《參數(shù)檢測》ppt課件

1、 第第2 2章章 過程參數(shù)檢測與變送過程參數(shù)檢測與變送 1 1檢測儀表的根本術(shù)語及其作用檢測儀表的根本術(shù)語及其作用 2 2溫度參數(shù)的丈量與變送溫度參數(shù)的丈量與變送 3 3壓力壓差的檢測與變送壓力壓差的檢測與變送 4 4流量、液位的檢測流量、液位的檢測 5 5智能式變送器的特點及硬件構(gòu)成；智能式變送器的特點及硬件構(gòu)成； n功能：確定被測參數(shù)的量值 n組成： n傳感器含敏感元件：檢測儀表中的首 要部件，它直接與被測對象發(fā)生聯(lián)絡(luò)但 不一定直接接觸。感受被測參數(shù)的變化， 并發(fā)出與之相順應(yīng)的信號壓力變化、電 阻變化等。 n變送器：能輸出規(guī)范信號的傳感器。 氣動、電動儀表信號規(guī)范氣動、電動儀表信號規(guī)范 n

2、電動儀表： 4-20mA，DC遠間隔； n 1-5V，DC柜內(nèi)傳輸 n氣動儀表：20-100Kpa 對傳感器的三個要求 n高準(zhǔn)確性，傳感器的輸出信號與被測參數(shù) 成嚴(yán)厲的單值函數(shù)關(guān)系。 n高穩(wěn)定性，不受時間或環(huán)境溫度變化等要 素的影響。 n高靈敏度，被測參數(shù)微小變化時，輸出量 變化明顯。 丈量誤差與真值丈量誤差與真值 n丈量誤差：丈量值與真實值之間存在的差 別 n真值：一個變量本身所具有的真實值，它 是一個理想的概念，普通是無法得到的。 n在計算誤差時，普通用商定真值或相對真 值來替代。 商定真值與相對真值商定真值與相對真值 n商定真值：一個接近真值的值，它與真值 之差可忽略不計。 n實踐丈量中

3、以在沒有系統(tǒng)誤差的情況下， 足夠多次的丈量值之平均值作為商定真值。 n相對真值：指當(dāng)高一級規(guī)范器的誤差僅為 低一級的1/3以下時，可以為高一級的規(guī)范 器或儀表示值為低一級的相對真值。 儀表讀數(shù)誤差儀表讀數(shù)誤差 n讀數(shù)誤差的本質(zhì)，是儀表讀數(shù)與被測參數(shù) 真實值之差。 n儀表的讀數(shù)誤差只能是讀數(shù)與商定真值或 相對真值之差。 n=M-A n讀數(shù)絕對誤差； n M儀表讀數(shù)； n A商定真值或相對真值。 (1). 絕對誤差絕對誤差 檢測儀表的指示值檢測儀表的指示值M與被丈量真值與被丈量真值A(chǔ)之間存在之間存在 的差值稱為絕對誤差的差值稱為絕對誤差。表示為：。表示為： = MA 儀表在其標(biāo)尺范圍內(nèi)各點讀數(shù)的絕

4、對誤差中最儀表在其標(biāo)尺范圍內(nèi)各點讀數(shù)的絕對誤差中最 大的絕對誤差稱為最大絕對誤差大的絕對誤差稱為最大絕對誤差max。 100% (100% ) AM 100% m X 儀表量程 = 丈量上限丈量下限 量程的定義： 與儀表規(guī)定的輸出范圍相對應(yīng)的被測物理量的范圍。 儀表根本誤差儀表根本誤差 n這是指在儀表制造廠保證的條件下儀表的 相對誤差值，即規(guī)定運用條件下的相對誤 差。 n規(guī)定運用條件：包括溫度、相對濕度、電 源電壓、安裝方式等 。 儀表的附加誤差儀表的附加誤差 n附加誤差是儀表在非規(guī)定的參比任務(wù)條件 下運用時另外產(chǎn)生的誤差。 n如電源動搖附加誤差，溫度附加誤差等。 1.1.儀表的固有特性及性能

5、目的儀表的固有特性及性能目的 1 1準(zhǔn)確度及其等級準(zhǔn)確度及其等級 2.1.3 檢測儀表的根本特性檢測儀表的根本特性 0 0 5 ( )100%5% 100 bo C rx C 衡量檢測儀表丈量誤差大小程度的目的，普通說衡量檢測儀表丈量誤差大小程度的目的，普通說 ，丈量誤差越小，那么精度越高，反之亦然。詳細說，丈量誤差越小，那么精度越高，反之亦然。詳細說 ，它是以最大援用誤差百分?jǐn)?shù)的分子來表示的。，它是以最大援用誤差百分?jǐn)?shù)的分子來表示的。 例如： 那么精度為5級 那么精度為1級 0 0 5 ( )100%1% 500 bo C rx C 例例1 某臺測溫儀表的測溫范圍為某臺測溫儀表的測溫范圍為

6、100700， 校驗該表時測得全量程內(nèi)最大絕對誤差為校驗該表時測得全量程內(nèi)最大絕對誤差為5， 試確定該儀表的精度等級。試確定該儀表的精度等級。 解：解： 該儀表的根本誤差為：該儀表的根本誤差為： 將該表的去掉“十號與“號，其數(shù)值為0.625。由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.625級儀表，而該儀表的誤差超越了0.5級 儀表所允許的最大絕對誤差。 故：這臺測溫儀表的精度等級為1.0級。 5 100%0 625% 700 100 例例2 某臺測壓儀表的測壓范圍為某臺測壓儀表的測壓范圍為 08MPa。根據(jù)工。根據(jù)工 藝要求，測壓示值的誤差不允許超越藝要求，測壓示值的誤差不允許超越0.05 MPa， 問

7、應(yīng)如何選擇儀表的精度等級才干滿足以上要求？問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級才干滿足以上要求？ 解：解： 根據(jù)工藝要求，儀表的允許根本誤差為：根據(jù)工藝要求，儀表的允許根本誤差為： 去掉“和“號后，0.625介于0.51.0之間。假設(shè)選精度為1.0級的儀表，其允許的最大絕對誤差為0.08 MPa 。超越了工藝 允許的數(shù)值。 故： 應(yīng)選擇0.5級的表。 0 05MPa 100%0 625% 8MPa 目前，我國消費的儀表常用的準(zhǔn)確度等級有目前，我國消費的儀表常用的準(zhǔn)確度等級有0.001, 0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5, 4.0等。等。 精度等級數(shù)值

8、越小，就表征該儀表的準(zhǔn)確度等級越精度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的準(zhǔn)確度等級越 高，也闡明該儀表的準(zhǔn)確度越高。高，也闡明該儀表的準(zhǔn)確度越高。 科學(xué)實驗用的儀表精度等級在科學(xué)實驗用的儀表精度等級在0.05級以上級以上,常用來作常用來作 為規(guī)范表；工業(yè)檢測用儀表多在為規(guī)范表；工業(yè)檢測用儀表多在0.14.0級，其中校驗用級，其中校驗用 的規(guī)范表多為的規(guī)范表多為0.1或或0.2級，現(xiàn)場用多為級，現(xiàn)場用多為0.54.0級。級。 儀表的精度等級普通用符號標(biāo)志在儀外表板上。如儀表的精度等級普通用符號標(biāo)志在儀外表板上。如 儀表的靈敏度儀表的靈敏度 n儀表的靈敏度是表達儀表對被測參數(shù)變化的靈敏 程度。 n它是指儀

9、表在到達穩(wěn)定形狀以后，儀表輸出信號 變化y與引起此輸出信號變化的被測參數(shù)輸入 信號變化量x之比，用S表示靈敏度 y S x d y S d x 儀表的靈敏限儀表的靈敏限 n指可以引起儀表指示值輸出信號發(fā)出 變化動作的被測參數(shù)輸入信號的 最小極限變化量。 n與靈敏度是不同的概念。 n 又稱分辨力. 數(shù)字顯示儀表變化一個二 進制最低有效位時輸入的最小變化量 %100 minmax max xx f f %100 minmax max xx b b 非線性誤差非線性誤差 變差：正、反行程丈量時的最大差變差：正、反行程丈量時的最大差 值與量程之比的百分?jǐn)?shù)值與量程之比的百分?jǐn)?shù) 漂移漂移 時漂與溫漂時漂與

10、溫漂 動態(tài)誤差，緣由。參數(shù)。動態(tài)誤差，緣由。參數(shù)。 丈量變送中的幾個主要問題丈量變送中的幾個主要問題 n純滯后問題 n由于丈量元件安裝位置不當(dāng)及丈量儀表本身特性 等容易引入純滯后。 n丈量滯后問題 n主要由丈量元件本身的特性呵斥。在系統(tǒng)設(shè)計中 可選用快速丈量元件。 n信號傳送滯后問題 n主要是指QDZ儀表氣壓信號在管路傳送過程中所呵 斥的滯后。 丈量信號的處置丈量信號的處置 n丈量信號的校正 n丈量信號噪聲干擾的濾波 n低通 n高通 n帶通 n對丈量信號進展線性化處置 例題1 n某壓力表刻度0100kPa，在50kPa處丈量 值為49.5kPa，求在50kPa處儀表示值的絕 對誤差、示值相對誤

11、差和示值援用誤差？ 解答： n儀表示值的絕對誤差： n儀表示值的相對誤差： n儀 表 示 值 的 引 用 誤 差 ： kpa5 . 05 .4950 %1%100 50 5 .0 %5 . 0%100 100 5 . 0 m 例題2 n以下圖是乙烯裂解氣溫度控制系統(tǒng)。采用液態(tài) 丙烯，使其汽化吸收熱量以冷卻乙烯裂解氣。 調(diào)理氣態(tài)丙烯流量使溫度控制在151.5。 TTTC 乙烯裂解氣 丙烯冷卻器 氣態(tài)丙烯 液態(tài)丙烯 例題2 n指出系統(tǒng)中被控對象、被控變量和支配變 量各是什么？ n試畫出該控制系統(tǒng)的組成方塊圖。 n試比較表示圖和方塊圖，闡明支配變量的 信號流向與物料的實踐流動方向不同。 解答 n被控

12、對象為丙烯冷卻器；被控變量為乙烯裂解氣的出口 溫度；支配變量為氣態(tài)丙烯的流量。 n在表示圖中，氣態(tài)丙烯的流向是由丙烯冷卻器流出。而 在方塊圖中，氣態(tài)丙烯作為支配變量，其信號的流向是 指向丙烯冷卻器的 。 控制器執(zhí)行器丙烯冷卻器 擾動 sp 測量變送 例題3 n某換熱器的溫度控制系統(tǒng)方塊圖如以下圖。系統(tǒng) 的被控變量為出口物料溫度，要求堅持在 20020，支配變量為加熱蒸汽的流量。 電動 控制器 電-氣 轉(zhuǎn)換器 換熱器 RIQEPC F 測量、變送 - Z 氣動 執(zhí)行器 例題3 n闡明圖中R、E、Q、C、F所代表的專業(yè)術(shù)語 內(nèi)容。 n闡明Z、I、P的信號范圍。 n氣動執(zhí)行器的輸入、輸出各是什么物理

13、量？ 解答： nR為給定值，E為偏向E=R-Z，Q為支配 變量，C為被控變量，F(xiàn)為干擾變量。 nZ的信號范圍為420mA DC，I的信號范圍 亦為420mA DC，P的信號范圍為20 100kPa。 n氣動執(zhí)行器的輸入信號為20100kPa的氣 壓信號，輸出信號為加熱蒸汽的流量。 順應(yīng)參數(shù)丈量和系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的需求具有的輸入順應(yīng)參數(shù)丈量和系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的需求具有的輸入/ /輸出特性輸出特性 1 1理想任務(wù)特性：理想任務(wù)特性： maxmin minmin maxmin () yy yxxy xx 2.檢測儀表的任務(wù)特性檢測儀表的任務(wù)特性 2量程調(diào)整與上限調(diào)整 當(dāng)下限為零或確定不變時， 上限調(diào)整就是量程調(diào)整。

14、 什么是上限調(diào)整：使變送器 輸出信號的上限值ymax與丈 量范圍的上限值xmax相對應(yīng)。 見圖，由特性1到特性2為上限 量程增大調(diào)整；反之為 上限量程減小調(diào)整。 量程調(diào)整的特點：改動特性線 的斜率。 量程是指與檢測儀表規(guī)定的輸量程是指與檢測儀表規(guī)定的輸 出范圍相對應(yīng)的輸入范圍出范圍相對應(yīng)的輸入范圍 3、零點調(diào)整和零點遷移下限調(diào)整 n將丈量下限遷移到某一數(shù)值正值或負(fù)值的調(diào)整稱為零點遷移。 n假設(shè)將丈量下限由零遷移到某一正值時，稱為正遷移，反之稱為負(fù) 遷移。 n或使變送器輸出信號的下限值ymin與丈量范圍的下限值xmin相對 應(yīng)的操作稱為零點調(diào)整或零點遷移。零點調(diào)整指數(shù)字調(diào)整范圍較 小，或在0附近

15、的調(diào)整。 (a) 未遷移 (b) 正遷移 (c)負(fù)遷移 零點遷移的特點： 特性線的斜率不變。 xmin0 為零點負(fù)遷移，簡稱“負(fù)遷。 實例實例1 某測溫儀表的量程為某測溫儀表的量程為0500， 輸出信號為輸出信號為420mA ， 現(xiàn)欲丈量現(xiàn)欲丈量2001000應(yīng)如何調(diào)整？應(yīng)如何調(diào)整？ 例2： n某DDZ-型溫度變送器丈量范圍是300- 700,當(dāng)溫度由400變化到600時,變送 器的輸出從8mA 變到到( )。 (A)10mA (B)12mA (C)16mA (D)20mA 1.1.模擬式變送器的構(gòu)成圖模擬式變送器的構(gòu)成圖2 29 9 測 量 部 分 i K 零 點 遷 移 x 放 大 器 K

16、 反 饋 回 路 f K y 0 z i z f z 0 11 z KK K x KK KK y ff i 1 1原理闡明原理闡明 2) 2) 輸入輸入/ /輸出關(guān)系輸出關(guān)系 理想線性特性理想線性特性 0 1 1, i f ff K KKyxz KK 2.1.4 變送器的構(gòu)成原理變送器的構(gòu)成原理 存儲器 x 傳感器組件 A/D 轉(zhuǎn)換器 CPU 通信電路 FSK 信號 D/A 轉(zhuǎn)換器 系統(tǒng)程序：硬件管理系統(tǒng)程序：硬件管理: : 模模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通訊、自檢；數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通訊、自檢； 功能模塊：組態(tài)功能。功能模塊：組態(tài)功能。 2.數(shù)字式變送器的構(gòu)成原理數(shù)字式變送器的構(gòu)成原理 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 n檢測儀表功