第一章檢測儀表基本知識ppt課件

1、測量過程有三要素測量過程有三要素測量單位；測量單位； 測量方法；測量方法； 測量儀表。測量儀表。被測值被測值舉例：測一段導線的的長度舉例：測一段導線的的長度Q / V = q測量單位測量單位測量值測量值單位單位基準基準p 米基準：光在真空中米基準：光在真空中1/299,792,458 S時間間隔內(nèi)時間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長度。所經(jīng)路徑的長度。p 秒基準：以銫原子秒基準：以銫原子133的原子基態(tài)兩個超精的原子基態(tài)兩個超精細能級間躍遷輻射細能級間躍遷輻射9,192,631,770周所持續(xù)的時間。周所持續(xù)的時間。p 千克基準：以鉑銥合金制成、底面直徑為千克基準：以鉑銥合金制成、底面直徑為39毫毫米、高為

2、米、高為39毫米的國際千克原器圓柱體的毫米的國際千克原器圓柱體的質(zhì)量。質(zhì)量。p .檢測儀表 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。檢測過程 參數(shù)檢測就是用專門的技術(shù)工具，依靠能量的變換、實驗和計算找到被測量的值。q(3) 果都不重復的誤差測量誤差按表示方法的不同，分為絕對誤差和相對誤差測量誤差按表示方法的不同，分為絕對誤差和相對誤差1. 檢測儀表的準確度或精確度檢測儀表的準確度或精確度)與允許誤差與允許誤差2. 檢測儀表的恒定度與變差檢測儀表的恒定度與變差3. 靈敏度靈敏度 與靈敏限或分辨率）與靈敏限或分辨率）4. 反應(yīng)時間反應(yīng)時間5. 線性度線性度 （ f）6. 重復性重復性 （重復性

3、誤差）（重復性誤差）1. 測量儀表的準確度精確度測量儀表的準確度精確度)闡明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差來表示，但是，儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點不相同。因此，常說的“絕對誤差指的是絕對誤差中的最大值 max1. 測量儀表的準確度精確度測量儀表的準確度精確度)1. 測量儀表的準確度精確度測量儀表的準確度精確度)兩大影響因素兩大影響因素絕對誤差絕對誤差 和和 儀表的標尺范圍量程）儀表的標尺范圍量程）闡明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差來表示，但是，儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點不相同。因此，常說的“絕對誤差指的是絕對誤差中的最大值 max1. 測量儀表的準確度精確度測量儀表的準確度精確度)

4、 儀表精度與量程有關(guān)。在儀表精度等級一定的儀表精度與量程有關(guān)。在儀表精度等級一定的前提下適當縮小量程，可以減小測量誤差，提高測前提下適當縮小量程，可以減小測量誤差，提高測量準確性。量準確性。儀表量程的上限儀表量程的上限Ymax: 4/33/2倍被測變量）倍被測變量） 波動較大時：波動較大時：3/22倍被測變量）倍被測變量）下限下限Ymin: ：一般地，被測變量的值不低于全量程的：一般地，被測變量的值不低于全量程的1/3。 精確度等級精確度等級儀表的儀表的允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的允允越小，表示儀表的精確度越高。目前常用的精確度等級有越小，表

5、示儀表的精確度越高。目前常用的精確度等級有0.0050.005，0.020.02，0.050.05，0.10.1，0.20.2， 0.4 0.4，0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.52.5，4.04.0等。等。例例1 某臺測溫某臺測溫 儀表的測溫范圍為儀表的測溫范圍為200-700，校驗該表，校驗該表時得到的最大絕對誤差為時得到的最大絕對誤差為4，試確定該儀表的相對，試確定該儀表的相對百分誤差與準確度等級。百分誤差與準確度等級。解：該儀表的相對百分誤差為解：該儀表的相對百分誤差為如果將該儀表的去掉如果將該儀表的去掉“”號與號與“”號，其數(shù)值為號，其數(shù)值為0.8。由于。由于國家規(guī)定的

6、精度等級中沒有國家規(guī)定的精度等級中沒有0.8級儀表，同時，該儀表的誤差超級儀表，同時，該儀表的誤差超過了過了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等級為1.0級。級。例例2 某臺測溫儀表的量程是某臺測溫儀表的量程是200-700，工藝要求該，工藝要求該儀表指示值的誤差不得超過儀表指示值的誤差不得超過4 ，應(yīng)選精度等級為，應(yīng)選精度等級為多少的儀表才能滿足工藝要求。多少的儀表才能滿足工藝要求。0.8%介于允許誤差介于允許誤差0.5%與與1.0%之間，如果選擇之間，如果選擇允許誤差為允許誤差為1.0%,則其精度等級應(yīng)為則其精度等級

7、應(yīng)為1.0級。量程為級。量程為200700，精確度為，精確度為1.0級的儀表，可能產(chǎn)生的最級的儀表，可能產(chǎn)生的最大絕對誤差為大絕對誤差為5，超過了工藝的要求。所以只能，超過了工藝的要求。所以只能選擇一臺允許誤差為選擇一臺允許誤差為0.5%，即精確度等級為，即精確度等級為0.5級級的儀表，才能滿足工藝要求。的儀表，才能滿足工藝要求。解解 根據(jù)工藝要求，該儀表的最大允許誤差為根據(jù)工藝要求，該儀表的最大允許誤差為q根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級和根據(jù)工藝要求選擇儀表精度等級是不同的。q根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級時，儀表的允許誤差應(yīng)該 儀表校驗得到的相對百分誤差。q根據(jù)工藝要求選擇儀表精度

8、等級時，儀表的允許誤差應(yīng)該 工藝允許的最大相對百分誤差。例例3 某被測溫度信號在某被測溫度信號在70-80范圍內(nèi)變化，工藝要范圍內(nèi)變化，工藝要求測量誤差不得超過求測量誤差不得超過1%，現(xiàn)有兩臺測溫儀表，精，現(xiàn)有兩臺測溫儀表，精度等級均為度等級均為0.5級，其中一臺儀表的測量范圍是級，其中一臺儀表的測量范圍是0-100，另一臺儀表的測量范圍是，另一臺儀表的測量范圍是0-200，試問這兩，試問這兩臺儀表能否滿足上述測量要求。臺儀表能否滿足上述測量要求。1.51.0在工業(yè)上應(yīng)用時，對檢測儀表準確度的要求，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)操在工業(yè)上應(yīng)用時，對檢測儀表準確度的要求，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)操作的實際情況和該參數(shù)對整個工藝過

9、程的影響程度所提供的作的實際情況和該參數(shù)對整個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)濟性和合理性。誤差允許范圍來確定，這樣才能保證生產(chǎn)的經(jīng)濟性和合理性。留意留意2. 檢測儀表的恒定度檢測儀表的恒定度儀表的變差不能超出儀表的允儀表的變差不能超出儀表的允許誤差，否則應(yīng)及時檢修。許誤差，否則應(yīng)及時檢修。q用一只標準壓力表校驗一只待校壓力表，待校用一只標準壓力表校驗一只待校壓力表，待校壓力表的測量范圍為壓力表的測量范圍為0100kPa。校驗結(jié)果如下。校驗結(jié)果如下表所示。試計算各點的絕對誤差、變差，并確表所示。試計算各點的絕對誤差、變差，并確定待校壓力表的準確度等級。定待校壓

10、力表的準確度等級。0-0.1 0.10-0.4-0.2-0.2-0.1-0.4-0.70 0.2 0.2 0.5 0.3確定準確度等級：確定準確度等級：max=-0.7kPa=（max/N）100%=（-0.7/100）100%=-0.7%去掉去掉的的和和%后，其數(shù)值在后，其數(shù)值在0.51之間，由于該表的之間，由于該表的max已經(jīng)超過了已經(jīng)超過了0.5級表允許的級表允許的max，故該表的準，故該表的準確度等級為確度等級為1.0級。級。計算變差：計算變差：變差變差=（變（變max/N）100%=（0.5/100）100%=0.5%由于該變差數(shù)值在由于該變差數(shù)值在1.0級表允許的誤差范圍內(nèi)，故不影

11、響級表允許的誤差范圍內(nèi)，故不影響表的準確度等級。表的準確度等級。留意：若變差數(shù)值變留意：若變差數(shù)值變max超過了絕對誤差超過了絕對誤差max，則應(yīng)，則應(yīng)以變以變max來確定儀表的準確度等級。來確定儀表的準確度等級。3. 靈敏度和靈敏限靈敏度和靈敏限式中，式中，S S為儀表的靈敏度；為儀表的靈敏度； 為指針的線位移或角位移；為指針的線位移或角位移； xx為引起為引起所需的被測參數(shù)變化量。所需的被測參數(shù)變化量。3. 靈敏度和靈敏限靈敏度和靈敏限例如：七位數(shù)字電壓表，最低量程為例如：七位數(shù)字電壓表，最低量程為1V1V 儀表反應(yīng)時間的長短，實際上反映了儀表動態(tài)特性的好壞。儀表反應(yīng)時間的長短，實際上反映

12、了儀表動態(tài)特性的好壞。儀表的儀表的反應(yīng)時反應(yīng)時間有不間有不同的表同的表示方法示方法當輸入信號突然變化一個數(shù)值后，輸出當輸入信號突然變化一個數(shù)值后，輸出信號將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)定態(tài)。信號將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)定態(tài)。儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的的63.2%63.2%（95%95%）所用的時間，可用來表示反）所用的時間，可用來表示反應(yīng)時間。應(yīng)時間。式中，式中， f f 為線性度又稱非線性誤差）；為線性度又稱非線性誤差）； fmax fmax為校準曲線對于理論直線的最大偏差以儀表示值的單位計為校準曲線對于理論直線的最大偏差以儀表示值的單位計算）。算）

13、。作用于檢測裝置輸入端的被測信號，通常要轉(zhuǎn)換成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以下幾種便于傳輸和顯示的信號類型位移信號位移信號壓力信號壓力信號電氣信號電氣信號光信號光信號代碼序列來表示。代碼序列來表示。q開關(guān)信號開關(guān)信號q用兩種狀態(tài)或用兩個數(shù)值范圍表示的不連用兩種狀態(tài)或用兩個數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號。續(xù)信號。表、范型儀表和標準儀表，分別使用在現(xiàn)場、實驗室和標定室。壓力檢測儀表壓力檢測儀表流量檢測儀表流量檢測儀表溫度檢測儀表溫度檢測儀表液液位位檢檢測測儀儀表表指示型、記錄型、訊號型、遠傳指示型、累積型等指示型、記錄型、訊號型、遠傳指示型、累積型等 XS

14、R50 彩色無紙記錄儀彩色無紙記錄儀 XRS30 單色無紙記錄儀單色無紙記錄儀 智能壓力校驗儀智能壓力校驗儀 壓力儀表校驗裝置壓力儀表校驗裝置 熱電偶校驗仿真儀熱電偶校驗仿真儀 隔膜壓力表隔膜壓力表 實用儀表、范型儀表和標準儀表，分別使用在現(xiàn)場、實驗室和標定室實用儀表、范型儀表和標準儀表，分別使用在現(xiàn)場、實驗室和標定室 按照測量結(jié)果的獲得過程按照測量結(jié)果的獲得過程按測量結(jié)果的獲得過程分類：按測量結(jié)果的獲得過程分類：直接測量法直接測量法間接測量法間接測量法直接測量：用事先分度或標定好的測量儀表，直接直接測量：用事先分度或標定好的測量儀表，直接讀取被測量測量結(jié)果的方法。直接將被讀取被測量測量結(jié)果的

15、方法。直接將被測量與標準量進行比較。測量與標準量進行比較。如：如：測量結(jié)果：測量結(jié)果：20.1 mm特點：簡單、直觀、明了、精確度較高特點：簡單、直觀、明了、精確度較高（1偏差法偏差法 （2零值法零值法 （3微差法微差法間接測量：通過直接測量于被測量有確定函數(shù)關(guān)系間接測量：通過直接測量于被測量有確定函數(shù)關(guān)系的其他各個變量，然后將所得的數(shù)值代的其他各個變量，然后將所得的數(shù)值代入函數(shù)進行計算，從而求得被測量值的入函數(shù)進行計算，從而求得被測量值的方法稱為間接測量。方法稱為間接測量。 y = f (x）S = a bab接觸測量接觸測量非接觸測量非接觸測量按測量儀表的特點分類：按測量儀表的特點分類：接

16、觸測量法接觸測量法非接觸測量法非接觸測量法1. 1. 某臺具有線性關(guān)系的溫度變送器，其測溫范圍某臺具有線性關(guān)系的溫度變送器，其測溫范圍為為 0 0200200，變送器的輸出為，變送器的輸出為 4 420mA20mA。對這臺。對這臺溫度變送器進行校驗，得到下列數(shù)據(jù)：溫度變送器進行校驗，得到下列數(shù)據(jù)：試根據(jù)以上校驗數(shù)據(jù)確定該儀表的變差、準確度等試根據(jù)以上校驗數(shù)據(jù)確定該儀表的變差、準確度等級與線性度。級與線性度。解解: :該題的解題步驟如下。該題的解題步驟如下。 (1) (1)根據(jù)儀表的輸出范圍確定在各溫度測試點的輸根據(jù)儀表的輸出范圍確定在各溫度測試點的輸出標準值出標準值x x標。任一溫度值的標準輸

17、出信號標。任一溫度值的標準輸出信號(mA)(mA)為為 例如例如, ,當溫度為當溫度為5050時時, ,對應(yīng)的輸出應(yīng)為對應(yīng)的輸出應(yīng)為 其余類推。其余類推。 (2)(2)算出各測試點正、反行程時的絕對誤差算出各測試點正、反行程時的絕對誤差正與正與反反 , ,并算出正、反行程之差并算出正、反行程之差變變 , ,分別填入下表內(nèi)分別填入下表內(nèi)( (計算計算變時可不考慮符號變時可不考慮符號, ,取正值取正值) )。 (3)由上表找出最大的絕對誤差由上表找出最大的絕對誤差max ,并計算最大的并計算最大的相對百分誤差相對百分誤差max。由上表可知。由上表可知 去掉去掉maxmax的的“”號及號及“%”“%

18、”號后號后, ,其數(shù)值為其數(shù)值為0.625 ,0.625 ,數(shù)數(shù)值在值在0.50.51.01.0之間之間, ,由于該表的由于該表的maxmax已超過已超過0.50.5級表所允許級表所允許的的允允, ,故該表的準確度等級為故該表的準確度等級為1.01.0級。級。 (4)(4)計算變差計算變差 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來確定儀表的準確度等級。 (5)由計算結(jié)果可知,非線性誤差的最大值fmax = 0.10 ,故線性度f為 留意留意 在具體校驗儀表時在具體校驗儀表時, ,為了可靠起見為了可靠起見,

19、 ,應(yīng)適當增應(yīng)適當增加測試點與實驗次數(shù)加測試點與實驗次數(shù), ,本例題只是簡單列舉幾個本例題只是簡單列舉幾個數(shù)據(jù)說明問題罷了。數(shù)據(jù)說明問題罷了。 2. 2. 某臺測溫儀表的測溫范圍為某臺測溫儀表的測溫范圍為2002001000,1000,工工藝上要求測溫誤差不能大于藝上要求測溫誤差不能大于5,5,試確定應(yīng)選儀試確定應(yīng)選儀表的準確度等級。表的準確度等級。 要求所選的儀表的相對百分誤差不能大于工藝上的允,才能保證測溫誤差不大于5,所以所選儀表的準確度等級應(yīng)為0.5級。當然儀表的準確度等級越高,能使測溫誤差越小,但為了不增加投資費用,不宜選過高準確度的儀表。 1、某一標尺為、某一標尺為01000的溫度計出廠前經(jīng)校的溫度計出廠前經(jīng)校驗，其刻度標尺上的各點測量結(jié)果分別為：驗，其刻度標尺上的各點測量結(jié)果分別為： 求出