檢測儀表與傳感器

檢測儀表與傳感器第一頁，共29頁。1

測量過程與測量誤差

儀表的性能指標(biāo)

工業(yè)儀表的分類

第二頁，共29頁。測量是用實(shí)驗(yàn)的方法,求出某個(gè)量的大小。舉例測一段導(dǎo)線的長度直接測量間接測量測量實(shí)質(zhì)：是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程。23.1.1測量過程與測量誤差第三頁，共29頁。測量誤差：由儀表讀得的被測值(測量值)與被測參數(shù)的真實(shí)值之間的差距。測量誤差按其產(chǎn)生原因的不同,可以分為三類：系統(tǒng)誤差疏忽誤差偶然誤差33.1.1測量過程與測量誤差第四頁，共29頁。絕對誤差xI：儀表指示值,xt：被測量的真值由于真值無法得到

x：被校表的讀數(shù)值，x0：標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值

相對誤差43.1.1測量過程與測量誤差第五頁，共29頁。51.測量儀表的準(zhǔn)確度（精確度）說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差Δ來表示。但是，儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同。因此，常說的“絕對誤差”指的是絕對誤差中的最大值Δmax。

兩大影響因素絕對誤差和儀表的標(biāo)尺范圍3.1.2檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)第六頁，共29頁。相對百分誤差δ允許誤差63.1.2檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)第七頁，共29頁。

儀表的δ允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的δ允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對百分誤差去掉“±”號及“％”號，便可以用來確定儀表的精確度等級。目前常用的精確度等級有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。小結(jié)73.1.2檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)第八頁，共29頁。8舉例例1-1某臺測溫儀表的測溫范圍為200~700℃，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對誤差為±4℃，試確定該儀表的相對百分誤差與準(zhǔn)確度等級。解該儀表的相對百分誤差為

如果將該儀表的δ去掉“±”號與“％”號，其數(shù)值為0.8。由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.8級儀表，同時(shí)，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。3.1.2檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)第九頁，共29頁。9儀表的準(zhǔn)確度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。

準(zhǔn)確度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的準(zhǔn)確度等級越高，儀表的準(zhǔn)確度越高。工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其準(zhǔn)確度大多在0.5級以下。

儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標(biāo)志在儀表面板上。舉例1.51.0如：檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)第十頁，共29頁。注意

在工業(yè)上應(yīng)用時(shí),對檢測儀表準(zhǔn)確度的要求,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)操作的實(shí)際情況和該參數(shù)對整個(gè)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(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和合理性。103.1.2檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)第十一頁，共29頁。2.變差

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(nèi)進(jìn)行正反行程（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到小）測量時(shí)，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的差值。

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(yīng)及時(shí)檢修。第十二頁，共29頁。123.靈敏度與靈敏限

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(gè)位移的被測參數(shù)變化量的比值。即S為儀表的靈敏度；Δα為指針的線位移或角位移；Δx為引起Δα所需的被測參數(shù)變化量。

儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應(yīng)不大于儀表允許絕對誤差的一半。注意：上述指標(biāo)僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，往往用分辨率表示。

第十三頁，共29頁。144.線性度

線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。通?？偸窍Ｍ麥y量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。圖1-2線性度示意圖檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)第十四頁，共29頁。135.反應(yīng)時(shí)間

反應(yīng)時(shí)間就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。反應(yīng)時(shí)間長，說明儀表需要較長時(shí)間才能給出準(zhǔn)確的指示值，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。儀表反應(yīng)時(shí)間的長短，實(shí)際上反映了儀表動(dòng)態(tài)特性的好壞。

儀表的反應(yīng)時(shí)間有不同的表示方法

當(dāng)輸入信號突然變化一個(gè)數(shù)值后，輸出信號將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。

儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2％（95％）所用的時(shí)間，可用來表示反應(yīng)時(shí)間。檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)第十五頁，共29頁。

6.重復(fù)性

重復(fù)性表示檢測儀表在被測參數(shù)按同一方向作全量程連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得標(biāo)定特性曲線不一致的程度。若標(biāo)定的特性曲線一致,重復(fù)性就好,重復(fù)性誤差就小。15檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)第十六頁，共29頁。3.1.3、工業(yè)儀表的分類191.按儀表使用的能源分類氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表、液動(dòng)儀表

以電為能源，信號之間聯(lián)系比較方便，適宜于遠(yuǎn)距離傳送和集中控制；便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)用；現(xiàn)在電動(dòng)儀表可以做到防火、防爆，更有利于電動(dòng)儀表的安全使用。

一般結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；易受溫度、濕度、電磁場、放射性等環(huán)境影響。

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)常用第十七頁，共29頁。202.按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過程分類檢測儀表

作用是獲取信息，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。

顯示儀表

作用是將由檢測儀表獲得的信息顯示出來。

集中控制裝置

包括各種巡回檢測儀、巡回控制儀等?？刂苾x表

可以根據(jù)需要對輸入信號進(jìn)行各種運(yùn)算。

執(zhí)行器

可以接受控制儀表的輸出信號或直接來自操作員的指令，對生產(chǎn)過程進(jìn)行操作或控制。

第十八頁，共29頁。各類儀表的作用21第十九頁，共29頁。223.按儀表的組成形式分類

基地式儀表特點(diǎn)是將測量、顯示、控制等各部分集中組裝在一個(gè)表殼里，形成一個(gè)整體。這種儀表比較適于在現(xiàn)場做就地檢測和控制，但不能實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)的集中顯示與控制。這在一定程度上限制了基地式儀表的應(yīng)用范圍。分為基地式儀表和單元組合儀表

第二十頁，共29頁。

化工生產(chǎn)中的單元組合儀表有電動(dòng)單元組合儀表和氣動(dòng)單元組合儀表兩種。國產(chǎn)的電動(dòng)單元組合儀表簡稱DDZ儀表；氣動(dòng)單元組合儀表簡稱QDZ儀表。注意

單元組合儀表是將對參數(shù)的測量及其變送、顯示、控制等各部分，分別制成能獨(dú)立工作的單元儀表（簡稱單元，例如變送單元、顯示單元、控制單元等）。這些單元之間以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號互相聯(lián)系，可以根據(jù)不同要求，方便地將各單元任意組合成各種控制系統(tǒng)，適用性和靈活性都很好。23第二十一頁，共29頁。1.檢測技術(shù)的現(xiàn)代化2.檢測儀表的集成化、數(shù)字化、智能化

3.軟測量技術(shù)和虛擬儀器22第二十二頁，共29頁。1.某臺具有線性關(guān)系的溫度變送器,其測溫范圍為0～200℃,變送器的輸出為4～20mA。對這臺溫度變送器進(jìn)行校驗(yàn),得到下列數(shù)據(jù):輸入信號標(biāo)準(zhǔn)溫度/℃050100150200輸出信號/mA正行程讀數(shù)x正正行程讀數(shù)x反44.0288.1012.0112.1016.0116.092020.01試根據(jù)以上校驗(yàn)數(shù)據(jù)確定該儀表的變差、準(zhǔn)確度等級與線性度。23例題分析第二十三頁，共29頁。解:該題的解題步驟如下。

(1)根據(jù)儀表的輸出范圍確定在各溫度測試點(diǎn)的輸出標(biāo)準(zhǔn)值x標(biāo)。任一溫度值的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(mA)為

例如,當(dāng)溫度為50℃時(shí),對應(yīng)的輸出應(yīng)為

其余類推。24第二十四頁，共29頁。(2)算出各測試點(diǎn)正、反行程時(shí)的絕對誤差Δ正與Δ反

,并算出正、反行程之差Δ變

,分別填入下表內(nèi)(計(jì)算Δ變時(shí)可不考慮符號,取正值)。輸入信號/℃050100150200輸出信號/mA正行程讀數(shù)x正反行程讀數(shù)x反標(biāo)準(zhǔn)值44.02488.10812.0112.101216.0116.09162020.0120絕對誤差/mA正行程Δ正反行程Δ反00.0200.100.010.100.010.0900.01正反行程之差Δ變0.020.100.090.080.0125第二十五頁，共29頁。

(3)由上表找出最大的絕對誤差Δmax,并計(jì)算最大的相對百分誤差δmax。由上表可知

去掉δmax的“±”號及“%”號后,其數(shù)值為0.625,數(shù)值在0.5～1.0之間,由于該表的δmax已超過0.5級表所允許的δ允,故該表的準(zhǔn)確度等級為1.0級。26第二十六頁，共29頁。(4)計(jì)算變差

由于該變差數(shù)值在1.0級表允許的誤差范圍內(nèi),故不影響表的準(zhǔn)確度等級。注意若變差數(shù)值Δ變max