檢測儀表基本知識羅-1

概述壓力檢測及儀表流量檢測及儀表

物位檢測及儀表

溫度檢測及儀表

3.1.1檢測過程與測量誤差

檢測過程參數(shù)檢測就是用專門的技術(shù)工具，依靠能量的變換、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算找到被測量的值。被測顯示、控制儀表(裝置)變量傳感器參數(shù)檢測的基本過程被測對象變送器℃Pam……1～5VDC4～20mA0～10mA……標(biāo)準(zhǔn)信號mVHzuA……微弱信號非線性被測量傳感器變送器顯示、控制儀表(裝置)測量過程與測量誤差測量是用實(shí)驗(yàn)的方法,求出某個量的大小。

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。2秒的定義古代天文學(xué)家及物理學(xué)家利用觀測日影的變化或水位的變化來計(jì)時。隨著科技進(jìn)步，近代科學(xué)家發(fā)明單擺鐘及石英振蕩器，利用單擺或石英晶體的振蕩周期來計(jì)時。但上述計(jì)時方式易受環(huán)境、溫度、材質(zhì)、電磁場甚至觀測者觀測角度等影響，穩(wěn)定度不佳，須由天體（地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)、月球公轉(zhuǎn)）周期來校正二十世世紀(jì)中葉，由于量子力學(xué)的發(fā)展以銫原子(133)的原子基態(tài)兩個超精細(xì)能級間躍遷輻射9,192,631,770周所持續(xù)的時間。千克的定義以鉑銥合金制成、底面直徑為39毫米、高為39毫米的國際千克原器（圓柱體）的質(zhì)量被規(guī)定為1千克。目前它保存在法國巴黎的國際計(jì)量局里。一米是怎樣定義的國際單位制中長度的單位，是七個基本單位之一。1983年被定義為光在真空中1/299792458秒的時間內(nèi)所通過的距離。（第17屆國際計(jì)量大會，第一號決議）

測量過程與測量誤差測量誤差：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3測量過程與測量誤差絕對誤差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4檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)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)尺范圍檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)相對百分誤差δ允許誤差6儀表的精確度一臺0～1000kPa的壓變，其最大絕對誤差10kPa(在整個量程范圍內(nèi))另一臺0～400kPa的壓變，其最大絕對誤差5kPa，哪臺精度更高？雖然后者的最大絕對誤差較小，但這并不說明后者較前者精度高。在自動化儀表中，通常是以最大相對百分誤差來衡量儀表的精確度，定義儀表的精度等級。

由于儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)上是不相同的，因此在工業(yè)上通常將絕對誤差中的最大值，即把最大絕對誤差折合成測量范圍的百分?jǐn)?shù)表示，稱為最大相對百分誤差:儀表的精度等級（精確度等級）是指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分誤差。

檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)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，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。例2.某臺測溫儀表的測溫范圍為200～1000℃,工藝上要求測溫誤差不能大于±5℃,試確定應(yīng)選儀表的準(zhǔn)確度等級。解:工藝上允許的相對百分誤差為

要求所選的儀表的相對百分誤差不能大于工藝上的δ允,才能保證測溫誤差不大于±5℃,所以所選儀表的準(zhǔn)確度等級應(yīng)為0.5級。當(dāng)然儀表的準(zhǔn)確度等級越高,能使測溫誤差越小,但為了不增加投資費(fèi)用,不宜選過高準(zhǔn)確度的儀表。

32例3：某被測溫度信號在70～80℃范圍內(nèi)變化，工藝要求測量誤差不超過±1％，現(xiàn)有兩臺溫度測量儀表，精度等級均為0.5級，其中一臺儀表的測量范圍是0～100℃，另一臺儀表的測量范圍是0～200℃，試問這兩臺儀表能否滿足上述測量要求。解：由題意可知，被測溫度的允許最大絕對誤差為：|△max|＝80×1％＝0.8℃測量范圍為0～100℃的儀表的最大允許絕對誤差為：|△max|1＝100×0.5％＝0.5℃測量范圍為0～200℃的儀表的最大允許絕對誤差為：|△max|2＝200×0.5％＝1.0℃根據(jù)上述計(jì)算，雖然兩臺儀表的精度等級均為0.5級，但只有測量范圍是0～100℃的溫度測量儀表才滿足本題的測量要求。

檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)

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)7檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)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)注意在工業(yè)上應(yīng)用時,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。

10檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2.檢測儀表的變差

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?。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。

圖1-1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)及時檢修。檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)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，與引起這個位移的被測參數(shù)變化量的比值。即

式中，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。

檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)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

式中，δf為線性度（又稱非線性誤差）；Δfmax為校準(zhǔn)曲線對于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計(jì)算）。檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)135.反應(yīng)時間

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(biāo)。反應(yīng)時間長，說明儀表需要較長時間才能給出準(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)時間的長短，實(shí)際上反映了儀表動態(tài)特性的好壞。

儀表的反應(yīng)時間有不同的表示方法

當(dāng)輸入信號突然變化一個數(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％）所用的時間，可用來表示反應(yīng)時間。檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)

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)多次變動時所得標(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。圖1-3重復(fù)性示意圖15例題分析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。26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,對應(yīng)的輸出應(yīng)為

其余類推。

27(2)算出各測試點(diǎn)正、反行程時的絕對誤差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0.020.100.090.080.0128

(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。

29(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超過了絕對誤差Δmax,則應(yīng)以Δ變max來確定儀表的準(zhǔn)確度等級。30(5)由計(jì)算結(jié)果可知,非線性誤差的最大值Δfmax=0.10,故線性度δf為

注意在具體校驗(yàn)儀表時,為了可靠起見,應(yīng)適當(dāng)增加測試點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)次數(shù),本例題只是簡單列舉幾個數(shù)據(jù)說明問題罷了。31贈送精美圖標(biāo)1、字體安裝與設(shè)置如果您對PPT模板中的字體風(fēng)格不滿意，可進(jìn)行批量替換，一次性更改各頁面字體。在“開始”選項(xiàng)卡中，點(diǎn)擊“替換”按鈕右側(cè)箭頭，選擇“替換字體”。（如下圖）在圖“替換”下拉列表中選擇要更改字體。（如下圖）在“替換為”下拉列表中選擇替換字體。點(diǎn)擊“替換”按鈕，完成。302、替換模板中的圖片模板中的圖片展示頁面，您可以根據(jù)需要替換這些圖片，下面介紹兩種替換方法。方法一：更改圖片選中模版中的圖片（有些圖片與其他對象進(jìn)行了組合，選擇