檢測儀表基本知識(shí)

檢測儀表基本知識(shí)第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五內(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(hào)類型檢測系統(tǒng)中信號(hào)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(shì)1第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五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。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第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五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第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五測量過程與測量誤差絕對(duì)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(duì)誤差4第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表的品質(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(duì)誤差Δ來表示。但是，儀表的絕對(duì)誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同。因此，常說的“絕對(duì)誤差”指的是絕對(duì)誤差中的最大值Δmax。

兩大影響因素絕對(duì)誤差和儀表的標(biāo)尺范圍第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)相對(duì)百分誤差δ允許誤差6第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表的品質(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(duì)百分誤差去掉“±”號(hào)及“％”號(hào)，便可以用來確定儀表的精確度等級(jí)。目前常用的精確度等級(jí)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第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)8舉例例1-1某臺(tái)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(duì)誤差為±4℃，試確定該儀表的相對(duì)百分誤差與準(zhǔn)確度等級(jí)。解

該儀表的相對(duì)百分誤差為

如果將該儀表的δ去掉“±”號(hào)與“％”號(hào)，其數(shù)值為0.8。由于國家規(guī)定的精度等級(jí)中沒有0.8級(jí)儀表，同時(shí)，該儀表的誤差超過了0.5級(jí)儀表所允許的最大誤差，所以，這臺(tái)測溫儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)。第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)9儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)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(jí)數(shù)值越小，就表征該儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)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(jí)以下。

儀表的精度等級(jí)一般可用不同的符號(hào)形式標(biāo)志在儀表面板上。舉例1.51.0如：第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)注意

在工業(yè)上應(yīng)用時(shí),對(duì)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(duì)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第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表的品質(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(duì)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。第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表的品質(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(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；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(duì)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13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)134.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(hào)突然變化一個(gè)數(shù)值后，輸出信號(hào)將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。

儀表的輸出信號(hào)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。第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)145.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(duì)于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計(jì)算）。第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表的品質(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(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。圖1-3重復(fù)性示意圖15第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測系統(tǒng)中的常見信號(hào)類型作用于檢測裝置輸入端的被測信號(hào)，通常要轉(zhuǎn)換成以下幾種便于傳輸和顯示的信號(hào)類型1.位移信號(hào)2.壓力信號(hào)3.電氣信號(hào)4.光信號(hào)16第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞形式

1.模擬信號(hào)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(hào)。2.數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號(hào),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(hào)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(hào)。17第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表與測量方法的分類

1.檢測儀表的分類①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。②按表達(dá)示數(shù)的方式不同,可分成指示型、記錄型、訊號(hào)型、遠(yuǎn)傳指示型、累積型等。③按精度等級(jí)及使用場合的不同,可分為實(shí)用儀表、范型儀表和標(biāo)準(zhǔn)儀表,分別使用在現(xiàn)場、實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)定室。18第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五檢測儀表與測量方法的分類

2.測量方法的分類按照測量結(jié)果的獲得過程直接測量間接測量

19第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五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(duì)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第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五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第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五化工檢測的發(fā)展趨勢(shì)

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23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五例題分析1.某臺(tái)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(duì)這臺(tái)溫度變送器進(jìn)行校驗(yàn),得到下列數(shù)據(jù):輸入信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)溫度/℃050100150200輸出信號(hào)/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(jí)與線性度。23第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五解: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(hào)(mA)為

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

其余類推。24第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五(2)算出各測試點(diǎn)正、反行程時(shí)的絕對(duì)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(hào),取正值)。輸入信號(hào)/℃050100150200輸出信號(hào)/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(duì)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26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五

(3)由上表找出最大的絕對(duì)誤差Δmax,并計(jì)算最大的相對(duì)百分誤差δmax。由上表可知去掉δmax的“±”號(hào)及“%”號(hào)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(jí)表所允許的δ允,故該表的準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)。26第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五(4)計(jì)算變差

由于該變差數(shù)值在1.0級(jí)表允許的誤差范圍內(nèi),故不影響表的準(zhǔn)確度等級(jí)。注意若變差數(shù)值Δ變max超過了絕對(duì)誤差Δmax,則應(yīng)以Δ變max來確定儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)。27第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五(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(shí),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(gè)數(shù)據(jù)說明問題罷了。28第29頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五2.某臺(tái)測溫儀表的測