儀表基礎(chǔ)知識復習總結(jié)

儀表學習資料（自整理）

目錄

測量誤差與儀表質(zhì)量指標............................................................8

1、定義................................................................................9

1.1、何謂測量誤差？為什么會產(chǎn)生測量誤差？........................................9

1.2、誤差分類......................................................................9

1.3、什么是絕對誤差、相對誤差、引用誤差？........................................9

1.4、什么是系統(tǒng)誤差、疏忽誤差？各有何特點，產(chǎn)生的原因是什么？...................10

1.5、什么叫準確度和準確度等級？..................................................10

1.6,儀表的精度等級是根據(jù)引用誤差來劃分的。.....................................11

1.7、回差（也叫變差）............................................................11

1.8、靈敏度.......................................................................12

1.9、零點誤差、動態(tài)誤差、穩(wěn)定性和零漂...........................................13

1.10、MTBF是指平均無故障時間...................................................14

1.11、自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標..........................................14

2、一次表與二次表的區(qū)分..............................................................17

3、PI圖中常見的儀表字母含義..........................................................18

4、儀表四大參數(shù).......................................................................19

5、儀表位號...........................................................................21

6、壓力等級轉(zhuǎn)換.......................................................................21

7、我廠內(nèi)使用的壓力表規(guī)格、型號及等級...............................................21

二、壓力儀表（重點、基礎(chǔ)）...........................................................22

1、單位換算...........................................................................22

2、試說明表壓、絕對壓力和真空度（負壓）三者的關(guān)系。.................................22

3、測量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為四類............................23

3.1、液柱式壓力計................................................................23

3.2、彈性式壓力計................................................................23

3.3、電氣式壓力計.................................................................23

3.4、活塞式壓力計................................................................23

4、常用的壓力儀表.....................................................................24

4.1、現(xiàn)場壓力檢測儀表...........................................................24

4.1.1、彈簧管壓力表...........................................................24

4.1.2、電接點壓力表...........................................................26

4.2＞電氣式壓力計...............................................................27

4.2.1、壓力變送器.............................................................27

4.2.2、電容式壓力變送器......................................................28

423、壓阻式壓力變送器（單晶硅諧振式傳感器）................................28

4.2.4、應(yīng)變式壓力變送器......................................................30

4.2.5、力矩平衡式壓力變送器..................................................31

4.2.6、霍爾片式壓力傳感器....................................................31

5、壓力開關(guān)...........................................................................32

6、壓力計的選用及安裝................................................................33

6.1、壓力計的選用................................................................33

6.2、壓力表在測量一般介質(zhì)時應(yīng)如何選擇？.........................................34

6.3、壓力計的安裝................................................................34

三、溫度儀表（重點、基礎(chǔ)）...........................................................37

1、溫度計分類.........................................................................38

1.1、玻璃溫度計..................................................................39

1.2、壓力式溫度計................................................................39

1.3、雙金屬溫度計................................................................40

1.4、熱電阻.......................................................................41

1.5、熱電偶.......................................................................42

1.7、溫度開關(guān)....................................................................46

1.8、非接觸式溫度計..............................................................47

2、測溫儀表的選用與安裝..............................................................47

2.1、溫度測量儀表的選用..........................................................47

2.2、測溫元件的安裝..............................................................49

四、流量儀表（重點、基礎(chǔ)）...........................................................51

1、流量常識...........................................................................51

2、常用流量檢測儀表的分類............................................................52

3、我廠內(nèi)使用的流量計................................................................53

2.1、差壓式（也稱節(jié)流式）流量計.................................................53

2.1.1、差壓式（也稱節(jié)流式）流量計的節(jié)流原理.................................53

2.1.2、節(jié)流裝置選用和安裝使用................................................55

2.1.3、最常使用的節(jié)流裝置是孔板..............................................56

2.1.4、安裝基本要求...........................................................59

2.1.5、差壓式流量計...........................................................59

2.2、渦輪流量計..................................................................61

2.3、質(zhì)量流量計..................................................................63

2.3.1、直接式質(zhì)量流量計......................................................63

2.3.2、間接式質(zhì)量流量計......................................................64

2.4^轉(zhuǎn)子流量計..................................................................65

2.4.1、轉(zhuǎn)子流量計.............................................................65

2.4.2、電遠傳式轉(zhuǎn)子流量計（廠內(nèi)沒有…了解）.................................66

2.5、渦街流量計..................................................................66

2.6、超聲波流量計................................................................69

2.7、電磁流量計...................................................................70

2.8、靶式流量計..................................................................70

2.9、橢圓齒輪流量計..............................................................72

2.10、金屬管浮子流量計...........................................................73

2.11、刮板流量計.................................................................73

3、我廠內(nèi)使用的各種流量計............................................................74

五、物位儀表..........................................................................75

1、物位定義...........................................................................75

2、常用的液位計.......................................................................76

2.1、壓式式物位儀表..............................................................76

2.2、差壓液位變送器（雙法蘭液位計和引壓管式液位計）............................77

2.2.1、雙引壓管式液位計......................................................77

222、用法蘭式差壓變送器測量液位............................................79

2.3、直讀是現(xiàn)場液位儀表..........................................................81

2.3.1、玻璃板液位計和玻璃管液位計............................................81

2.3.2、磁翻板液位計...........................................................82

2.3.3、鋼帶浮子式液位計......................................................83

2.4、浮力式液位計................................................................83

2.4.1、浮球式液位計..........................................................83

2.4.2、浮筒液位計.............................................................84

2.4.3、磁浮球液位計..........................................................85

2.4.4、磁致伸縮式液位計......................................................86

2.4.5、磁性浮子液位計........................................................86

2.5、雷達式物位儀表..............................................................87

2.5.1,雷達物位計.............................................................87

2.5.2、導波雷達液位計........................................................88

2.6、超聲波物位計................................................................89

2.7、電容式液位計................................................................89

2.8、放射性液位計................................................................89

3、液位開關(guān)...........................................................................90

3.1、超聲波液位開關(guān)（西安華舜HS-ULC外置式液位控制器）.........................90

3.2、紅外液位控制儀（重慶潛能實業(yè)）.............................................90

3.3、丹東通博的UTK系列浮筒液位控制器..........................................91

六、執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）和定位器.........................................................92

1、執(zhí)行器分類.........................................................................92

2、執(zhí)行器組成（分執(zhí)行結(jié)構(gòu)和控制機構(gòu)）...............................................94

2.1、按執(zhí)行機構(gòu)劃分..............................................................94

2.2、控制機構(gòu)....................................................................95

2.2.1、直通單座控制閥........................................................96

2.2.2、直通雙座控制閥........................................................97

2.2.3、角形控制閥.............................................................97

2.2.4、三通控制閥.............................................................98

2.2.5、套筒調(diào)節(jié)閥.............................................................98

2.2.6、偏心旋轉(zhuǎn)閥.............................................................99

2.2.7、高壓調(diào)節(jié)閥.............................................................99

2.2.8、開關(guān)閥常用蝶閥和球閥..................................................99

2.2.9、隔膜調(diào)節(jié)閥............................................................101

2.2.10＞凸輪撓曲閥...........................................................102

2.2.11、籠式閥...............................................................102

2.3、調(diào)節(jié)閥的作用方式選擇.......................................................103

2.4、調(diào)節(jié)閥的作用方式...........................................................104

2.5、控制閥的理想流量特性.......................................................107

2.6、控制閥的工作流量特性.......................................................108

2.7、上閥蓋常見類型、直行程常見閥芯和其他知識..................................110

2.8、氣動執(zhí)行器的安裝和維護.....................................................113

4、其他形式的調(diào)節(jié)閥.................................................................115

4.1、程控閥......................................................................115

4.2、自力式調(diào)節(jié)閥................................................................115

5、特閥..............................................................................115

5.1、單動滑閥...................................................................115

5.2、雙動滑閥...................................................................116

5.3、塞閥........................................................................116

5.4、煙道蝶閥...................................................................116

5.5、常用輔助設(shè)備...............................................................116

6、數(shù)字閥............................................................................116

7、閥門定位器........................................................................117

7.1、閥門定位器的原理和作用.....................................................117

7.2、我廠使用的定位器...........................................................118

七、稱量儀表（本次培訓未作介紹）....................................................118

八、特殊儀表（速度、振動、位移等）..................................................119

1、軸系儀表..........................................................................119

2、軸系儀表分類......................................................................123

2.1、速度檢測儀表...............................................................123

2.2、振動監(jiān)視儀表...............................................................123

2.3、振動軸位移檢測.............................................................124

2.4、前置器......................................................................126

九、分析儀表（本次培訓簡單介紹）....................................................127

1、可燃氣體檢測儀....................................................................127

2、有毒氣體報警器....................................................................127

3、紅外線氣體檢測器（廠內(nèi)無）.......................................................127

4、在線分析儀表......................................................................128

十、自動控制系統(tǒng).....................................................................130

十一、集散控制系統(tǒng)（DCS）..........................................................................................................................135

十二、儀表常用材料配件認識............................................................138

1,認識常用配件的重要性.................................................................140

2、儀表常用配件的認識....................................................................140

2.1、儀表常用鋼材Q235鍍鋅不銹鋼..................................140

2.2、儀表常用管材鍍鋅.....................................................141

f6*108*1f10*1f12*1.....................................................................................................................142

2.3、儀表常用接頭：銅(H62)不銹鋼(30430618-8)......................143

2.4、儀表常用閥門............................................................144

2.5、儀表常用墊片............................................................147

2.6、儀表常用法蘭............................................................151

2.7、儀表常用螺栓............................................................152

2.8、儀表常用鋁合金穿線盒..............................................154

2.9、儀表常用防爆軟管........................................................157

2.10、儀表專業(yè)常用墊片的選擇..................................................158

2.10.1、了解自控專業(yè)常用墊片的材質(zhì).........................................158

2.10.2、自控專業(yè)常用墊片的特性和選用規(guī)則..................................159

測量誤差與儀表質(zhì)量指標

1、定義

1.1＞何謂測量誤差？為什么會產(chǎn)生測量誤差？

測量值與真實值之間的差異就是測量誤差。人們進行測量的目的是要求得到被測量值

的真實值，盡管真實值客觀存在。但是，在實際測量中，由于測量原理和方法、測量儀表

（或設(shè)備）、測量環(huán)境及測量者本身都要受到許多主、客因素的影響，因而很難測量到被

測量參數(shù)的“真實值”。這就是為什么會產(chǎn)生測量誤差的主要原因。這種情況在測量中是

普遍存在的。

1.2、誤差分類

按誤差數(shù)值表示的方法誤差可分為：絕對誤差、相對誤差、引用誤差。

按誤差出現(xiàn)的規(guī)律，可分為：系統(tǒng)誤差、隨機誤差、疏忽誤差。

按儀表使用條件，可分為：基本誤差、附加誤差。

1.3,什么是絕對誤差、相對誤差、引用誤差？

絕對誤差：是測量值與真實值之差。

相對誤差：是絕對誤差與被測量值之比，常用絕對誤差與儀表示值之比，以百分數(shù)表

不。

引用誤差：絕對誤差與量程之比，以百分數(shù)表示。儀表的精度等級是根據(jù)引用誤差來

劃分的。

△=X-X

絕對誤差1tXI：儀表指示值,xt：被測量的真值

A=

由于真值無法得到UX：被校表的讀數(shù)值，X0：標準表的讀數(shù)值

相對誤差A，△差或-―再

/%-不

相對百分誤差5

Sj______________________△max_____________________*1Q03/

一標尺上限值-標尺下限值0

允許誤差

用+儀表允許的最大絕對慝值me/

允=一標尺上限值-標尺下限值"IOS

儀表的6允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的6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"土"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。

例題1、某一壓力表刻度為0—100KPa,在50KPa處測量值為49.5KPa,求在50KPa處

儀表示值的絕對誤差、相對誤差、引用誤差？

解：絕對誤差=50—49.5=0.5KPa；相對誤差=(0.5/50)X100%=l%

引用誤差=(0.5/100)X100%=0.5%

1.4、什么是系統(tǒng)誤差、疏忽誤差？各有何特點，產(chǎn)生的原因是什么？

系統(tǒng)誤差：又稱規(guī)律誤差，其大小和符號均不改變或按一定規(guī)律變化。其主要特點是

容易消除或修正。產(chǎn)生的原因主要是儀表本身的缺陷，使用儀表的方法不正確，觀察者的

習慣或偏向，單因素環(huán)境條件的變化等。

疏忽誤差：又叫粗差，其主要特點是無規(guī)律可循，且明顯地與事實不符。產(chǎn)生這類誤

差的主要原因是觀察者的失誤或外界的偶然干擾。

1.5、什么叫準確度和準確度等級?

準確度是指測量值與實際值的一致程度。習慣上又稱為精確度或精度。是儀表基本誤

差的最大允許值。

準確度等級是儀表按準確度高低分成的等級，習慣上又稱為精確度等級或精度等級。

例題2、某臺測溫儀表的測溫范圍為200?700°C,校驗該表時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確度等級。

解該儀表的相對百分誤差為

±4

3xlOO%=±0.8%

700-200

如果將該儀表的6去掉"土"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，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。

準確度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的準確度等級越高，儀表的準確度越高。工業(yè)現(xiàn)

場用的測量儀表，其準確度大多在0.5級以下。

儀表的變差不能超出儀表的允許誤差，否則應(yīng)及時檢修。

被測變量

圖1-1測量儀表的變差

1.6、儀表的精度等級是根據(jù)引用誤差來劃分的。

1.7、回差（也叫變差）

回差（也叫變差）是當輸入量上升和下降時，同一輸入的兩相應(yīng)輸出量間的最大差值。

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)進行

正反行程（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量時，被測量值正行和反行所得

到的兩條特性曲線之間的差值。

1.8、靈敏度

靈敏度是表達儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度。它是指儀表達到穩(wěn)定狀態(tài)以后，其輸

出增量與輸入增量之比。比值越大，儀表越靈敏。

儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個位移的被測參數(shù)變化量的

比值。艮耳=也

式中，S為儀表的靈敏度；Aa為指針的線位移或角位移；Ax為引起Aa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。

反應(yīng)時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。反應(yīng)時間長，說

明儀表需要較長時間才能給出準確的指示值，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。

儀表反應(yīng)時間的長短，實際上反映了儀表動態(tài)特性的好壞。

線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實際校準曲線與理論直線的吻合程

度。通常總是希望測量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。

ffRl

a病

AAnax

xlOO%

儀表量程

式中，6f為線性度（又稱非線性誤差）；Afmax為校準曲線對于理論直線的最大偏差

（以儀表示值的單位計算）。

重復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)多次變動時所得標定特性

曲線不一致的程度。若標定的特性曲線一致，重復性就好，重復性誤差就小。

磔

匕

a解A^max

%=xlOO%

儀表量程

圖1-3重復性示意圖

1.9、零點誤差、動態(tài)誤差、穩(wěn)定性和零漂

零點誤差是指儀表在規(guī)定的參工作條件下，輸入為零時的誤差。如果輸入為測量范圍

的下限時，則稱為始點誤差。

穩(wěn)定性是指在規(guī)定的工作條件下，輸入保持恒定時，儀表輸出在規(guī)定時間內(nèi)保持不變

的能力，通常用零點漂移來衡量。

零漂是指儀表在參比工作條件下，輸入一個恒定的值(零或測量范圍的下限值)時的

輸出變化。

當用儀表對被測參數(shù)進行測量時，儀表指示值總是經(jīng)過一段時間才能顯示出來，這段

時間稱為儀表的反應(yīng)時間。如果儀表不能及時反應(yīng)被測參數(shù)，便要造成誤差，這種誤差稱

為動態(tài)誤差。

1.10、MTBF是指平均無故障時間

MTBF是指平均無故障時間，它是衡量儀表可靠性的一個重要指標。MTTR是指儀表故

障的平均修復時間。儀表的可用性是指儀表在某時刻具有或維持規(guī)定功能的能力，可用性

公式為：A=MTBF/(MTBF+MTTR)xlOO%。

1.11.自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標

五種重要品質(zhì)指標之一

1、最大偏差或超調(diào)量

最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。在衰減振蕩過程中，

最大偏差就是第一個波的峰值。特別是對于一些有約束條件的系統(tǒng)，如化學反應(yīng)器的化合

物爆炸極限、觸媒燒結(jié)溫度極限等，都會對最大偏差的允許值有所限制。

超調(diào)量也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度。

2、衰減比

衰減比是衰減程度的指標，它是前后相鄰兩個峰值的比。習慣表示為n:l,一般n取

為4?10之間為宜。

3、余差

當過渡過程終了時，被控變量所達到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差，或

者說余差就是過渡過程終了時的殘余偏差。有余差的控制過程稱為有差調(diào)節(jié)，相應(yīng)的系統(tǒng)

稱為有差系統(tǒng)。反之就為無差調(diào)節(jié)和無差系統(tǒng)。

4、過渡時間

從干擾作用發(fā)生的時刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時止，過渡過程所經(jīng)歷的時間

叫過渡時間。一般在穩(wěn)態(tài)值的上下規(guī)定一個小范圍，當被控變量進入該范圍并不再越出時,

就認為被控變量已經(jīng)達到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說過渡過程已經(jīng)結(jié)束這個范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值

的±5%（也有的規(guī)定為土2%）。

5、震蕩周期或頻率

過渡過程同向兩波峰（或波谷）之間的間隔時間叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為

振蕩頻率。在衰減比相同的情況下，周期與過渡時間成正比，一般希望振蕩周期短一些為

好。

例題3、某臺具有線性關(guān)系的溫度變送器,其測溫范圍為。?200℃,變送器的輸出為

4?20mA。對這臺溫度變送器進行校驗，得到下列數(shù)據(jù)：

輸入信號標準溫度/℃050100150200

輸出信號/mA正行程讀數(shù)X正4812.0116.0120

正行程讀數(shù)X反4.028.1012.1016.0920.01

試根據(jù)以上校驗數(shù)據(jù)確定該儀表的變差、準確度等級與線性度。

解:該題的解題步驟如下。

根據(jù)儀表的輸出范圍確定在各溫度測試點的輸出標準值x標。任一溫度值的標準輸出

,溫度值（輸出上限值-輸出下限值）/

輸入上限值-輸入下限值

信號(mA)為

例如，當溫度為50c時，對應(yīng)的輸出應(yīng)為

^50(20-4)+4=8(ZM)

其余類推。200-0

⑵算出各測試點正、反行程時的絕對誤差△正與△反，并算出正、反行程之差△變，

分別填入下表內(nèi)(計算△變時可不考慮符號，取正值)。

輸入信號/℃050100150200

輸出信號正行程讀數(shù)X#4812.0116.0120

/mA

反行程讀數(shù)X反4.028.1012.1016.0920.01

標準值48121620

絕對誤正行程△正000.010.010

差/mA

反行程△反0.020.100.100.090.01

正反行程之差△變0.020.100.090.080.01

(3)由上表找出最大的絕對誤差Amax,并計算最大的相對百分誤差Smax。由上表可

知

A.nax

或ax=^xl00%=0.625%

去掉6max的"土"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6

max已超過0.5級表所允許的8允，故該表的準確度等級為1.0級。

(4)計算變差

編=組以*100%=0.62歌

變20-4

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

數(shù)值△變max超過了絕對誤差Amax，則應(yīng)以△變max來確定儀表的準確度等級。

⑸由計算結(jié)果可知,非線性誤差的最大值△fmax=0.10，故線性度8f為

空譽gXlOO%=32xl00%=0.625%

f儀表量程20-4

例題4、某臺測溫儀表的測溫范圍為200?1000C,工藝上要求測溫誤差不能大于±5C,

試確定應(yīng)選儀表的準確度等級。

解:工藝上允許的相對百分誤差為

±5

x100%=0.625%

1000-200

要求所選的儀表的相對百分誤差不能大于工藝上的8允,才能保證測溫誤差不大于土

5℃,所以所選儀表的準確度等級應(yīng)為0.5級。當然儀表的準確度等級越高，能使測溫誤差越

小，但為了不增加投資費用,不宜選過高準確度的儀表。

2、一次表與二次表的區(qū)分

一次儀表在自動檢測、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，首先接觸被測參數(shù)(如壓力、差壓、液位、流

最、溫度等)，并將被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成可側(cè)信號或標準信號，然后根據(jù)檢測、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求

送入有關(guān)單元進行顯示或調(diào)節(jié)。一次儀表的類型很多，有壓力變送器、液位變送器、溫度

變送器以及靶式流量變送器、遠傳式轉(zhuǎn)子流量計、橢圓齒輪流最計等。近年來，各種特殊

的一次儀表也相繼出現(xiàn)，如霍爾壓力變送器、卡門渦列流量變送器等。

二次表是顯示、報警、調(diào)節(jié)的儀表。

（一次儀表：現(xiàn)場直接與工藝介質(zhì)接觸的儀表，獨立完成測量顯示任務(wù)。如壓力表

二次儀表：儀表示值信號不直接來自工藝介質(zhì)，而是經(jīng)過變送器送來的。）

一次元件：現(xiàn)場直接與工藝介質(zhì)接觸的用于測量的機械元件，比如孔板。

為了區(qū)分一套系統(tǒng)中的儀表，把現(xiàn)場就地安裝的儀表簡稱一次儀表，將盤裝的顯示儀

表簡稱二次儀表。

3、PI圖中常見的儀表字母含義

被測變jtt和便表功能的字母代號

1-4"""L4

第一位字母4后維?母'

字

被測變是或引發(fā)變

得修飾詞深山功能輸山功能修飾詞

a

A分析'報警

B燒嘴、火焰供選用'(?anj'供選用'

C電斤率抄制12

D密度差4

E電壓《電動勢》檢測無件

F流星比（分數(shù)＞'

G供選用'視鏡、觀察Q

H手動高M」S

I電流指示w

J功率掃描

K時間、時向理序變化速率4w探什器.

L物位燈11低，4，5

中、中間

M水分成海度瞬動”14

N供選用'供選用'供選用'供選用'

O供選用,節(jié)流孔

P壓力、真空過接點測試點

Q數(shù)量積算、累計'

R核輻射記呆16

S速度、致等安全哀開關(guān)、聯(lián)鉞

T湍度