第一節(jié)+檢測(cè)儀表的基本知識(shí).ppt

第二章檢測(cè)儀表及傳感器 第一節(jié)檢測(cè)儀表的基本知識(shí) 第二節(jié)壓力檢測(cè)及儀表 第三節(jié)流量檢測(cè)及儀表 第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表 第五節(jié)溫度檢測(cè)與儀表 第一節(jié) 檢測(cè)儀表的基本知識(shí) 一 測(cè)量過(guò)程與測(cè)量誤差 1 測(cè)量過(guò)程 我們把被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量的比較過(guò)程叫測(cè)量過(guò)程 任何一個(gè)測(cè)量過(guò)程都必然涉及這樣兩個(gè)量被測(cè)量Q標(biāo)準(zhǔn)量V 測(cè)量單位 我們把被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量的比值稱(chēng)為測(cè)量值 不管是采用那種方法都是將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較 而測(cè)量?jī)x表就是實(shí)現(xiàn)比較的技術(shù)工具 2 測(cè)量誤差 1 定義我們把測(cè)量值與真實(shí)值之差 稱(chēng)為測(cè)量誤差 我們測(cè)量的目的是為了正確反映真實(shí)值 但人們不管采用多么高明的測(cè)量方法 采用多么精密的測(cè)量?jī)x表 其測(cè)量值和真實(shí)值之間總存在著一定的差值 我們把這一差值稱(chēng)為測(cè)量誤差 貯罐的真實(shí)壓力 5 11MPa Xi Xt 5 115 00 0 11 Mpa 測(cè)量值 我們說(shuō)過(guò)真實(shí)值是無(wú)法測(cè)量的 那么貯罐的真實(shí)壓力我們是怎樣測(cè)得的呢 我們把被測(cè)參數(shù)用標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行多次測(cè)量后的平均值稱(chēng)為真實(shí)值 事實(shí)上在生產(chǎn)過(guò)程中 我們通常把用標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)得的值稱(chēng)為真實(shí)值 2 分類(lèi) 測(cè)量誤差按其產(chǎn)生的原因不同可分為以下三類(lèi)a 系統(tǒng)誤差儀表本身有缺陷 儀表使用不當(dāng)觀測(cè)者的習(xí)慣于偏向 單項(xiàng)環(huán)境因素的變化 產(chǎn)生的誤差叫系統(tǒng)誤差 設(shè)計(jì) 制作 使用因素 特點(diǎn) 誤差的大小 方向均不改變有一定的規(guī)律 易消除或修正 b 疏忽誤差 產(chǎn)生這類(lèi)誤差的原因是 觀測(cè)者在測(cè)量時(shí)疏忽大意而造成的 人為因素 特點(diǎn) 無(wú)規(guī)律 但容易被發(fā)覺(jué) 并將其測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正 C 偶然誤差 這類(lèi)誤差產(chǎn)生的原因是偶然性的因素引起的 就是在同樣條件下 用同一儀表 對(duì)同一參數(shù) 同一測(cè)量點(diǎn)反復(fù)多次測(cè)量 每次測(cè)量結(jié)果均不能重復(fù)的誤差 偶然因素 特點(diǎn) 無(wú)規(guī)律 不易發(fā)覺(jué)和修正 偶然誤差的大小反映了測(cè)量的精度 3 表示方法 絕對(duì)誤差 相對(duì)誤差Y 1 絕對(duì)誤差 X1 X0 X1表示測(cè)量值 X0表示真實(shí)值 標(biāo)準(zhǔn)表的指示值 絕對(duì) 的含義表示誤差存在的絕對(duì)性 在實(shí)際測(cè)量中 只用絕對(duì)誤差來(lái)表示測(cè)量精度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的 因?yàn)榻^對(duì)誤差僅能表示誤差的存在 在某種意義上來(lái)說(shuō)卻不能反映誤差的大小 例如 買(mǎi)100斤白菜給了99 5斤少0 5斤 真實(shí)值測(cè)量值誤差值 買(mǎi)1斤0 5斤0 5斤 顯然 1 2 0 5斤 但是第一種情況我們認(rèn)為誤差是不大的 第二種情況誤差是很大的 2 相對(duì)誤差Y Y 表示在X0處的絕對(duì)誤差 通過(guò)計(jì)算Y1 0 005Y2 0 5顯然Y2 Y1 說(shuō)明第二種情況誤差大 在實(shí)際應(yīng)用中我們一般用相對(duì)百分誤差來(lái)表示 Y 100 Y1 0 5 Y2 50 二 測(cè)量?jī)x表的品質(zhì)指標(biāo) 1 精度及精度的等級(jí) 1 精度 精確度 精度是儀表的精密度和正確度的總稱(chēng) 正確度表示測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差大小的程度 即測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值的偏離程度 系統(tǒng)誤差越小 測(cè)量越正確 精密度表示測(cè)量結(jié)果中隨機(jī)誤差大小的程度 它指在一定條件下 多次重復(fù)的測(cè)量結(jié)果彼此間的分散程度 隨機(jī)誤差越小 測(cè)量結(jié)果越精密 儀表的精度 儀表的精度用最大相對(duì)百分折合誤差來(lái)表示 100 正確度 精密度 max表示在量程范圍內(nèi)產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差 量程 X上 X下 X上表示測(cè)量上限 X下表示測(cè)量下限 例題某儀表經(jīng)校驗(yàn)數(shù)據(jù)如下 試計(jì)算儀表的精度等級(jí) 解 max 0 5量程 10 0 100 100 100 0 5 答測(cè)量?jī)x表的精度為0 5 2 精度等級(jí) 所謂儀表的精度等級(jí)就是儀表的精度去掉正負(fù)號(hào)和百分號(hào)來(lái)表示 例如 1 2 精度等級(jí) 1 2級(jí) 0 8 精度等級(jí) 0 8級(jí) 國(guó)家對(duì)精度等級(jí)的規(guī)定 精度等級(jí)的應(yīng)用 選表問(wèn)題 定級(jí)問(wèn)題 選表 根據(jù)工藝對(duì)誤差的要求選擇儀表精度 選表原則 選表選好表 數(shù)值越小表越好 例如 工藝要求用0 100 的溫度表測(cè)量某反應(yīng)釜的溫度 并要求測(cè)量誤差不大于1 2 應(yīng)選擇什么等級(jí)的溫度表 解 100 1 2 1 0 1 2 1 5根據(jù)選表原則應(yīng)選1 0級(jí)的溫度表 定級(jí) 根據(jù)儀表的校驗(yàn)數(shù)據(jù)確定儀表的精度 定級(jí)原則 定級(jí)定次級(jí) 數(shù)值越大級(jí)越低 例如 某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為200 700 經(jīng)校驗(yàn)儀表的最大絕對(duì)誤差為4 試確定該表的相對(duì)百分誤差與精度等級(jí) 解 100 0 8 答 該表的相對(duì)百分誤差為0 8 確定該表的精度等級(jí)為1 0級(jí) 0 5 0 8 1 0根據(jù)定級(jí)原則應(yīng)定1 0級(jí) 儀表精度等級(jí)的表示方法 儀表精度等級(jí)可用不同符號(hào)在儀表面板上用和表示 1 0 1 5 1 5 確定了儀表精度等級(jí)也就確定了儀表的允許誤差 允 100 如 一臺(tái)1 0級(jí) 0 100KPa的壓力表其允許的最大相對(duì)誤差和最大絕對(duì)誤差 值各為多少 允 1 0 允 1 0 100 1 0 KPa 答壓力表允許的最大相對(duì)誤差是 1 0 最大絕對(duì)誤差是 1 0KPa 儀表的基本誤差和附加誤差 儀表的基本誤差儀表在正常使用情況下產(chǎn)生的誤差叫儀表的基本誤差 儀表的附加誤差儀表在非正常使用情況下產(chǎn)生的誤差叫儀表的附加誤差 儀表的基本誤差也用最大相對(duì)百分折合誤差來(lái)表示 基本誤差 100 精度 2 測(cè)量?jī)x表的恒定度 變差 B 1 定義 在外界條件不變的條件下 用同一儀表對(duì)同一參數(shù)同一測(cè)量點(diǎn) 進(jìn)行正反行程測(cè)量時(shí) 儀表正反行程測(cè)量值之差稱(chēng)為儀表的變差 B 100 絕對(duì)差值 上行程的測(cè)量值 下行程的測(cè)量值 量程 X上 X下X上表示測(cè)量上限值 X下表示測(cè)量下限值 2 計(jì)算 例如 對(duì)某溫度表校驗(yàn)數(shù)據(jù)如下 單位 計(jì)算儀表的變差 解根據(jù)公式 B 100 100 0 6 答 略 變差去掉百分號(hào)的絕對(duì)值必須小于儀表的精度等級(jí)或不能超出儀表的允許誤差 否則儀表要維修或降級(jí)使用 例如 有一儀表精度為1 5級(jí) 變差為1 6 儀表的基本誤差為1 3 問(wèn)此表是否合格 答案 不合格 因?yàn)閮x表的變差大于儀表的精度等級(jí) 應(yīng)降至2 5級(jí) 若變差為1 4 合格否 合格 值得注意的是 3 靈敏度與靈敏限 S a表示指針的線位移或角位移量 x被測(cè)參數(shù)的輸入變化量 例如 一臺(tái)測(cè)量范圍為0 100 的測(cè)溫儀表 標(biāo)尺長(zhǎng)度為20mm 求其靈敏度S S 0 2mm 說(shuō)明溫度每變化一度 指針移動(dòng)了0 2毫米 能夠引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測(cè)參數(shù)的最小變化量叫靈敏限 起始靈敏度 通常要求儀表的靈敏限數(shù)值不大于儀表允許絕對(duì)誤差的一半 4 分辨力 數(shù)字式儀表的靈敏度用分辨力來(lái)表示 分辨力的大小取決于數(shù)字儀表的有效數(shù)字的位數(shù) 例如 一臺(tái)最低量程為1V的5位半數(shù)字電壓表 0 1 00000V其分辨率為10 V 指示值為10 V 最高位只能顯示1或0 其它位能顯示0 9 5 線性度 線性度說(shuō)明輸出量與輸入量的實(shí)際關(guān)系曲線偏離直線的程度 f 100 f線性度 fmax標(biāo)定曲線對(duì)于理論直線的最大偏差 我們非常喜歡儀表輸出與輸入之間呈線性關(guān)系 因?yàn)樵诰€性情況下 模擬儀表的刻度可以做成均勻刻度 因此有時(shí)需對(duì)信號(hào)進(jìn)行線性化處理 6 測(cè)量?jī)x表的反應(yīng)時(shí)間 儀表的反應(yīng)時(shí)間體現(xiàn)了儀表的動(dòng)態(tài)特性 一般儀表指針隨時(shí)間變化有以下兩種情況 1 時(shí)間常數(shù)T 指在被變量作階躍變化后 儀表示值達(dá)到被測(cè)量變化值的63 2 時(shí) 所需的時(shí)間 時(shí)間常數(shù)小即反應(yīng)時(shí)間短 指示滯后小 時(shí)間常數(shù)大即反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng) 指示滯后大 2 阻尼時(shí)間T 指從給儀表突然輸入其標(biāo)尺一半的相應(yīng)被測(cè)量開(kāi)始 到儀表指示與被測(cè)量值之差為該標(biāo)尺范圍的 1 時(shí)為止的時(shí)間間隔 阻尼時(shí)間短 說(shuō)明儀表的示值的穩(wěn)定時(shí)間短 說(shuō)明系統(tǒng)穩(wěn)定性好 反之相反 三 工業(yè)儀表的分類(lèi) 1 按儀表使用的能源分類(lèi) 電動(dòng)儀表 電源交流220V工頻電或24V直流電 氣動(dòng)儀表 氣源0 14