规
7、规律律，不不易易发发觉觉和和修修正正。偶偶然误差的大小反映了测量的精度然误差的大小反映了测量的精度。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室（3）、表示方法绝对误差相对误差Y（1）绝对误差=X1X0X1表示测量值。X0表示真实值。（标准表的指示值）“绝对绝对”的含义表示误差存在的绝对性。的含义表示误差存在的绝对性。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室在实际测量中，只用绝对误差来表示测量精度是远远不够的，因为绝对误差仅能表示误差的存在，在某种意义上来说却不能反映误差的大小。例如：买100斤白菜给了99.5斤少0.5斤真实值测量值误差值买1斤0.5斤0.5斤显然
8、1=2=0.5斤但是第一种情况我们认为误差是不大的，第二种情况误差是很大的。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室（2）相对误差YY=表示在X0处的绝对误差通过计算Y1=0.005Y2=0.5显然Y2Y1说明第二种情况误差大。在实际应用中我们一般用相对百分误差来表示：Y=100%Y1=0.5%Y2=50%山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室二、测量仪表的品质指标1、精度及精度的等级（1）精度（精确度）精度是仪表的精密度和正确度的总称。正确度表示测量结果中系统误差大小的程度，即测量结果与真实值的偏离程度。系统误差越小，测量越正确。精密度表示测量结果中随机误差
9、大小的程度，它指在一定条件下，多次重复的测量结果彼此间的分散程度。随机误差越小，测量结果越精密。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室仪表的精度仪表的精度用最大相对百分折合误差来表示：=100%正确度精密度max表示在量程范围内产生的最大绝对误差量程=X上X下X上表示测量上限X下表示测量下限山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室例题某仪表经校验数据如下：测量表读数02550100标准表读数0247495998误差值00.30.50.2试计算仪表的精度等级。解max=0.5量程=100=100=100%=100%=0.5%答测量仪表的精度为0.5%山东师范大学
10、化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室(2)精度等级所谓仪表的精度等级就是仪表的精度去掉正负号和百分号来表示。例如=1.2%精度等级=1.2级=-0.8%精度等级=0.8级国家对精度等级的规定：I精密标准表0005002005II标准表01020405III工业用表10152540山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室精度等级的应用选表问题定级问题、选表根据工艺对误差的要求选择仪表精度。选表原则：选表选好表，数值越小表越好。例如：工艺要求用0100的温度表测量某反应釜的温度，并要求测量误差不大于1.2,应选择什么等级的温度表？解：=100%=1.2%1.01.21.5根
11、据选表原则应选1.0级的温度表。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室 定级根据仪表的校验数据确定仪表的精度。定级原则：定级定次级，数值越大级越低。例如：某台测温仪表的测温范围为200700，经校验仪表的最大绝对误差为4，试确定该表的相对百分误差与精度等级。解：=100%=0.8%答：该表的相对百分误差为0.8%，确定该表的精度等级为1.0级0.50.81.0根据定级原则应定1.0级山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室仪表精度等级的表示方法仪表精度等级可用不同符号在仪表面板上用和表示。1.01.51.5确定了仪表精度等级也就确定了仪表的允许误差。允=100
12、%山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室如：一台1.0级、0100KPa的压力表其允许的最大相对误差和最大绝对误差值各为多少？允=1.0允=1.0%100=1.0(KPa)答压力表允许的最大相对误差是1.0最大绝对误差是1.0KPa山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室仪表的基本误差和附加误差仪表的基本误差仪表在正常使用情况下产生的误差叫仪表的基本误差。仪表的附加误差仪表在非正常使用情况下产生的误差叫仪表的附加误差。仪表的基本误差也用最大相对百分折合误差来表示。基本误差=100%=精度山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室2、测量仪表的恒定
13、度（变差）、测量仪表的恒定度（变差）B（1）定义在外界条件不变的条件下，用同一仪表对同一参数同一测量点，进行正反行程测量时，仪表正反行程测量值之差称为仪表的变差。B=100%绝对差值=上行程的测量值下行程的测量值量程=X上X下X上表示测量上限值X下表示测量下限值山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室（2）计算例如：对某温度表校验数据如下：单位标准表0255075100测量表上行程02492492075209972下行程02531498074929990绝对差值0-0.39-0.60-0.28-0.18计算仪表的变差解根据公式B=100%=100%=-0.6%答：略山东师范大学
14、化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室变变差差去去掉掉百百分分号号的的绝绝对对值值必必须须小小于于仪仪表表的的精精度度等等级级或或不不能能超超出出仪仪表表的的允允许许误误差差，否否则仪表要维修或降级使用！则仪表要维修或降级使用！例如：有一仪表精度为1.5级，变差为1.6%.仪表的基本误差为1.3%。问此表是否合格。答案：不合格，因为仪表的变差大于仪表的精度等级。应降至2.5级。若变差为1.4%合格否？合格。值得注意的是：值得注意的是：山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室3、灵敏度与灵敏限S=a表示指针的线位移或角位移量x被测参数的输入变化量例如：一台测量范围为0100
15、的测温仪表，标尺长度为20mm，求其灵敏度SS=0.2mm/说明温度每变化一度，指针移动了0.2毫米。能够引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量叫灵敏限。（起始灵敏度）通常要求仪表的灵敏限数值不大于仪表允许绝对误差的一半。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室4、分辨力数字式仪表的灵敏度用分辨力来表示。分辨力的大小取决于数字仪表的有效数字的位数。例如：一台最低量程为1V的5位半数字电压表，01.00000V其分辨率为10V。、100000V、指示值为10V最高位只能显示1或0其它位能显示09山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室5、线性度线性度说明输出量
16、与输入量的实际关系曲线偏离直线的程度。f=100%f线性度fmax标定曲线对于理论直线的最大偏差。我们非常喜欢仪表输出与输入之间呈线性关系，因为在线性情况下，模拟仪表的刻度可以做成均匀刻度。因此有时需对信号进行线性化处理。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室6、测量仪表的反应时间仪表的反应时间体现了仪表的动态特性，一般仪表指针随时间变化有以下两种情况：山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室（1）时间常数T指在被变量作阶跃变化后，仪表示值达到被测量变化值的63.2%时，所需的时间。时间常数小即反应时间短，指示滞后小，时间常数大即反应时间长，指示滞后大。（2）
17、阻尼时间T指从给仪表突然输入其标尺一半的相应被测量开始，到仪表指示与被测量值之差为该标尺范围的1%时为止的时间间隔。阻尼时间短，说明仪表的示值的稳定时间短，说明系统稳定性好，反之相反。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室三、工业仪表的分类1、按仪表使用的能源分类电动仪表（电源交流220V工频电或24V直流电）气动仪表（气源0.14MPa的净化压缩空气）标准联系信号420mA标准联系信号20100KPa2、按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类检测仪表将被测变量转换成相应的物理量。显示仪表将物理量进行指示、记录、累积等控制仪表各种控制规律的调节器执行器各种气动阀、电动阀、电磁阀和执行装置集中控制装置各种带有微处理机的检测、控制装置。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室集中控制装置显示仪表控制对象检测仪表执行器调节仪表
