化工儀表及自動化第1章檢測儀表基本知識課件

1、化工儀表及自動化,第一章 檢測儀表基本知識,內(nèi)容提要,測量過程與測量誤差 測量儀表的品質(zhì)指標(biāo) 測量系統(tǒng)中的常見信號類型 檢測系統(tǒng)中信號的傳遞形式 檢測儀表與測量方法的分類 化工檢測的發(fā)展趨勢,1,測量過程與測量誤差,測量是用實(shí)驗(yàn)的方法,求出某個(gè)量的大小。,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,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。,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,相對誤差,4,檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo),5,1.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來表示。但是

2、，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max。,檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo),相對百分誤差,允許誤差,6,檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo),7,檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo),8,解 該儀表的相對百分誤差為,如果將該儀表的去掉“”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。,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

3、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。,檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo),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。,10,檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo),2.檢測儀表的恒定度,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(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。,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(shí)檢修。,檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo),12,3.靈敏度

4、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,式中，S為儀表的靈敏度；為指針的線位移或角位移；x為引起所需的被測參數(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。,檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo),13,4.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)際上反映了儀表動態(tài)特性的好壞。,檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo),14,5.線性度,線性度是表征線性刻度儀表的輸出

5、量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。通常總是希望測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，f為線性度（又稱非線性誤差）；fmax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),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(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。,圖1-3 重復(fù)性示意圖,15,檢測系統(tǒng)中的常見信號類型,作用于檢測裝置輸入端的被測信號，通常要轉(zhuǎn)換成以下幾種便于傳輸和顯示的信號類型,1.位移信號 2.壓力信號 3.電氣信號 4.光信號,16,檢測系統(tǒng)

6、中信號的傳遞形式,1. 模擬信號,在時(shí)間上是連續(xù)變化的, 即在任何瞬時(shí)都可以確定其數(shù)值的信號。,2. 數(shù)字信號,數(shù)字信號是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號,通常用二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”組合的代碼序列來表示。,3. 開關(guān)信號,用兩種狀態(tài)或用兩個(gè)數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號。,17,檢測儀表與測量方法的分類,1.檢測儀表的分類,依據(jù)所測參數(shù)的不同,可分成壓力 (包括差壓、負(fù)壓)檢測儀表、流量檢測儀表、物位 (液位)檢測儀表、溫度檢測儀表、物質(zhì)成分分析儀表及物性檢測儀表等。 按表達(dá)示數(shù)的方式不同,可分成指示型、記錄型、訊號型、遠(yuǎn)傳指示型、累積型等。 按精度等級及使用場合的不同,可分為實(shí)用儀表、范型儀表和標(biāo)

7、準(zhǔn)儀表,分別使用在現(xiàn)場、實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)定室。,18,檢測儀表與測量方法的分類,2.測量方法的分類,19,檢測儀表與測量方法的分類,（1）直接測量,利用經(jīng)過標(biāo)定的儀表對被測參數(shù)進(jìn)行測量，直接從顯示結(jié)果獲得被測參數(shù)的具體數(shù)值的測量方法。,根據(jù)被測參數(shù)獲得方式的不同，直接測量又有偏差法與平衡法（零位法）之分。,除此之外,還有一種將平衡法與偏差法結(jié)合起來的微差法,20,檢測儀表與測量方法的分類,（2）間接測量,當(dāng)被測量不宜直接測量時(shí),可以通過測量與被測量有關(guān)的幾個(gè)相關(guān)量后,再經(jīng)過計(jì)算來確定被測量的大小。,21,化工檢測的發(fā)展趨勢,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

8、虛擬儀器,22,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 0200,變送器的輸出為 420mA。對這臺溫度變送器進(jìn)行校驗(yàn),得到下列數(shù)據(jù):,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,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,(2)算出各測試點(diǎn)正、反行程時(shí)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(jì)算變時(shí)可不考慮符號,取正值)。,25,(3)由上表找出最大的絕對誤差max ,并計(jì)算最大的相對百分誤差max。由上表可知,去掉max的“”號及“%”號后,其數(shù)值為0.625 ,數(shù)值在0.51.0之間,由于該表的max已超過0.5級表所允許的允,故該表的準(zhǔn)確度等級為1.0級。,26,(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)值變max超過了絕對誤差max ,則應(yīng)以變max來確定儀表的準(zhǔn)確度等級。,27,(5)由計(jì)算結(jié)果可知,非線性誤差的最大值fmax = 0.10 ,故線性度f為,28,2. 某臺測溫儀表的測溫范圍為2001000,工藝上要求測溫誤差不能大于5,試