模擬量檢測(cè)及控制

1、2021-10-191內(nèi)容內(nèi)容 檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù) 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換 S7-300 PLC模擬量處理模擬量處理 模擬量閉環(huán)模擬量閉環(huán)PID控制控制2021-10-192模擬量的基本概念模擬量的基本概念模擬量：在時(shí)間上、數(shù)值上都連續(xù)變化的物理量。模擬量：在時(shí)間上、數(shù)值上都連續(xù)變化的物理量。初始性l 模擬量大部分是自然界的初始變量。模擬量大部分是自然界的初始變量。l 對(duì)非電量進(jìn)行測(cè)量、處理、控制時(shí)，要把非電量轉(zhuǎn)化成模擬對(duì)非電量進(jìn)行測(cè)量、處理、控制時(shí)，要把非電量轉(zhuǎn)化成模擬電信號(hào)。電信號(hào)。l 標(biāo)準(zhǔn)的模擬電壓信號(hào)：標(biāo)準(zhǔn)的模擬電壓信號(hào)：0 10V。l 標(biāo)準(zhǔn)的模擬電流信號(hào)：標(biāo)準(zhǔn)的模擬電

2、流信號(hào)：4 20mA或或0 20mA。2021-10-193模擬量的基本概念模擬量的基本概念連續(xù)性模擬量隨時(shí)間的變化曲線是光滑而連續(xù)的，沒有間斷點(diǎn)。模擬量隨時(shí)間的變化曲線是光滑而連續(xù)的，沒有間斷點(diǎn)。2021-10-194檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)明顯特點(diǎn)是采用電測(cè)法，即電測(cè)非電量?，F(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)明顯特點(diǎn)是采用電測(cè)法，即電測(cè)非電量。首先將被測(cè)物理量從研究對(duì)象中檢出并轉(zhuǎn)換成電量，然后再根據(jù)首先將被測(cè)物理量從研究對(duì)象中檢出并轉(zhuǎn)換成電量，然后再根據(jù)需要對(duì)變換后的電信號(hào)進(jìn)行某些處理，最后以適當(dāng)?shù)男问捷敵觥Ｐ枰獙?duì)變換后的電信號(hào)進(jìn)行某些處理，最后以適當(dāng)?shù)男问捷敵觥?021-10-19

3、5檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)傳感器直接與被測(cè)對(duì)象發(fā)生聯(lián)系，它的功能是將被測(cè)參數(shù)直接或間接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。它的好壞直接影響檢測(cè)裝置的質(zhì)量，是檢測(cè)裝置的重要部件；傳感器往往也被稱為敏感元件敏感元件或一次元件一次元件。2021-10-196檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)中間變換裝置根據(jù)不同情況有很大的伸縮性。在簡(jiǎn)單的檢測(cè)系中間變換裝置根據(jù)不同情況有很大的伸縮性。在簡(jiǎn)單的檢測(cè)系統(tǒng)中可能完全省略，將傳感器的輸出直接進(jìn)行顯示或記錄（比統(tǒng)中可能完全省略，將傳感器的輸出直接進(jìn)行顯示或記錄（比如由熱電偶和毫伏表組成的測(cè)溫系統(tǒng)）。大多數(shù)測(cè)試系統(tǒng)而言，如由熱電偶和毫伏表組成的測(cè)溫系統(tǒng)）。大多數(shù)測(cè)試系統(tǒng)而言，中間變換環(huán)

4、節(jié)是必不可少的。中間變換環(huán)節(jié)是必不可少的。信號(hào)的變換包括：放大，調(diào)制、解調(diào)、濾波等等。功能強(qiáng)大的信號(hào)的變換包括：放大，調(diào)制、解調(diào)、濾波等等。功能強(qiáng)大的檢測(cè)系統(tǒng)往往還要將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)中間變換環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)諸檢測(cè)系統(tǒng)往往還要將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)中間變換環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)諸如波形存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)采集、非線性校正和消除系統(tǒng)誤差等功能。如波形存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)采集、非線性校正和消除系統(tǒng)誤差等功能。遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)還需要數(shù)據(jù)傳輸裝置。遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)還需要數(shù)據(jù)傳輸裝置。 2021-10-197檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)機(jī)床軸承故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的機(jī)床軸承故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的中間變換裝置中間變換裝置由帶通濾波器、由帶通濾波器、A/DA/D變換和

5、計(jì)算機(jī)中變換和計(jì)算機(jī)中的的FFTFFT分析軟件三部分組成。分析軟件三部分組成。測(cè)試系統(tǒng)中測(cè)試系統(tǒng)中傳感器傳感器為為，它負(fù)責(zé)將機(jī)床軸承振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；，它負(fù)責(zé)將機(jī)床軸承振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；用于濾除傳感器測(cè)量信號(hào)中的高、低頻干擾信號(hào)和對(duì)信號(hào)進(jìn)行放用于濾除傳感器測(cè)量信號(hào)中的高、低頻干擾信號(hào)和對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，大，用于對(duì)放大后的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；用于對(duì)放大后的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；則對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行則對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行FFTFFT變換，計(jì)算變換，計(jì)算出信號(hào)的頻譜；最后由出信號(hào)的頻譜；最后由對(duì)頻譜進(jìn)行顯示。對(duì)頻譜進(jìn)行顯示。 另外，測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量分析結(jié)果還可

6、以和生產(chǎn)過程相連，當(dāng)機(jī)床振動(dòng)信號(hào)超另外，測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量分析結(jié)果還可以和生產(chǎn)過程相連，當(dāng)機(jī)床振動(dòng)信號(hào)超標(biāo)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，防止加工廢品的產(chǎn)生。標(biāo)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，防止加工廢品的產(chǎn)生。 2021-10-198檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)傳感器變送器顯示器A/D被測(cè)參數(shù)參數(shù)顯示電信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)變送器分為電流輸出型和電壓輸出型。變送器分為電流輸出型和電壓輸出型。電壓輸出型變送器具有恒壓源特性，輸入阻抗很高。如果變送電壓輸出型變送器具有恒壓源特性，輸入阻抗很高。如果變送器距離器距離PLC較遠(yuǎn)，通過線路間的分布電容和分布電感產(chǎn)生的干較遠(yuǎn)，通過線路間的分布電容和分布電感產(chǎn)生的干擾信號(hào)電流，在模塊的輸入阻抗上將產(chǎn)

7、生較高的干擾電壓。例擾信號(hào)電流，在模塊的輸入阻抗上將產(chǎn)生較高的干擾電壓。例如如1 A干擾電流在干擾電流在10M 輸入阻抗上將產(chǎn)生輸入阻抗上將產(chǎn)生10V的干擾電壓信的干擾電壓信號(hào)，所以遠(yuǎn)處傳送模擬量電壓信號(hào)時(shí)抗干擾能力很差。號(hào)，所以遠(yuǎn)處傳送模擬量電壓信號(hào)時(shí)抗干擾能力很差。電流輸出型變送器具有恒流源的性質(zhì)，內(nèi)阻很大，輸入阻抗較電流輸出型變送器具有恒流源的性質(zhì)，內(nèi)阻很大，輸入阻抗較小小(例如例如250 )。線路上的干擾信號(hào)在模塊的輸入端阻抗上產(chǎn)生。線路上的干擾信號(hào)在模塊的輸入端阻抗上產(chǎn)生的干擾電壓很低，所以模擬量電流信號(hào)適合于遠(yuǎn)程傳送。的干擾電壓很低，所以模擬量電流信號(hào)適合于遠(yuǎn)程傳送。2021-10

8、-199檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的工作特性檢測(cè)儀表的工作特性檢測(cè)儀表的工作特性-能滿足被測(cè)參數(shù)測(cè)量和系統(tǒng)運(yùn)行需要而應(yīng)具有的儀表輸入/輸出特性。通過量程與零點(diǎn)的調(diào)整與遷移來實(shí)現(xiàn)。 2021-10-1910檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的工作特性檢測(cè)儀表的工作特性被測(cè)參數(shù)經(jīng)傳感器進(jìn)入變送器，經(jīng)變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。被測(cè)參數(shù)經(jīng)傳感器進(jìn)入變送器，經(jīng)變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。兩者為單值關(guān)系且呈一定比例關(guān)系。兩者為單值關(guān)系且呈一定比例關(guān)系。被測(cè)量量程被測(cè)量量程被測(cè)量上、下限偏差值被測(cè)量上、下限偏差值t toy儀表工作特性儀表工作特性maxyminyminxmaxxxByBmk信號(hào)輸出上、下限偏差

9、信號(hào)輸出上、下限偏差minmaxyyByminmaxxxBxminmaxxxBxxymBBxxyykminmaxminmax2021-10-1911檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的工作特性檢測(cè)儀表的工作特性根據(jù)儀表的工作特性，可以由變送器輸出的任一信號(hào)大小，確根據(jù)儀表的工作特性，可以由變送器輸出的任一信號(hào)大小，確定該信號(hào)所對(duì)應(yīng)的被測(cè)參數(shù)值：定該信號(hào)所對(duì)應(yīng)的被測(cè)參數(shù)值：minmin1xyykxm一個(gè)一個(gè)DDZ-III型溫度檢測(cè)儀表型溫度檢測(cè)儀表(輸出范圍為輸出范圍為4 20mA)，其測(cè)溫范圍，其測(cè)溫范圍為為50 150 C。用其檢測(cè)一個(gè)物體溫度，測(cè)得與其配接的變送器。用其檢測(cè)一個(gè)物體溫度，

10、測(cè)得與其配接的變送器輸出信號(hào)為輸出信號(hào)為12mA，該物體溫度是多少？，該物體溫度是多少？CxyykxCmABBkmxym1005041216. 011/16. 010016minmin2021-10-1912檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的工作特性檢測(cè)儀表的工作特性量程調(diào)整量程調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整與零點(diǎn)遷移零點(diǎn)調(diào)整與零點(diǎn)遷移a)零點(diǎn)調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整 b)正零點(diǎn)遷移正零點(diǎn)遷移 c)負(fù)零點(diǎn)遷移負(fù)零點(diǎn)遷移2021-10-1913檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)測(cè)量誤差測(cè)量誤差類型類型明顯偏離真值的誤差稱為粗大誤差，也叫過失誤差。明顯偏離真值的誤差稱為粗大誤差，也叫過失誤差。粗大誤差主要是由于測(cè)量人員的粗心大意

11、及電子測(cè)量?jī)x器受到突粗大誤差主要是由于測(cè)量人員的粗心大意及電子測(cè)量?jī)x器受到突然而強(qiáng)大的干擾所引起的。然而強(qiáng)大的干擾所引起的。如測(cè)錯(cuò)、讀錯(cuò)、記錯(cuò)、外界過電壓尖峰干擾等造成的誤差。如測(cè)錯(cuò)、讀錯(cuò)、記錯(cuò)、外界過電壓尖峰干擾等造成的誤差。就數(shù)值大小而言，粗大誤差明顯超過正常條件下的誤差。就數(shù)值大小而言，粗大誤差明顯超過正常條件下的誤差。當(dāng)發(fā)現(xiàn)粗大誤差時(shí)，應(yīng)予以剔除。當(dāng)發(fā)現(xiàn)粗大誤差時(shí)，應(yīng)予以剔除。粗大誤差粗大誤差2021-10-1914檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)測(cè)量誤差測(cè)量誤差類型類型指檢測(cè)儀表本身或其他原因引起的有規(guī)律的誤差，它反映了測(cè)量指檢測(cè)儀表本身或其他原因引起的有規(guī)律的誤差，它反映了測(cè)量值偏離真

12、值的程度。值偏離真值的程度。來源主要有：儀表的示值不準(zhǔn)（如刻度分度差錯(cuò)），零值誤差來源主要有：儀表的示值不準(zhǔn)（如刻度分度差錯(cuò)），零值誤差（如零點(diǎn)漂移），儀表的結(jié)構(gòu)誤差（如電子元器件老化）等，由（如零點(diǎn)漂移），儀表的結(jié)構(gòu)誤差（如電子元器件老化）等，由儀表引入的系統(tǒng)誤差；者由實(shí)驗(yàn)者造成的服從一定規(guī)律的誤差；儀表引入的系統(tǒng)誤差；者由實(shí)驗(yàn)者造成的服從一定規(guī)律的誤差；由于實(shí)驗(yàn)條件不能滿足理論公式或測(cè)量方法產(chǎn)生的誤差。由于實(shí)驗(yàn)條件不能滿足理論公式或測(cè)量方法產(chǎn)生的誤差。系統(tǒng)誤差是有規(guī)律性的，因此可以通過實(shí)驗(yàn)的方法或引入修正值系統(tǒng)誤差是有規(guī)律性的，因此可以通過實(shí)驗(yàn)的方法或引入修正值的方法計(jì)算修正，也可以重新調(diào)

13、整測(cè)量?jī)x表的有關(guān)部件予以消除。的方法計(jì)算修正，也可以重新調(diào)整測(cè)量?jī)x表的有關(guān)部件予以消除。 系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差2021-10-1915檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)測(cè)量誤差測(cè)量誤差類型類型在相同條件下對(duì)同一被測(cè)參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，各測(cè)量值之間在相同條件下對(duì)同一被測(cè)參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，各測(cè)量值之間存在差異，這種誤差的絕對(duì)值及符號(hào)是不確定的，稱為隨機(jī)誤差。存在差異，這種誤差的絕對(duì)值及符號(hào)是不確定的，稱為隨機(jī)誤差。它服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此可以通過測(cè)量增加次數(shù)，利用概率它服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此可以通過測(cè)量增加次數(shù)，利用概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，從而減小其對(duì)測(cè)量論和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)測(cè)量

14、結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，從而減小其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。結(jié)果的影響。隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差2021-10-1916檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)測(cè)量誤差測(cè)量誤差類型類型當(dāng)測(cè)量參數(shù)隨時(shí)間迅速變化時(shí)，由于檢測(cè)元件中的各種運(yùn)動(dòng)關(guān)系當(dāng)測(cè)量參數(shù)隨時(shí)間迅速變化時(shí)，由于檢測(cè)元件中的各種運(yùn)動(dòng)關(guān)系和能量轉(zhuǎn)換，使檢測(cè)儀表的測(cè)量值不能及時(shí)跟隨被測(cè)參數(shù)的變化和能量轉(zhuǎn)換，使檢測(cè)儀表的測(cè)量值不能及時(shí)跟隨被測(cè)參數(shù)的變化而產(chǎn)生的誤差，稱為動(dòng)態(tài)誤差。而產(chǎn)生的誤差，稱為動(dòng)態(tài)誤差。由于檢測(cè)儀表工作在閉合控制系統(tǒng)中，所有其動(dòng)態(tài)特性會(huì)直接影由于檢測(cè)儀表工作在閉合控制系統(tǒng)中，所有其動(dòng)態(tài)特性會(huì)直接影響整個(gè)系統(tǒng)的控制品質(zhì)。響整個(gè)系統(tǒng)的控制品質(zhì)。動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤

15、差2021-10-1917檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)測(cè)量誤差測(cè)量誤差絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差讀數(shù)絕對(duì)誤差：測(cè)量值：儀表讀數(shù)測(cè)量值：儀表讀數(shù)真實(shí)值真實(shí)值0Axx儀表的最大絕對(duì)誤差 ：)max(maxAxx真值是無法得到的，常用精度更高的儀器示值真值是無法得到的，常用精度更高的儀器示值A(chǔ)來近似代替：來近似代替：讀數(shù)絕對(duì)誤差：Axx2021-10-1918檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)測(cè)量誤差測(cè)量誤差相對(duì)誤差相對(duì)誤差實(shí)際相對(duì)誤差：%100AxA示值相對(duì)誤差：%100 xxx引用相對(duì)誤差：%100 xBBx！為減少儀表讀數(shù)誤差，儀表應(yīng)盡量工作在量程的70%-80%。注：注：2021-10-1919檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技

16、術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)精密度在相同條件下，對(duì)同一個(gè)量進(jìn)行重復(fù)測(cè)量時(shí)，這些測(cè)量值之間的相互接近程度即分散程度，它反映了隨機(jī)誤差的大小。 準(zhǔn)確度它表承測(cè)量?jī)x器指示值對(duì)真值的偏離程度，它反映了系統(tǒng)誤差的大小。 精確度是精密度和準(zhǔn)確度的綜合反映，常用測(cè)量誤差的相對(duì)值表示。2021-10-1920精度等級(jí)： 按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小劃分成的等級(jí)。精度等級(jí)常以一定符號(hào)內(nèi)的數(shù)字標(biāo)明，在儀表面上。精度等級(jí)常以一定符號(hào)內(nèi)的數(shù)字標(biāo)明，在儀表面上。我國儀表精度等級(jí)為：我國儀表精度等級(jí)為： 0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0

17、等等 級(jí)數(shù)越小，精度越高。級(jí)數(shù)越小，精度越高。 校驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)表多為校驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)表多為0.1，0.2級(jí)；級(jí)； 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多為0.40.5級(jí)。級(jí)。檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)2021-10-1921檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)允許誤差%100maxxBx允 例：某儀表的精度等級(jí)為例：某儀表的精度等級(jí)為1.5，則允許誤差為，則允許誤差為1.5%2021-10-1922儀表靈敏度：儀表指針的線位移或角位移與被測(cè)參數(shù)的變化之比。X反映儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)反映儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的敏感程度。變化的敏感程度。 提高靈敏度提高靈敏度提高精確

18、度！提高精確度！ 檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)2021-10-1923CCXoooo/35. 1200270圓形表用角位移：圓形表用角位移：直線形表用角位移：直線形表用角位移：kPammkpmm/013.0300040X例例:量程量程0200滿量程指針超過滿量程指針超過270滿量程滿量程3000移動(dòng)距離移動(dòng)距離40mm檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)2021-10-1924檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)可靠性：可靠性是反映檢測(cè)儀表在規(guī)定條件下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)是否耐用的一種綜合質(zhì)量指標(biāo)。常用的可靠

19、性指標(biāo)有：平均無故障工作時(shí)間平均修復(fù)時(shí)間有效度：指平均無故障時(shí)間與平均無故障時(shí)間及平均修復(fù)時(shí)間之和的比值。2021-10-1925靈敏限：指能夠引起儀表指示值（輸出信號(hào)）發(fā)出變化（動(dòng)作）的被測(cè)參數(shù)（輸入信號(hào)）的最?。O限）變化量。與靈敏度是不同的概念。檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)2021-10-1926檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)某某DDZ-III型測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為型測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為200 1200 C，出廠前校驗(yàn)時(shí)，出廠前校驗(yàn)時(shí)各點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果如下（單位：各點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果如下（單位： C）：）：被校表讀數(shù)200300

20、400500600700800900100011001200標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)2012984035015996017989021001109812022021-10-1927檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)1.該儀表的最大絕對(duì)誤差該儀表的最大絕對(duì)誤差被校表讀數(shù)200300400500600700800900100011001200標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)201298403501599701798902100110981202絕對(duì)誤差-1+2-3-1+1-1+2-2-1+2-2CAxx3)max(max最大絕對(duì)誤差：最大絕對(duì)誤差：2021-10-1928檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)

21、儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)最大相對(duì)誤差：最大相對(duì)誤差：%3.0%10020012003%100maxxBx儀表精度為儀表精度為0.3，由于國家規(guī)定的精度等級(jí)中沒有，由于國家規(guī)定的精度等級(jí)中沒有0.3級(jí)儀表，所級(jí)儀表，所以該儀表的精度等級(jí)選為以該儀表的精度等級(jí)選為0.4級(jí)。級(jí)。量程：量程：CBx10002001200工作特性：工作特性：CmAByykxm/012. 01000420minmax2.該儀表的精度等級(jí)、量程和儀表的工作特性該儀表的精度等級(jí)、量程和儀表的工作特性2021-10-19293.現(xiàn)有該儀表和現(xiàn)有該儀表和0.5級(jí)級(jí)200 800 C兩個(gè)測(cè)溫儀表，要測(cè)兩個(gè)測(cè)溫儀表，要測(cè)60

22、0 C的溫的溫度，采用哪個(gè)測(cè)溫儀表好？度，采用哪個(gè)測(cè)溫儀表好？檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)采用該儀表時(shí)，可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差為：采用該儀表時(shí)，可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差為：%667.0%100600%4.01000%100 xxx采用采用0.5級(jí)級(jí)200 800 C儀表儀表時(shí)，可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差為：時(shí)，可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差為：%5.0%100600%5.0600%100 xxx可見，用量程范圍適當(dāng)?shù)目梢?，用量程范圍適當(dāng)?shù)?.5級(jí)儀表測(cè)量，能得到比量程范圍大級(jí)儀表測(cè)量，能得到比量程范圍大的的0.4級(jí)儀表更準(zhǔn)確的結(jié)果。級(jí)儀表更準(zhǔn)確的結(jié)果。20

23、21-10-1930檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)因此，在選用儀表時(shí)，應(yīng)根據(jù)被測(cè)參數(shù)的大小，在滿足被測(cè)參因此，在選用儀表時(shí)，應(yīng)根據(jù)被測(cè)參數(shù)的大小，在滿足被測(cè)參數(shù)測(cè)量范圍的前提下，應(yīng)盡可能選擇量程小的儀表，并使測(cè)量數(shù)測(cè)量范圍的前提下，應(yīng)盡可能選擇量程小的儀表，并使測(cè)量值大于所選儀表滿刻度的三分之二。值大于所選儀表滿刻度的三分之二。2021-10-1931標(biāo)準(zhǔn)值0992023043985026047058008951000測(cè)量值01002003004005006007008009001000有一支溫度計(jì)，其量程范圍為有一支溫度計(jì)，其量程范圍為01000,精度為精度

24、為0.5級(jí)，其級(jí)，其標(biāo)尺上、下限偏轉(zhuǎn)角為標(biāo)尺上、下限偏轉(zhuǎn)角為270o。 0+1-2-4+2-2-4-50+50檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)x2021-10-1932檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)20.99%(0.5%)202S 4. 對(duì)于對(duì)于202 這一點(diǎn)，相對(duì)誤差這一點(diǎn)，相對(duì)誤差50.5%895 對(duì)于對(duì)于895 這一點(diǎn)，相對(duì)誤差這一點(diǎn)，相對(duì)誤差CBCxx10005max1.2. 最大相對(duì)誤差：最大相對(duì)誤差：%5.0%10010005%100maxxBx3. 靈敏度靈敏度CCXoooo/027. 010002702021-1

25、0-1933溫度：表征物體冷熱程度的一個(gè)物理量。名稱符號(hào)單位絕對(duì)零點(diǎn)冰融點(diǎn)水沸點(diǎn)人體體溫華氏F-459.6732212100攝氏C-273.15010037.5開氏TK0273.15373.15 F=1.8=1.8+32 +32 K= =+373.15+373.15溫標(biāo)：將溫度數(shù)值化的一套規(guī)則和方法。檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送2021-10-1934通過熱輻射來測(cè)溫，不會(huì)破壞被測(cè)介質(zhì)的溫度場(chǎng)，誤差小，反通過熱輻射來測(cè)溫，不會(huì)破壞被測(cè)介質(zhì)的溫度場(chǎng)，誤差小，反應(yīng)速度快；應(yīng)速度快；測(cè)溫上限原則上不受限制；測(cè)溫上限原則上不受限制；易受被測(cè)物體熱輻射率及環(huán)境因素（物體與儀表

26、間的距離、煙易受被測(cè)物體熱輻射率及環(huán)境因素（物體與儀表間的距離、煙塵和水汽等）的影響。塵和水汽等）的影響。檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送分類分類接觸式非接觸式接觸測(cè)量，簡(jiǎn)單、可靠、精度高；接觸測(cè)量，簡(jiǎn)單、可靠、精度高；測(cè)溫元件有時(shí)可能破壞被測(cè)介質(zhì)的溫度場(chǎng)或與被測(cè)介質(zhì)發(fā)生測(cè)溫元件有時(shí)可能破壞被測(cè)介質(zhì)的溫度場(chǎng)或與被測(cè)介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；化學(xué)反應(yīng)；因受到耐高溫材料的限制，測(cè)溫上限有界。因受到耐高溫材料的限制，測(cè)溫上限有界。2021-10-1935檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送分類分類類型型式原理測(cè)溫范圍()準(zhǔn)確度()特點(diǎn)常用種類接觸式膨脹式膨脹-20

27、06500.15結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度慢，適于就地測(cè)量汞溫度計(jì)雙金屬式溫度計(jì)壓力表式壓力-206000.55具有防爆能力，響應(yīng)速度慢，測(cè)量精度低，適于遠(yuǎn)距離傳送液體壓力溫度計(jì)蒸汽壓力溫度計(jì)熱電阻熱阻效應(yīng)-2008500.015響應(yīng)速度較快，測(cè)量精度高，適于低、中溫度測(cè)量，輸出信號(hào)能遠(yuǎn)距離傳送鉑電阻溫度計(jì)銅電阻溫度計(jì)熱敏電阻溫度計(jì)熱電偶熱電效應(yīng)-2001800210響應(yīng)速度快，測(cè)量精度高，線性度差，適于中、高溫度測(cè)量，輸出信號(hào)能遠(yuǎn)距離傳送N型、K型、E型、J型、T型、B型等非接觸式輻射式熱輻射1003000120響應(yīng)速度快，線性度差，適于中、高溫度測(cè)量，測(cè)量精度易受環(huán)境影響輻射溫度計(jì)光電高溫計(jì)紅外測(cè)

28、溫計(jì)2021-10-1936檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送分類舉例分類舉例膨脹式溫度計(jì)-基于物體受熱時(shí)產(chǎn)生體積膨脹. 雙金屬式溫度計(jì)-用兩種膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起制成螺旋形。溫度越高，產(chǎn)生的膨脹長(zhǎng)度差越大，引起的彎曲角度越大。 2021-10-1937輻射式溫度計(jì)-根據(jù)物體的熱輻射特性，物體的輻射能通過光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡聚焦到檢測(cè)元件，再通過熱敏元件或光敏元件將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理電路，輸出與被測(cè)溫度相對(duì)應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同溫度范圍的測(cè)量。 檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送分類舉例分類舉例2021-10-1938檢測(cè)與轉(zhuǎn)換

29、技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶將兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)線在其端點(diǎn)實(shí)現(xiàn)物理接觸；當(dāng)回路兩端溫度不同時(shí)，回路中出現(xiàn)電勢(shì)差。這種將熱能轉(zhuǎn)換成電能的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。AB熱電偶產(chǎn)生的直流熱電勢(shì)與溫度有準(zhǔn)確的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，且幅值不超過幾十毫伏。熱電偶-基于熱電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè). 2021-10-1939檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶),(),()()(),(0000ttEttEtEtEttEABABABAB0tt冷端熱端AB),(0ttEB),(0ttEA)(0tEAB)(tEAB熱電偶的總熱電動(dòng)勢(shì)=接觸電動(dòng)勢(shì)+溫差電動(dòng)勢(shì)工作原理202

30、1-10-1940檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶熱電偶的熱電特性-當(dāng)熱電偶材質(zhì)確定且冷端溫度恒定時(shí)，熱端溫度與熱電動(dòng)勢(shì)之間呈單值函數(shù)關(guān)系在實(shí)際使用中，只要保持冷端溫度為在實(shí)際使用中，只要保持冷端溫度為t0，根據(jù)儀表測(cè)得的熱電，根據(jù)儀表測(cè)得的熱電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)EAB(t,t0)，就計(jì)算出被測(cè)溫度，就計(jì)算出被測(cè)溫度t或者通過分度表查出所對(duì)應(yīng)或者通過分度表查出所對(duì)應(yīng)的被測(cè)溫度的被測(cè)溫度t。 實(shí)踐證明，在熱電偶回路中起主要作用的是接觸電動(dòng)勢(shì)，溫差實(shí)踐證明，在熱電偶回路中起主要作用的是接觸電動(dòng)勢(shì)，溫差電動(dòng)勢(shì)只占極小部分，可以忽略不計(jì)，則：電動(dòng)勢(shì)只占極小部分，可以忽略不計(jì)，

31、則：)()(),(00tEtEttEABABAB工作原理2021-10-1941檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，則回路中總的熱電動(dòng)勢(shì)不變。度相同，則回路中總的熱電動(dòng)勢(shì)不變。)()()(),(000tEtEtEttECABCABABC0)()()(),(00000tEtEtEttECABCABABC)()(),(00tEtEttEABABABC2021-10-1942檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶

32、可以用同樣的方法證明，斷開熱電偶的任何一個(gè)極，用第三種可以用同樣的方法證明，斷開熱電偶的任何一個(gè)極，用第三種導(dǎo)體引入測(cè)量?jī)x表，其總電動(dòng)勢(shì)也是不變的。導(dǎo)體引入測(cè)量?jī)x表，其總電動(dòng)勢(shì)也是不變的。 這種性質(zhì)在實(shí)用上有著重要的意義，可以方便地在回路中直接這種性質(zhì)在實(shí)用上有著重要的意義，可以方便地在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器；也可以將熱電偶的兩端不接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器；也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進(jìn)行溫度測(cè)焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進(jìn)行溫度測(cè)量。量。 中間導(dǎo)體定律2021-10-1943檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫

33、度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶熱電偶回路兩接點(diǎn)（溫度為熱電偶回路兩接點(diǎn)（溫度為t、t0）間的熱電勢(shì)，等于熱電偶在）間的熱電勢(shì)，等于熱電偶在溫度為溫度為t、tc時(shí)的熱電勢(shì)與在溫度為時(shí)的熱電勢(shì)與在溫度為tc、t0時(shí)的熱電勢(shì)的代數(shù)和。時(shí)的熱電勢(shì)的代數(shù)和。tc稱中間溫度。稱中間溫度。中間溫度定律),(),(),(0cABcAB0ABttEttEttE2021-10-1944檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶中間溫度定律)0,(),()0,(ocABcABoABCtEttECtE查分度表求得 測(cè)量的熱電動(dòng)勢(shì)應(yīng)用：應(yīng)用：2021-10-1945檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢

34、測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶用鎳鉻用鎳鉻-鎳硅鎳硅(K型型)熱電偶測(cè)爐溫。當(dāng)熱電偶的冷端溫度為熱電偶測(cè)爐溫。當(dāng)熱電偶的冷端溫度為40 時(shí)，時(shí)，測(cè)得的熱電動(dòng)勢(shì)為測(cè)得的熱電動(dòng)勢(shì)為35.72mV，問：被測(cè)爐溫為多少？，問：被測(cè)爐溫為多少？mVCE611.1)0 ,40(oABmVCEtECtE331.37611.172.35)0,40()40,()0,(oABABoAB再反向查分度表，可知再反向查分度表，可知37.331mV所對(duì)應(yīng)的溫度為所對(duì)應(yīng)的溫度為t=900.1 C，即被測(cè)爐溫為即被測(cè)爐溫為900.1 C中間溫度定律查閱查閱K型熱電偶分度表，可知：型熱電偶分度表，可知：2021-10-19

35、46冷端溫度補(bǔ)償-熱電偶只有在冷端溫度保持不變時(shí)，才能保證熱電動(dòng)勢(shì)與被測(cè)溫度之間呈單值函數(shù)關(guān)系。-熱電偶的分度表一般是在冷端溫度t0=0情況下測(cè)定。熱電偶的冷端必須保持恒定（0），以避免測(cè)量誤差。檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶2021-10-1947檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶冷端處理方法一:用冰水混合物保持在02021-10-1948檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線法補(bǔ)償導(dǎo)線是用熱電特性與熱電偶相近的材料制成的導(dǎo)線。根據(jù)補(bǔ)償導(dǎo)線是用熱電特性與熱電偶相近的材料制成的導(dǎo)線。根

36、據(jù)中間導(dǎo)體定律，用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶的冷端延長(zhǎng)至控制室等需中間導(dǎo)體定律，用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶的冷端延長(zhǎng)至控制室等需要的地方，可以使熱電偶的冷端遠(yuǎn)離熱源，從而保證冷端穩(wěn)定，要的地方，可以使熱電偶的冷端遠(yuǎn)離熱源，從而保證冷端穩(wěn)定，不會(huì)對(duì)熱電偶回路引入超出允許的附加測(cè)量誤差。不會(huì)對(duì)熱電偶回路引入超出允許的附加測(cè)量誤差。補(bǔ)償導(dǎo)線法在使用時(shí)需要注意：補(bǔ)償導(dǎo)線法在使用時(shí)需要注意：補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相應(yīng)型號(hào)的熱電偶配套使用，可參考國際電工補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相應(yīng)型號(hào)的熱電偶配套使用，可參考國際電工委員會(huì)指定的標(biāo)準(zhǔn)；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接處的兩個(gè)接點(diǎn)溫度委員會(huì)指定的標(biāo)準(zhǔn)；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接處的兩個(gè)接點(diǎn)溫度應(yīng)相同；連接補(bǔ)償導(dǎo)

37、線時(shí)要注意區(qū)分正負(fù)極，使其分別于熱電應(yīng)相同；連接補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意區(qū)分正負(fù)極，使其分別于熱電偶的正負(fù)極相對(duì)應(yīng)連接；補(bǔ)償導(dǎo)線連接端的工作溫度范圍不能偶的正負(fù)極相對(duì)應(yīng)連接；補(bǔ)償導(dǎo)線連接端的工作溫度范圍不能超過超過0 100 C，否則會(huì)給測(cè)量帶來誤差。，否則會(huì)給測(cè)量帶來誤差。2021-10-1949檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶電橋補(bǔ)償法熱敏銅熱敏銅質(zhì)電阻質(zhì)電阻電位器電位器只要選取銅電阻，使得：只要選取銅電阻，使得：)0 ,(0tEUABab則無論冷端溫度如何變化，則無論冷端溫度如何變化，電橋產(chǎn)生的不平衡電壓正好電橋產(chǎn)生的不平衡電壓正好補(bǔ)償冷端溫度變化引起的熱補(bǔ)償

38、冷端溫度變化引起的熱電動(dòng)勢(shì)變化：電動(dòng)勢(shì)變化：)0 ,()0 ,(),()(),(0000tEtEttEtUttEUABABABabAB使回路電動(dòng)勢(shì)使回路電動(dòng)勢(shì)只與被測(cè)溫度有關(guān)。只與被測(cè)溫度有關(guān)。)0 ,(tEUAB2021-10-1950檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電偶熱電偶常用工業(yè)熱電偶類型 熱電偶名稱分度號(hào)測(cè)溫范圍（）特點(diǎn)適用場(chǎng)合鉑銠10-鉑S01700熱電性能穩(wěn)定，抗氧化性強(qiáng)，測(cè)溫范圍廣，測(cè)量精度高，線性差，價(jià)格高精密測(cè)量；有氧化性、惰性氣體環(huán)境鉑銠30-鉑銠6B01700測(cè)溫上限高，穩(wěn)定性好，抗氧化性強(qiáng)，線性較差，價(jià)格高高溫測(cè)量；不適用于還原性氣體環(huán)境鎳鉻

39、-鎳硅K-200+1300測(cè)溫范圍寬、線性好、熱電動(dòng)勢(shì)大，價(jià)格低，但穩(wěn)定性較B型或S型熱電偶差 中高溫測(cè)量鎳鉻-康銅E-200+1000熱電動(dòng)勢(shì)較大，耐磨蝕，價(jià)格低，中低溫測(cè)量穩(wěn)定性好中低溫測(cè)量；有氧化性、惰性氣體環(huán)境鐵-康銅J-200+1300價(jià)格便宜，熱電動(dòng)勢(shì)較大化工過程溫度測(cè)量銅-康銅T-200+400精度高，價(jià)格低，但銅易氧化低溫測(cè)量 鎳鉻硅-鎳硅N-200+1300在相同條件下，尤其在11001300的高溫條件下，高溫穩(wěn)定性及使用壽命較K型熱電偶好，性能與S型熱電偶近似，但價(jià)格較小在測(cè)溫范圍內(nèi)，有全面代替廉價(jià)金屬熱電偶和部分S型熱電偶的趨勢(shì)鉑銠13-鉑R01700與S型熱電偶性能相似

40、，熱電動(dòng)勢(shì)較大S型熱電偶相似環(huán)境2021-10-1951檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電阻熱電阻熱電阻適用于熱電阻適用于0 ,即電阻值隨著溫度的升高而增加. 半導(dǎo)體熱電阻，其溫度系數(shù)可正可負(fù)，且線性度差. 工作原理及其特點(diǎn) 2021-10-1952檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電阻熱電阻不適用于測(cè)量體積小和溫度瞬變對(duì)象的溫度。 熱電阻熱電偶較大空間的平均溫度點(diǎn)溫度冷端溫度補(bǔ)償與橋式電路配接中、低溫區(qū)穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高測(cè)溫上限高工作原理及其特點(diǎn) 2021-10-1953檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電阻熱電阻金屬

41、熱電阻應(yīng)具備的特性： 電阻溫度系數(shù)較大且穩(wěn)定，測(cè)溫靈敏度高； 電阻率大,從而在相同靈敏度下減小元件的尺寸； 電阻值與溫度之間呈單值關(guān)系； 具有化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性。 常用金屬熱電阻 目前世界上用作熱電阻的材料主要有鉑、銅及鎳；我國鎳儲(chǔ)量較少，故只采用鉑、銅兩種金屬熱電阻。2021-10-1954檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電阻熱電阻常用金屬熱電阻 0200400600800-2001234CuPtNit/價(jià)格便宜，線性程度好，但溫度高易于氧化。精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠、耐氧化能力強(qiáng)、測(cè)溫范圍寬。但電阻溫度系數(shù)比較小，電阻值與溫度之間呈非線性關(guān)系，且價(jià)格較貴。 20

42、21-10-1955檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電阻熱電阻熱電阻引線 熱電阻接入結(jié)構(gòu)一: 二線制 熱電阻位于熱溫現(xiàn)場(chǎng)，而儀表顯示或變送位于遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的部分，兩者之間的連線電阻會(huì)對(duì)熱電阻精度構(gòu)成影響。理想值 r的影響不容忽視。誤差)(tREIt實(shí)際值 rtREIt)(rtRIIIt)(112021-10-1956檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電阻熱電阻熱電阻引線 電橋平衡時(shí)：1342()()tRRR RR RR3421tRRRRRR當(dāng)時(shí)，與 無關(guān)熱電阻接入結(jié)構(gòu)二: 三線制 避免或減少導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)溫的影響.1234RRRRRRRt2021-1

43、0-1957檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電阻熱電阻熱電阻引線 熱電阻接入結(jié)構(gòu)二: 四線制 在熱電阻感溫元件的兩端各連接兩根導(dǎo)線的引線方式稱為四線在熱電阻感溫元件的兩端各連接兩根導(dǎo)線的引線方式稱為四線制。其中，兩根引線為熱電阻提供恒流源；制。其中，兩根引線為熱電阻提供恒流源； 在熱電阻上產(chǎn)生的在熱電阻上產(chǎn)生的壓降通過另兩根引線引至電位計(jì)進(jìn)行測(cè)量。壓降通過另兩根引線引至電位計(jì)進(jìn)行測(cè)量。這種方式能完全消除引線電阻的附加影響，且在連接導(dǎo)線阻值這種方式能完全消除引線電阻的附加影響，且在連接導(dǎo)線阻值相同時(shí)，還可以消除連接導(dǎo)線的影響，因此，主要用于高精度相同時(shí)，還可以消除連接導(dǎo)

44、線的影響，因此，主要用于高精度的溫度測(cè)量。的溫度測(cè)量。2021-10-1958檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電阻熱電阻半導(dǎo)體熱敏電阻 靈敏度高；體積?。环磻?yīng)快速；靈敏度高；體積?。环磻?yīng)快速； 且且RtR （連線電阻），可以采用長(zhǎng)距離連線；（連線電阻），可以采用長(zhǎng)距離連線； 互換性、穩(wěn)定性不好，有非線性；應(yīng)用受限?；Q性、穩(wěn)定性不好，有非線性；應(yīng)用受限。由多種金屬氧化物按比例燒結(jié)成的半導(dǎo)體構(gòu)成。2021-10-1959檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送熱電阻熱電阻半導(dǎo)體熱敏電阻 /otCCTRNTC0 40 80 120 160 180 1071

45、06105104103102101PTC正溫度系正溫度系數(shù)數(shù):在某區(qū)段靈在某區(qū)段靈敏度高，適于敏度高，適于位式溫度傳感位式溫度傳感器。器。NTC負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù):線性度線性度好，用于連續(xù)變化溫度好，用于連續(xù)變化溫度場(chǎng)合場(chǎng)合.PTC2021-10-1960檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送集成溫度傳感器集成溫度傳感器利用利用pn結(jié)的伏安特性與溫度之間的關(guān)系研制的一種固態(tài)傳感器。結(jié)的伏安特性與溫度之間的關(guān)系研制的一種固態(tài)傳感器。特點(diǎn)：特點(diǎn)：體積??；體積小；熱慣性小、反應(yīng)快；熱慣性小、反應(yīng)快；測(cè)溫精度高；測(cè)溫精度高；穩(wěn)定性好；穩(wěn)定性好；價(jià)格低等。價(jià)格低等。分電壓型和電流型兩

46、種：電壓型溫度系數(shù)約分電壓型和電流型兩種：電壓型溫度系數(shù)約10mV/ C；電流型；電流型溫度系數(shù)約溫度系數(shù)約1A/ C。 2021-10-1961檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送集成溫度傳感器集成溫度傳感器AD590 兩端元件； 供電電壓：直流（+4+30V），1.5mW(+5V)； 高阻抗（710M）輸出； 0C時(shí)輸出273.2A； 溫度系數(shù)1A/ C； 測(cè)溫范圍-55+150 C； 使用范圍廣泛。2021-10-1962檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)溫度檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)與變送DDZ-III型溫度變送器型溫度變送器功能功能：與各種熱電偶、熱電阻配合使用，將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換

47、成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電流（電壓），作為顯示儀表，調(diào)節(jié)器或計(jì)算機(jī)模擬輸入采集的輸入，以實(shí)現(xiàn)被測(cè)溫度的顯示、記錄或控制。根據(jù)與傳感器配接電路的不同，具有熱電偶、熱電阻和毫伏輸入三根據(jù)與傳感器配接電路的不同，具有熱電偶、熱電阻和毫伏輸入三種形式。種形式。2021-10-1963模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換2021-10-1964模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的過程稱為模將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的過程稱為模/數(shù)數(shù)(Analog to Digital)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的電路稱為模轉(zhuǎn)換的電路稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Conv

48、erter)，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱ADC。把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的過程稱為數(shù)把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的過程稱為數(shù)/模模(Digital to Analog)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱D/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。完成完成D/A轉(zhuǎn)換的電路稱為數(shù)轉(zhuǎn)換的電路稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog Converter) ，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱DAC。2021-10-1965模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC基本工作原理基本工作原理A/D轉(zhuǎn)換是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換過程通過轉(zhuǎn)換是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換過程通過采樣、采樣、保持、量化和編碼保持、量化和編碼四個(gè)步驟完成。四個(gè)步驟完成。2021-10-1966模數(shù)和

49、數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC基本工作原理基本工作原理將時(shí)間上連續(xù)變化的信號(hào)，轉(zhuǎn)換為時(shí)間上離散的信號(hào)，即將時(shí)將時(shí)間上連續(xù)變化的信號(hào)，轉(zhuǎn)換為時(shí)間上離散的信號(hào)，即將時(shí)間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為一系列等間隔的脈沖，脈沖的幅間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為一系列等間隔的脈沖，脈沖的幅度取決于輸入模擬量。度取決于輸入模擬量。采樣 2021-10-1967模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC基本工作原理基本工作原理模擬信號(hào)經(jīng)過采樣后，得到一系列樣值脈沖。采樣脈沖寬度模擬信號(hào)經(jīng)過采樣后，得到一系列樣值脈沖。采樣脈沖寬度 一一般是很短暫，在下一個(gè)脈沖到來之前，應(yīng)暫時(shí)保持所取得的樣值般是很短暫，在下一個(gè)脈沖到來之前，應(yīng)暫

50、時(shí)保持所取得的樣值脈沖幅度，以便進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因此，在采樣電路之后須加保持電路。脈沖幅度，以便進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因此，在采樣電路之后須加保持電路。保持 2021-10-1968模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC基本工作原理基本工作原理量化輸入的模擬電壓經(jīng)過采樣保持后，得到的是階梯波。該階梯波仍輸入的模擬電壓經(jīng)過采樣保持后，得到的是階梯波。該階梯波仍是一個(gè)可以連續(xù)取值的模擬量。是一個(gè)可以連續(xù)取值的模擬量。量化：設(shè)數(shù)字量的位數(shù)為量化：設(shè)數(shù)字量的位數(shù)為n，將滿量程（，將滿量程（FSR）電壓值（由參考）電壓值（由參考電壓電壓VR設(shè)定的）分為設(shè)定的）分為2n等分，然后將采樣所得的模擬量與這些等分，然后將采樣所得的模

51、擬量與這些分層進(jìn)行比較，落在哪個(gè)分層內(nèi)，便量化為相應(yīng)的數(shù)字量分層進(jìn)行比較，落在哪個(gè)分層內(nèi)，便量化為相應(yīng)的數(shù)字量而而n位數(shù)字量只能表示位數(shù)字量只能表示2n個(gè)數(shù)值，因此，用數(shù)字量來表示連續(xù)個(gè)數(shù)值，因此，用數(shù)字量來表示連續(xù)變化的模擬量時(shí)就有一個(gè)類似于四舍五入的近似問題。變化的模擬量時(shí)就有一個(gè)類似于四舍五入的近似問題。量化單位量化單位q：每個(gè)分層所包含的最大值和最小值之差：每個(gè)分層所包含的最大值和最小值之差假設(shè)：參考電壓假設(shè)：參考電壓5V，8位數(shù)字量位數(shù)字量 q=電壓量程范圍電壓量程范圍/2n=5.0V/2560.019V=19mV2021-10-1969模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC基本工作原理

52、基本工作原理編碼 用二進(jìn)制數(shù)碼來表示各個(gè)量化電平的過程稱為用二進(jìn)制數(shù)碼來表示各個(gè)量化電平的過程稱為編碼編碼。l 自然二進(jìn)制編碼自然二進(jìn)制編碼l 雙極性二進(jìn)制編碼雙極性二進(jìn)制編碼2021-10-1970t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t76543210幅度幅度模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC基本工作原理基本工作原理采樣，量化，編碼 采樣采樣 3.7 5.7 6.5 6.6 5.2 3.2 1.7 1.1量化量化 3 5 6 6 5 3 1 1編碼編碼 011 101 110 110 101 011 001 0012021-10-1971分辨 率 表 示 輸 出 數(shù) 字 量 變

53、化 一 個(gè) 最 低 有 效 位 （分辨 率 表 示 輸 出 數(shù) 字 量 變 化 一 個(gè) 最 低 有 效 位 （ Least Significant BitLSB）所對(duì)應(yīng)的輸入模擬電壓的變化量。）所對(duì)應(yīng)的輸入模擬電壓的變化量。 分辨率FSR=2nVn 為數(shù)字量的二進(jìn)制位數(shù) 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC主要性能主要性能例如，例如，A/D轉(zhuǎn)化器的輸出為轉(zhuǎn)化器的輸出為12位二進(jìn)制數(shù)，最大輸入模擬電壓為位二進(jìn)制數(shù)，最大輸入模擬電壓為10V，則其分辨率為：，則其分辨率為：mVVV44. 2409610102112分辨率滿量程電壓 量化單位量化單位q就是就是ADC的分辨率，一般用位數(shù)的分辨率，一般用位

54、數(shù)n來間接表示分辨率。來間接表示分辨率。分辨率分辨率2021-10-1972模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC主要性能主要性能相對(duì)分辨率相對(duì)分辨率%100FSRV分辨率相對(duì)分辨率AD轉(zhuǎn)換器分辨率與位數(shù)之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換器分辨率與位數(shù)之間的關(guān)系(滿量程電壓為滿量程電壓為10V) 位位 數(shù)數(shù) 級(jí)級(jí) 數(shù)數(shù) 相對(duì)分辨率相對(duì)分辨率 （1LSB） 分辨率分辨率（1LSB） 8 10 12 14 16 256 1024 4096 16384 65536 0.391% 0.0977% 0.0244% 0.0061% 0.0015% 39.1mV 9.77mV 2.44mV 0.61mV 0.15mV2021-10

55、-1973模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC主要性能主要性能例：某信號(hào)采集系統(tǒng)要求用一片例：某信號(hào)采集系統(tǒng)要求用一片ADC在在1s內(nèi)對(duì)內(nèi)對(duì)16個(gè)熱電偶的輸個(gè)熱電偶的輸出電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。已知熱電偶輸出電壓范圍為出電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。已知熱電偶輸出電壓范圍為0 25mV(對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于0 450 C溫度范圍溫度范圍)，需分辨的溫度為，需分辨的溫度為0.1 C，問應(yīng)選擇幾位的，問應(yīng)選擇幾位的A/D轉(zhuǎn)化器？其轉(zhuǎn)換時(shí)間至少要求多少？轉(zhuǎn)化器？其轉(zhuǎn)換時(shí)間至少要求多少？msDAADC5 .62161/13409612112450014501 . 012轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換器。位故需選用的相對(duì)分辨率位相對(duì)分辨率相對(duì)分辨率相對(duì)分辨

56、率2021-10-1974模擬量是連續(xù)的，而數(shù)字量是斷續(xù)的，當(dāng)模擬量是連續(xù)的，而數(shù)字量是斷續(xù)的，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)固轉(zhuǎn)換器的位數(shù)固定后，這種由定后，這種由A/D轉(zhuǎn)換器有限分辨率所造成的真實(shí)值與轉(zhuǎn)換值轉(zhuǎn)換器有限分辨率所造成的真實(shí)值與轉(zhuǎn)換值之間的誤差稱為量化誤差。之間的誤差稱為量化誤差。量化帶內(nèi)的任意采樣輸入電壓都是產(chǎn)生同一數(shù)字量。量化帶內(nèi)的任意采樣輸入電壓都是產(chǎn)生同一數(shù)字量。量化誤差：量化誤差：實(shí)際模擬輸入電壓實(shí)際模擬輸入電壓 理想模擬輸入電壓理想模擬輸入電壓理想模擬輸入電壓定義為量化帶中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模擬輸入電壓值理想模擬輸入電壓定義為量化帶中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模擬輸入電壓值一般量化誤差為一般量化誤差為 0

57、.5LSB。 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC主要性能主要性能采樣電壓采樣電壓0 11 22 33 44 55 66 77 8理想電壓理想電壓0.51.51.53.54.55.56.57.5編碼編碼000001010011100101110111量化誤差量化誤差2021-10-1975模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC主要性能主要性能相對(duì)量化誤差相對(duì)量化誤差%100FSRV絕對(duì)量化誤差相對(duì)量化誤差量化誤差和分辨率是統(tǒng)一的，即提高分辨率可以減小量化誤差。量化誤差和分辨率是統(tǒng)一的，即提高分辨率可以減小量化誤差。2021-10-1976模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC主要性能主要性能轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換

58、精度轉(zhuǎn)換精度是指輸出數(shù)字量所對(duì)應(yīng)的模擬電壓的實(shí)際值與理想值轉(zhuǎn)換精度是指輸出數(shù)字量所對(duì)應(yīng)的模擬電壓的實(shí)際值與理想值之差。之差。2021-10-1977模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC主要性能主要性能 精度和分辨率是兩個(gè)不同的概念：精度和分辨率是兩個(gè)不同的概念： 精度是指轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果相對(duì)于實(shí)精度是指轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果相對(duì)于實(shí) 際值的準(zhǔn)確度；際值的準(zhǔn)確度； 分辨率是指轉(zhuǎn)換器所能分辨的模擬分辨率是指轉(zhuǎn)換器所能分辨的模擬 信號(hào)的最小變化值。信號(hào)的最小變化值。 2021-10-1978(3)轉(zhuǎn)換時(shí)間：指轉(zhuǎn)換時(shí)間：指A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換器完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時(shí)間。轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換所需時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間越短，適應(yīng)輸

59、入信號(hào)快速變化能力越強(qiáng)。其倒數(shù)是轉(zhuǎn)換速時(shí)間越短，適應(yīng)輸入信號(hào)快速變化能力越強(qiáng)。其倒數(shù)是轉(zhuǎn)換速率。率。(4)溫度系數(shù)：是指溫度系數(shù)：是指A/D轉(zhuǎn)換器受溫度影響的程度。一般用環(huán)境轉(zhuǎn)換器受溫度影響的程度。一般用環(huán)境溫度變化溫度變化1所產(chǎn)生的相對(duì)誤差來表示，單位是所產(chǎn)生的相對(duì)誤差來表示，單位是PPM/(10-6/)。 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC主要性能主要性能2021-10-1979模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換逐次逼近式逐次逼近式ADC 模擬輸入模擬輸入U(xiǎn)i+ -AUREF結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2021-10-1980工作原理工作原理設(shè)定在設(shè)定在SAR中的數(shù)字量經(jīng)中的數(shù)字量經(jīng)DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成反饋電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)

60、換成反饋電壓Uf ；SAR 順次逐位加碼控制順次逐位加碼控制 Uf 的變化的變化；Uf 與等待轉(zhuǎn)換的模擬量與等待轉(zhuǎn)換的模擬量Ui 進(jìn)行比較，大則棄，小則留，逐次進(jìn)行比較，大則棄，小則留，逐次逼近逼近；最終留在最終留在SAR 的數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)碼作為數(shù)字量輸出。的數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)碼作為數(shù)字量輸出。模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換逐次逼近式逐次逼近式ADC 2021-10-1981工作過程工作過程設(shè)設(shè)8位逐次逼近寄存器位逐次逼近寄存器SAR，基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓10.24V，模擬輸入電壓模擬輸入電壓8.3VtU123456781.02410.24Ui5.127.688.968.328.08.168.24