化工儀表及自動化課件第一章-檢測儀表及傳感器

第一章檢測儀表及傳感器

本章內(nèi)容

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第一節(jié)

概述

---

用來檢測生產(chǎn)過程中的各個有關(guān)參數(shù)的技術(shù)工具稱為檢測儀表。

---用來將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號（例如電信號或氣壓信號）的儀表通常稱為傳感器。

---

當(dāng)傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時，通常稱為變送器。

檢測環(huán)節(jié)

是檢出元件和傳感器，直接感受被測變量，并將它變換成適于測量的信號形式。

轉(zhuǎn)換放大環(huán)節(jié)

對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大等處理，并傳給顯示部分進(jìn)行顯示或紀(jì)錄。

顯示部分

就地指示型儀表、單元組合型儀表、數(shù)字式顯示儀表。一、檢測儀表組成二、工業(yè)儀表的分類按儀表使用的能源分類

---

氣動儀表、電動儀表和液動儀表。按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過程分類

---

檢測儀表、顯示儀表、集中控制裝置、控制儀表和執(zhí)行器。按儀表的組成形式分類

---基地式儀表和單元組合儀表。三、測量過程與測量誤差測量過程將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較，并將之經(jīng)過一次或多次能量的交換，獲得一種便于顯示和傳遞的信號的過程。測量誤差誤差測量值與真實(shí)值之間的差值。誤差產(chǎn)生的原因選用的儀表精確度有限，實(shí)驗(yàn)手段不夠完善，環(huán)境中存在各種干擾因素，以及檢測技術(shù)水平等限制的原因。誤差分類

根據(jù)誤差的性質(zhì)及產(chǎn)生的原因，分為系統(tǒng)誤差、疏忽誤差、隨機(jī)誤差三類。定義

在同一測量條件下，對同一被測參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測量時，誤差的大小和符號保持不變或按一定規(guī)律變化。特點(diǎn)

有一定規(guī)律，一般可通過試驗(yàn)或分析的方法找出其規(guī)律或影響因素，引入相應(yīng)的校正補(bǔ)償措施，便可消除或大大減小。誤差產(chǎn)生的原因

系統(tǒng)誤差主要是由于檢測儀表本身的不完善、檢測中使用儀表的方法不正確以及測量者固有的不良習(xí)慣等引起的。系統(tǒng)誤差定義

明顯的歪曲測量結(jié)果的誤差，又稱粗差。特點(diǎn)

無任何規(guī)律可循。誤差產(chǎn)生的原因

引起的原因主要是操作者的粗心（如讀錯、算錯數(shù)據(jù)等）、不正確操作、實(shí)驗(yàn)條件突變或?qū)嶒?yàn)狀況尚未達(dá)到預(yù)想的要求而匆忙測試等原因造成的。這時含有粗差的測量值稱為異常值或壞值，一般都應(yīng)從測量結(jié)果中剔除。疏忽誤差定義

在相同條件下多次重復(fù)測量同一量時，誤差的大小、符號均為無規(guī)律變化，又稱偶然誤差。特點(diǎn)

變化難以預(yù)測，無法修正誤差產(chǎn)生的原因

隨機(jī)誤差主要是由于測量過程中某種尚未認(rèn)識的或無法控制的各種隨機(jī)因素（如空氣擾動、噪聲擾動、電磁場等）所引起的綜合結(jié)果。隨機(jī)誤差絕對誤差

絕對誤差指儀表指示值與被測參數(shù)真值之間的差值，即χ——儀表指示值

χt

——被測量的真值χ0——標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)思考

A

B0-100℃0-1000℃1℃四、誤差的表示方法相對百分誤差δ——相對百分誤差Μ——儀表量程

儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)上是不相同的，在這里的絕對誤差是指絕對誤差中的最大值△max.思考

A

B0-100℃0-1000℃1℃相對誤差相對誤差等于某一點(diǎn)的絕對誤差△x與標(biāo)準(zhǔn)表在這一點(diǎn)的指示值x0之比。即

y——儀表在x0的相對誤差x——被測表讀數(shù)x0——標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)六、檢測儀表的基本技術(shù)性能指標(biāo)1、精確度（精度）根據(jù)儀表的使用說明，規(guī)定一個在正常情況下允許的最大誤差，這個允許的最大誤差就叫允許誤差。精度等級0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0精度等級符號

將允許的相對百分誤差去掉±及%，便可以確定儀表的精度等級。例1

有兩臺測溫儀表，它們的測溫范圍分別為0~100℃和100~300℃，校驗(yàn)表時得到它們的最大絕對誤差均為2℃，試確定這兩臺儀表的精度等級。解這兩臺儀表的相對百分誤差分別為一臺儀表的精度等級為2.5級，而另一臺儀表的精度等級為1級。例2某臺測溫儀表的工作范圍為0~500℃，工藝要求測溫時測量誤差不超過±4℃，試問如何選擇儀表的精度等級才能滿足要求？例2某臺測溫儀表的工作范圍為0~500℃，工藝要求測溫時測量誤差不超過±4℃，試問如何選擇儀表的精度等級才能滿足要求？解根據(jù)工藝要求，儀表的相對百分誤差為應(yīng)選擇0.5級的儀表才能滿足要求允小結(jié)在確定一個儀表的精度等級時，要求儀表的允許誤差應(yīng)該大于或等于儀表校驗(yàn)時所得到的最大百分誤差；而根據(jù)工藝要求來選擇儀表的精度等級時，儀表的允許誤差應(yīng)該小于或等于工藝上所允許的最大百分誤差。

2、靈敏度與靈敏限

靈敏度

表示儀表對被測參數(shù)變化反應(yīng)的能力，是指儀表達(dá)到穩(wěn)態(tài)后輸出增量與輸入增量之比，即

S——儀表的靈敏度

Δα——儀表指針的線位移或角位移

Δx——儀表輸入變量的增量

靈敏限

指引起儀表指針發(fā)生可見變化的被測參數(shù)的最小變化量。通常不應(yīng)大于儀表允許絕對誤差的一半。3、分辨力數(shù)字式儀表常用分辨力來表示靈敏度。分辨力是指數(shù)字儀表的最末位數(shù)字間隔所代表的被測參數(shù)變化量。它反映了數(shù)字儀表能夠檢測到的被測參數(shù)中最小變化的能力。4、變差

在外界條件不變的情況下，當(dāng)被測參數(shù)從小到大（正行程）和從大到小（反行程）時，同一輸入的兩個相應(yīng)輸出值常常不相等。兩者絕對值之差的最大值和儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)稱為變差，也稱回差。反行程正行程被測參數(shù)儀表示值變差=最大絕對差值/M注意：儀表的變差不能超過儀表的允許誤差。4、線性度與反應(yīng)時間線性度

測量儀表在全量程范圍內(nèi)實(shí)際校準(zhǔn)值與理論對應(yīng)值的吻合程度。被測變量儀表顯示值反應(yīng)時間

表示顯示值變化相對于實(shí)際值變化的滯后時間。當(dāng)輸出信號突然變化后，輸出信號將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。儀表的輸出信號又開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2%所用的時間，叫做反應(yīng)時間。某一標(biāo)尺為0~1000oC的溫度計出廠前經(jīng)校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺上的各點(diǎn)測量結(jié)果分別為：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/oC02004006007008009001000oC被校表讀數(shù)/oC02014026047068059031001oC（1）求出該溫度計的最大絕對誤差值；（2）

確定該溫度計的精度等級；（3）如果工藝上允許的最大絕對誤差為8oC，問該溫度計是否符合要求？解：（1）最大絕對誤差（2）允許誤差按照靠系列的要求，選擇等級低的為此溫度計的精度等級1.0;

（3）工藝要求按照靠系列，根據(jù)工藝要求選取，要選擇等級高的精度等級，0.5;所以此溫度計不符合要求。例：如果有一臺壓力表，其測量范圍為0~10MPa，經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù)：被校表讀數(shù)/MPa0246810MPa被校表正行程讀數(shù)/MPa01.983.965.947.979.99被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01（1）

求出該壓力表的變差；（2）問該壓力表是否符合1.0級精度？例：如果有一臺壓力表，其測量范圍為0~10MPa，經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù)：