自动检测技术及仪表控制系统：第1章绪论

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1、常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论自动检测技术及仪表自动检测技术及仪表控制系统控制系统常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论教材：教材：自动检测技术及仪表控制系统化学工业出版社，张毅，2012。过程检测技术及仪表化学工业出版社，杜维等，2011。现代检测技术高等教育出版社，周杏鹏，仇国富等，2004。传感器与测试技术国防工业大学出版社，叶湘滨等，2007。常州大学电气系常州大学电气系C

2、hangzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论课程概述：课程概述： 专业基础必修课专业基础必修课 学分：学分：3 学时：学时： 40理论8实验主要内容基础知识引论基础知识引论 绪论 检测技术基本概念 测量误差与数据处理过程参数检测技术过程参数检测技术 温度检测 压力检测 流量检测 物位检测 成分检测仪表系统分析仪表系统分析 仪表系统及理论分析 变送单元和显示单元常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论课程概述：课程概述：成绩构成

3、成绩构成 出勤（出勤（5%5%） 作业（作业（5%5%） 实验（实验（20%20%） 期末考试（期末考试（70%70%） 常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论绪绪 论论1.11.1 检测仪检测仪表控制系表控制系表控制系表控制系统统 1.2 1.2 基本概念基本概念基本概念基本概念1.3 1.3 检测仪检测仪表技表技表技表技术发术发展展展展趋势趋势 ( ( ( (过程过程过程过程) ) ) )自动化自动化自动化自动化? ? ? ? 自动化仪表及装置自动化仪表及装置自动化仪表及装置自动化仪表及

4、装置? ? ? ? 检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势? ? ? ?常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论一、一、一、一、( ( ( (过程过程过程过程) ) ) )自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述 过程控制过程控制过程控制过程控制 通通通通常常常常是是是是指指指指 石石石石油油油油、化化化化工工工工、电电电电力力力力、冶冶冶冶金金金金、轻轻轻轻工工工工、建建建建材材材材、核核核核能能能能等等等等工工工工业业业业生生生生产产产产中中中中连

5、连连连续续续续的的的的或或或或 按按按按一一一一定定定定周周周周期期期期程程程程序序序序进进进进行行行行的的的的生生生生产产产产过程自动控制。过程自动控制。过程自动控制。过程自动控制。 生产过程自动化生产过程自动化生产过程自动化生产过程自动化 的发展的发展的发展的发展可以分为可以分为可以分为可以分为 三个阶段三个阶段三个阶段三个阶段： 仪表自动化阶段仪表自动化阶段仪表自动化阶段仪表自动化阶段 计算机控制阶段计算机控制阶段计算机控制阶段计算机控制阶段 综合自动化阶段综合自动化阶段综合自动化阶段综合自动化阶段过程控制过程控制过程控制过程控制是自动化技术的重要组成部分是自动化技术的重要组成部分是自动

6、化技术的重要组成部分是自动化技术的重要组成部分常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论所谓（过程）自动化所谓（过程）自动化所谓（过程）自动化所谓（过程）自动化是在工艺设备上配备一些自动化装置，是在工艺设备上配备一些自动化装置，用它们来代替操作人员的部分直接劳动，用它们来代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上按照规定的要求自动地进行，即：使生产在不同程度上按照规定的要求自动地进行，即：用自动化装置来管理设备用自动化装置来管理设备用自动化装置来管理设备用自动化装置来管理设备( ( ( (生

7、产过程生产过程生产过程生产过程) ) ) )，使之正常运行，使之正常运行，使之正常运行，使之正常运行。从工艺的眼光来看从工艺的眼光来看从工艺的眼光来看从工艺的眼光来看所谓（过程）自动化所谓（过程）自动化所谓（过程）自动化所谓（过程）自动化是使工艺参数保持在是使工艺参数保持在需要的值或状态需要的值或状态需要的值或状态需要的值或状态，或者使生产过程按照一定的程序或步骤运行，或者使生产过程按照一定的程序或步骤运行，保证生产过程运行在保证生产过程运行在最佳状态最佳状态最佳状态最佳状态。从控制的眼光来看从控制的眼光来看从控制的眼光来看从控制的眼光来看最高目标最高目标最高目标最高目标常州大学电气系常州大学

8、电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论进料进料口口变变送送器器调调节节器器执执行行器器出料口出料口进料进料口口变变送送器器操操作作站站执执行行器器出料口出料口眼看眼看脑想脑想手动手动例：例：例：例：液位的控制液位的控制液位的控制液位的控制脑脑想想眼眼看看手手动动常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论自动化与生产工艺的关系自动化与生产工艺的关系自动化与生产工艺的关系自动化与生产工艺的关系 了解生产对象的基本特性及

9、其对控制的影响；了解生产对象的基本特性及其对控制的影响； 根据工艺要求选择合理的自控方案根据工艺要求选择合理的自控方案； 综合考虑工艺与自控双方面的因素，综合考虑工艺与自控双方面的因素， 掌握准确的工艺条件和数据掌握准确的工艺条件和数据； 了解基本测控参数的测量原理、要求，了解基本测控参数的测量原理、要求， 便于确定合适的测控参数、选择合适的测控点等便于确定合适的测控参数、选择合适的测控点等。典型的工业生产过程典型的工业生产过程生产工艺生产工艺生产设备生产设备自动控制自动控制自控与工艺的关系：自控与工艺的关系：自控与工艺的关系：自控与工艺的关系：自控为工艺服务自控为工艺服务自控为工艺服务自控为

10、工艺服务 自控专业人员必须深入了解和熟悉生产工艺和设备自控专业人员必须深入了解和熟悉生产工艺和设备自控专业人员必须深入了解和熟悉生产工艺和设备自控专业人员必须深入了解和熟悉生产工艺和设备 工艺专业人员也必须掌握自动控制的本质工艺专业人员也必须掌握自动控制的本质工艺专业人员也必须掌握自动控制的本质工艺专业人员也必须掌握自动控制的本质常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论 任何一个工业控制系统都必然要应用任何一个工业控制系统都必然要应用 一定的检测技术和相应的仪表单元，一定的检测技术和相应的仪表

11、单元， 检测单元检测单元检测单元检测单元完成对各种过程参数的测量，完成对各种过程参数的测量， 并实现必要的数据处理；并实现必要的数据处理； 仪表单元仪表单元仪表单元仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，则是实现各种控制作用的手段和条件， 它将检测得到的数据进行运算处理，它将检测得到的数据进行运算处理， 并通过相应的单元实现对被控变量的调节。并通过相应的单元实现对被控变量的调节。 检测技术和仪表两部分是紧密相关和相辅相成的，检测技术和仪表两部分是紧密相关和相辅相成的， 它们是控制系统的重要基础。它们是控制系统的重要基础。 检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的

12、作用与意义常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论工业、科研、军事、医学工业、科研、军事、医学教学教学实验、气象预报、大地测绘、灾情实验、气象预报、大地测绘、灾情预报、交通指挥、预报、交通指挥、涵盖涵盖 吃穿用、农轻重、海陆空吃穿用、农轻重、海陆空检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论工业生产倍增器工业生产倍增器

13、检测技术是带动国民经济增长的一个关键领域检测技术是带动国民经济增长的一个关键领域在美国：检测技术占在美国：检测技术占4%4%，拉动经济增长，拉动经济增长66%66%常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论检测技术在工业生产领域的应用检测技术在工业生产领域的应用过程工艺控制、产品缺陷、装配定位过程工艺控制、产品缺陷、装配定位. .常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论机械手在汽车加工中的应用常

14、州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论检测技术在汽车中的应用日新月异检测技术在汽车中的应用日新月异发动机：向发动机的电子控制单元（发动机：向发动机的电子控制单元（ECUECU）提供发动机的工作状况信息，）提供发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等 汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键

15、部件，核心技术内容 普通轿车：约安装几十到近百只传感器，普通轿车：约安装几十到近百只传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。 底底 盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等 车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温 车车 身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等 温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等 常州大学电气系常

16、州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论检测技术在日常生活中的应用与日俱增检测技术在日常生活中的应用与日俱增 家用电器：家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦数码相机、数码摄像机：自动对焦-红外测距传感器红外测距传感器自动感应灯：亮度检测自动感应灯：亮度检测-光敏电阻光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测空调、冰箱、电饭煲：温度检测-热敏电阻、热电偶热敏电阻、热电偶电话

17、、麦克风：话音转换电话、麦克风：话音转换-驻极电容传感器驻极电容传感器遥控接收：红外检测遥控接收：红外检测-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管办公商务：办公商务：可视对讲、可视电话：图像获取可视对讲、可视电话：图像获取-面阵面阵CCDCCD扫描仪：文档扫描扫描仪：文档扫描-线阵线阵CCDCCD红外传输数据：红外检测红外传输数据：红外检测-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管医疗卫生：医疗卫生：电子血压计：血压检测电子血压计：血压检测 - - 压力传感器压力传感器血糖测试仪、胆固醇检测仪血糖测试仪、胆固醇检测仪 - - 离子传感器离子传感器常州大学电气系常州大学电气系Chang

18、zhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论超市打印秤便携式常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论人 体 秤 常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论热敏电阻体温表漫反射型光电开关常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论常州大学电气

19、系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论胎儿的B超影像超声波在医学检查中的应用常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论Open surgeryTraditional MISSPLSOpen surgery：cut then seeMIS: see then cut常

20、州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论科学研究的先行官科学研究的先行官 诺贝尔奖获得者诺贝尔奖获得者R. R. ErnstR. R. Ernst说说 “现代科学的现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展进步越来越依靠尖端仪器的发展” 俄国化学家门捷列夫指出俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始科学是从测量开始的的” 近近8080年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达者达3838人人常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动

21、检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论1989 年： 美国 IBM 公司阿尔马登研究中心的科学家Don Eigler，成功地用扫描隧道显微镜(IBM科学家Gerd Binnig 和 Heinrich Rohrer)在镍晶体表面移动原子，对单个原原子进行了重排，写成了由 35 个氙原子排列成的“ IBM ”三个字母。 常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论电子天平的精度可达十万分之一克。常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测

22、技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论检测技术在军事上的应用检测技术在军事上的应用美军研制的未来单兵作战武器美军研制的未来单兵作战武器-OICW 夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确定位目标。在发射激光测距仪：可精确定位目标。在发射2020毫米高爆弹时，激光测距仪可将毫米高爆弹时，激光测距仪可将目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以便精确的设定引爆时间目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以便精确的设定引爆时间常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统

23、自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论美国国家导弹防御计划美国国家导弹防御计划-NMD-NMD检测技术在国防领域的应用检测技术在国防领域的应用1.1.地基拦截器地基拦截器2.2.早期预警系统早期预警系统3.3.前沿部署前沿部署( (如雷达）如雷达）4.4.管理与控制系统管理与控制系统5.5.卫星红外线监测系统卫星红外线监测系统监测系统监测系统: : 探测和发现探测和发现敌人导弹的发射并追踪敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨道。导弹的飞行轨道。拦截器：能识别真假弹拦截器：能识别真假弹头，敌友方头，敌友方常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表

24、控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论检测技术在航天领域举足轻重检测技术在航天领域举足轻重飞行器测控飞行器测控 - - 检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵 火箭测控火箭测控 - - 检测火箭状况、姿态、轨迹检测火箭状况、姿态、轨迹 常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论“阿波罗阿波罗10”：火箭部分火箭部分-2077-2077个传感器个传感器飞船部分飞船部分-1218-1218个传感器个传感器检测参数检测参数-加速度、温度、压力、加

25、速度、温度、压力、 振动、流量、应变、振动、流量、应变、 声学等。声学等。神州飞船：神州飞船：185185台（套）仪器装置台（套）仪器装置常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论阿波罗阿波罗17月球车月球车美国美国“勇气号勇气号”火星火星车车常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控

26、制系统第一章第一章 绪论绪论美国美国X-47B无人机无人机美国大狗美国大狗常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论“物化法官物化法官” 检查产品质量检查产品质量 监测环境污染监测环境污染 识别指纹假钞识别指纹假钞 查服违禁药物查服违禁药物 侦破刑事案件侦破刑事案件常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成进料口进料口变变送送

27、器器调调节节器器执执行行器器出料口出料口进料口进料口变变送送器器操操作作站站执执行行器器出料口出料口眼看眼看脑想脑想手动手动例：例：例：例：液位的控制液位的控制液位的控制液位的控制脑脑想想眼眼看看手手动动常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论1 1 绪论绪论 一、一、一、一、( ( ( (过程过程过程过程) ) ) )自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述人与机器人与机器人与机器人与机器的机能的机能的机能的机能对应关系对应关系对应关系对应关系进料口进料口变变送送器器操操作作站站执执行行器器

28、出料口出料口眼看眼看脑想脑想手动手动常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论液位自动控制示意图液位自动控制示意图液位自动控制示意图液位自动控制示意图进料口进料口变变送送器器操操作作站站执执行行器器出料口出料口控制器控制器被控对象被控对象测量变送装置测量变送装置+SP执行器执行器420mADC420mADC带控制点流程图带控制点流程图D/AA/D数字信号数字信号自控系统自控系统自控系统自控系统组成组成组成组成自动控制自动控制自动控制自动控制系统方框图系统方框图系统方框图系统方框图数字调节器数字调

29、节器数字调节器数字调节器常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论控制器控制器被控对象被控对象测量变送装置测量变送装置+SP执行器执行器420mADC420mADCD/AA/D数字信号数字信号控制器控制器被控对象被控对象测量变送装置测量变送装置+SP执行器执行器420mADC420mADC自控系统自控系统自控系统自控系统组成组成组成组成自控系统自控系统自控系统自控系统组成组成组成组成模拟调节器模拟调节器模拟调节器模拟调节器数字调节器数字调节器数字调节器数字调节器被测被测变量变量显示装置显示装置传

30、感器传感器变送器变送器被测对象被测对象检测系统检测系统检测系统检测系统组成组成组成组成被测量被测量电量电量敏感元件敏感元件传感元件传感元件转换电路转换电路传感器传感器传感器传感器组成组成组成组成常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论检测与检测与变送单元变送单元执行单元执行单元显示单元显示单元调节单元调节单元( (被测被测) )被控被控对象对象操操作作人人员员典型的工业检测仪表控制系统典型的工业检测仪表控制系统典型的工业检测仪表控制系统典型的工业检测仪表控制系统电动单元组合仪表电动单元组合仪表

31、电动单元组合仪表电动单元组合仪表气动单元组合仪表气动单元组合仪表气动单元组合仪表气动单元组合仪表变送单元变送单元变送单元变送单元 计算单元计算单元计算单元计算单元调节单元调节单元调节单元调节单元 给定单元给定单元给定单元给定单元执行单元执行单元执行单元执行单元 转换单元转换单元转换单元转换单元显示单元显示单元显示单元显示单元 辅助单元辅助单元辅助单元辅助单元DDCDDCDCSDCS PLCPLCFCSFCS计算机计算机计算机计算机控制系统控制系统控制系统控制系统电阻式电阻式电阻式电阻式电容式电容式电容式电容式电感式电感式电感式电感式压电式压电式压电式压电式热电式热电式热电式热电式光电式光电式光

32、电式光电式传感原理传感原理传感原理传感原理温度温度温度温度压力压力压力压力流量流量流量流量物位物位物位物位机械量机械量机械量机械量成分成分成分成分被测参数被测参数被测参数被测参数常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论

33、绪论常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论集散式微机流量控制系统 常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论检测检测仪表仪表技术发展技术发展趋势趋势智能化智能化微型化微型化网络化网络化虚拟化虚拟化软测量技术软测量技术常州大学电气系常州大学电气系Chang

34、zhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论仪表的基本概念仪表的基本概念测量范围、上下限、量程测量范围、上下限、量程零点迁移、量程迁移零点迁移、量程迁移灵敏度和分辨率灵敏度和分辨率误差误差测量精度等级测量精度等级滞环、死区和回差滞环、死区和回差重复性和再现性重复性和再现性可靠性可靠性常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论测量范围、上下限、量程测量范围、上下限、量程测量范围：测量范围：0 00.5kg0.5kg测量上限：测量上限：0.

35、5kg0.5kg测量下限：测量下限：0kg0kg量程：量程：0.5kg0.5kg（量程（量程= =测量上限值测量上限值- -测量下限值）测量下限值）测量范围：仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。测量范围：仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限，测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限，简称下限和上限。简称下限和上限。常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论量程范围量程范围仪表能够测量的最大输入量与最小输入量之间仪表能够测量的

36、最大输入量与最小输入量之间的范围称作仪表的量程范围，简称量程。的范围称作仪表的量程范围，简称量程。在数值上等于仪表上限值与下限值的代数差之在数值上等于仪表上限值与下限值的代数差之绝对值。绝对值。问：某温度计测量的最低温度为问：某温度计测量的最低温度为-20-20，最高温度为最高温度为100100，它的量程是多少？，它的量程是多少？120给出仪表的测量范围可以知道上、下限及量程；给出仪表的测量范围可以知道上、下限及量程；只知道仪表的量程，不能确定出上下限及测量范围。只知道仪表的量程，不能确定出上下限及测量范围。常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表

37、控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论仪表测量范围的常用表示方法仪表测量范围的常用表示方法零点和量程零点和量程 仪表测量范围的常用表示方法是：仪表测量范围的常用表示方法是： 给出仪表的零点给出仪表的零点( (即测量下限值即测量下限值) )及仪表的量程。及仪表的量程。由前面的分析可知，只要仪表的零点和量程确定由前面的分析可知，只要仪表的零点和量程确定了，其测量范围也就确定了。了，其测量范围也就确定了。常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论零点迁移、量程迁移零点迁移、量程迁移在

38、实际使用中，由于测量要求或测量条件的在实际使用中，由于测量要求或测量条件的变化，需要改变仪表的零点或量程，为此可变化，需要改变仪表的零点或量程，为此可以对仪表进行零点和量程的调整。以对仪表进行零点和量程的调整。通常将零点的变化称为零点迁移，而量程的通常将零点的变化称为零点迁移，而量程的变化则称为量程迁移。变化则称为量程迁移。零点迁移的形式：正迁移和负迁移零点迁移的形式：正迁移和负迁移量程迁移的形式：缩小量程和扩大量程量程迁移的形式：缩小量程和扩大量程常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论零点

39、迁移和量程迁移零点迁移和量程迁移输入(被测量)输出0100%100%零点迁移零点迁移量程迁移量程迁移-25%由于某些影响量引起的输出量程的变化。由于某些影响量引起的输出量程的变化。 75%70%71.4%140%25%常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论灵敏度灵敏度u在在稳稳定定情情况况下下，仪仪表表输输出出变变化化量量Y与与引引起起此此变变化化的的输输入量的变化量入量的变化量U之比值，定义为之比值，定义为仪表的灵敏度仪表的灵敏度。u用用S表示，即表示，即 式中，式中，S 仪表灵敏度仪表灵

40、敏度 Y、U 分别为输出与输入变化量分别为输出与输入变化量量程迁移改变灵敏度；零点迁移不改变灵敏度量程迁移改变灵敏度；零点迁移不改变灵敏度串联仪表系统，灵敏度具有可传递性。（乘积）串联仪表系统，灵敏度具有可传递性。（乘积）问：某测量范围是问：某测量范围是0100MPa的压力表，其满的压力表，其满量程时指针转角为量程时指针转角为270度，它的灵敏度是多少？度，它的灵敏度是多少？2.7度度/MPa常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论灵敏度灵敏度常州大学电气系常州大学电气系Changzhou U

41、niversity自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论（1）如果系统的输出和输入之间有线性关系，则灵敏度是一个常数。否则，它将随输入量的大小而变化。（2）一般希望灵敏度s在整个测量范围内保持为常数。这样，可得均匀刻度的标尺，使读数方便，便于分析和处理测量结果。（3） 输入和输出的变化量一般都有不同的量纲，灵敏度s也有量纲。如输入量为温度()，输出量为标尺上的位移(格)，则s的量纲为格/C。如果输入量和输出量是同类量，则此时s可理解为放大倍数。（4）多个仪表组成的测量或控制系统中，灵敏度具有可传递性。如串联的仪表系统，其总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积。 （5）

42、提高灵敏度，可得到较高测量精度，但应当注意，灵敏度越高，测量范围往往越窄，稳定性往往越差。注意：注意：常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论灵敏限灵敏限分辨力：检测系统输出能响应和分辨的最小输入量。即能使系统输出发生变化所对应的最小的输入变化量。注意：注意：（1）一般来说，仪表灵敏限数值应不大于仪表允许误差绝对值的一半；（2）灵敏限是灵敏度的一种反映，一般来说仪表的灵敏度高，则其灵敏限也高，因此实际上主要希望提高仪表的灵敏度，从而保证其灵敏限较好。 常州大学电气系常州大学电气系Changzh

43、ou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论例例1 1：某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5V，求该仪器的灵敏度。解：该仪器的灵敏度为mV/mm常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论 例例2 2：某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂电阻温度传感器： 0.45/ 电桥： 0.02V/ 放大器： 100(放大倍数) 笔式记录仪： 0.2cm/V求：(1)测温系统的

44、总灵敏度； (2)记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值。 解（1）测温系统的总灵敏度为 cm/（2）记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值为常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论误误 差差绝对误差绝对误差= =示值示值- -约定真值约定真值某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，是何原因？ 测测定定值值与与被被测测量量真真值值之之差差称称为为测测量量的的绝绝对对误误差差，或或简称测量误差。简称

45、测量误差。常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论相对误差相对误差：引用误差：引用误差：引用误差引用误差= =绝对误差绝对误差/ /量程量程 最大引用误差：最大引用误差： 最大引用误差最大引用误差=abs=abs（最大绝对误差）（最大绝对误差）/ /量程量程Qmax Q绝对误差绝对误差/ /约定真值约定真值绝对误差绝对误差/ /示值示值标称相对误差标称相对误差实际相对误差实际相对误差仪表出厂时要规定引用误差的允许值，称为仪表出厂时要规定引用误差的允许值，称为允许误差允许误差。如将允如将允许误差

46、差记为Q，最大引用，最大引用误差差记为Qmax，那么，那么Q和和Qmax在大小上在大小上应该满足什么关系足什么关系?相对误差相对误差= =常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论基本误差和附加误差基本误差和附加误差任任何何测测量量都都是是与与环环境境条条件件相相关关的的，这这些些条条件件包包括括环环境境温温度、相对湿度、电源电压和安装方式等多方面的因素。度、相对湿度、电源电压和安装方式等多方面的因素。仪仪表表严严格格按按照照规规定定的的环环境境条条件件（即即参参比比工工作作条条件件）工工作作时

47、时，此此时时获获得得的的误误差差称称为为基基本本误误差差；如如果果在在非非参参比比工工作作条件进行测量，还会产生额外的误差称为条件进行测量，还会产生额外的误差称为附加误差附加误差。误差误差= =基本误差基本误差+ +附加误差附加误差常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论例3：某仪表的技术说明指出：当仪表在环境温度20+5、电源电压200V+5%、湿度80%时也将产生1%的附加误差，现在35时使用该表，湿度80%，电源电压为220 V,试估计测量误差。 解：取个分量的极限值：,基本误差：温度附

48、加误差：湿度附加误差：考虑最不利情况，则各误差处在最大处：电源附加误差：常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论 精确度：精确度：仪表的最大引用误差不能超过仪表等级指数的百分数，即：检测仪表的精度等级是用最大引用误差去掉百分号后的数字来确定的。精度等级的数字越小，精度越高精度等级的数字越小，精度越高我国仪表精度等级有：我国仪表精度等级有：0.0050.005、0.020.02、0.050.05、0.10.1、0.20.2、0.350.35、0.40.4、0.50.5、1.01.0、1.51.5

49、、2.52.5、4.04.0等。等。工业检测用仪表多在工业检测用仪表多在0.10.14.04.0级。级。常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论 精确度：精确度：输入(被测量)输出0标准输入输出特性曲线实际上升校验曲线实际下降校验曲线误差上限误差下限基本误差限常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论例例4 4：某指针式万用表的面板如图所示，问：用它来测量直流(-)、交流（）电压时，可能产生的满

50、度相对误差分别为多少？常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论例5：有一台测压仪表，其标尺范围为0500kPa，已知其绝对误差最大值为pmax=4kPa，求该仪表的精度等级。所以该仪表的精度等级为1级（而不是0.5级）注意：精度的大小和最大绝对误差最大绝对误差及测量范围测量范围都有关系。解：0.5%0.8%1%常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论例6:某待测的电压约为100 V,现有0.5

51、级0300和1.0级0100 V两个电压表,问用哪一个电压表测量比较好？用1.0级0100 V测量100 V时的最大相对误差为因此,选择1.0级0100 V电压表比较好.解:用0.5级0300 V测量100 V时的最大相对误差为 在选择仪表时在选择仪表时, ,不能单纯地认为精确度等级越高越好不能单纯地认为精确度等级越高越好, ,而应根据而应根据被测量的大小被测量的大小, ,兼顾仪表的级别和测量上限合理地选择仪表兼顾仪表的级别和测量上限合理地选择仪表常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论作业作

52、业1.一台精度等级为0.5级，量程范围为6001200 的电子电位差计，它的最大允许绝对误差是多少？校验时，如其中的某一点最大绝对误差是4 ，问此表是否合格?2.某测温仪表的准确度等级为1.0级，绝对误差为1，测量下限为负值（下限的绝对值为测量范围的10），试确定该表的测量上限值、下限值和量程。 3.用测量范围为50+150kPa的压力表测量140kPa压力时，仪表示值为+142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差和引用相对误差。 4. 某1.5级测量范围为0100kPa的压力表，在50kPa、80kPa、100kPa三点校验时，其示值绝对误差分别为0.8kPa、+1.2kPa、+1.0k

53、Pa，试问该表是否合格？5. 现有2.5级、2.0级、1.5级三块测温仪表，对应的测量范围分别为100+500、50550、01000，现要测量500的温度，其测量值的相对误差不超过2.5%，问选用哪块表最合适？ 常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论滞环、死区和回差滞环、死区和回差 检测系统（检测系统（传感器）在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合（通常形成环状）的现象称为滞环滞环。 产生滞环现象的主要原因原因是由于检测系统中的敏感元件材料的物

54、理性质和机械零部件的缺陷所造成的，例如弹性敏感元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、紧固件松动等。常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论回差（迟滞、滞后、回程误差）回差（迟滞、滞后、回程误差）滞环滞环常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论迟滞（滞后、回程误差）迟滞（滞后、回程误差）仪表输入在小到一定范围后不足以引起仪表输入在小到一定范围后不足以引起输出的任何变化，这一范围称为死区。输

55、出的任何变化，这一范围称为死区。Yx不灵敏区域的宽度是灵敏限的两倍不灵敏区域的宽度是灵敏限的两倍常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论重复性和再现性重复性和再现性重复性：重复性：在同一工作条件下，同方向连续多次对同一在同一工作条件下，同方向连续多次对同一输入值进行测量所得到的多个输出值之间相互一致的输入值进行测量所得到的多个输出值之间相互一致的程度。程度。输入输出0重复性再现性常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制

56、系统第一章第一章 绪论绪论重复性和再现性重复性和再现性再现性：再现性：仪表实际上升曲线和实际下降曲线之间离散仪表实际上升曲线和实际下降曲线之间离散程度的表示，常取两种曲线之间离散程度最大点的值程度的表示，常取两种曲线之间离散程度最大点的值来表示。来表示。输入输出0重复性再现性常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论可靠度可靠度表表征征仪仪表表可可靠靠性性的的尺尺度度有有多多种种，最最基基本本的的是是可可靠靠度度。它是衡量仪表能够正常工作并发挥其功能的程度。它是衡量仪表能够正常工作并发挥其功能的

57、程度。简简单单地地来来说说，如如果果有有100100台台同同样样的的仪仪表表，工工作作10001000小小时时后后约约有有9999台台仍仍能能正正常常工工作作，则则可可以以说说这这批批仪仪表表工工作作10001000小时后的可靠度是小时后的可靠度是9999。可靠性可靠性常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论MTBF 和和 MTTR平均无故障工作时间平均无故障工作时间MTBF (Mean Time Between Failure)：仪表在相邻两次故障间隔：仪表在相邻两次故障间隔内有效工作时的平

58、均时间。内有效工作时的平均时间。平均无故障时间越长，仪表的可靠性就越高。平均无故障时间越长，仪表的可靠性就越高。平均故障修复时间平均故障修复时间 MTTR (Mean Time to Repair)：仪表出现故障到恢复工作时的平均：仪表出现故障到恢复工作时的平均时间。时间。常州大学电气系常州大学电气系Changzhou University自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一章第一章 绪论绪论有效度有效度 即在要求平均无故障工作时间尽可能长的同时，即在要求平均无故障工作时间尽可能长的同时，又要求平均故障修复时间尽可能短，综合评价又要求平均故障修复时间尽可能短，综合评价仪表的可靠性，引出综合性指标有效度，其定仪表的可靠性，引出综合性指标有效度，其定义如下：义如下： 平均无故障工作时间平均无故障工作时间+平均故障修复时间平均故障修复时间平均无故障工作时间平均无故障工作时间有效度有效度= =