檢測儀表基本知識

1、檢測儀表基本知識檢測儀表基本知識*從從信息論信息論角度講，角度講，測量測量就是就是獲得信息獲得信息的過程。的過程。在科研、生產(chǎn)和軍事等領(lǐng)域，檢測是必不可少在科研、生產(chǎn)和軍事等領(lǐng)域，檢測是必不可少的過程。的過程。通常所講的檢測是指使用專門的通常所講的檢測是指使用專門的工具工具，通過，通過實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)和和計算計算，進(jìn)行，進(jìn)行比較比較，找出被測參數(shù)的，找出被測參數(shù)的量值量值或判定或判定被測參數(shù)的被測參數(shù)的有無有無。*溫度檢測溫度檢測Cu50*DS18B20 TO-92 DS18B20 TO-92 溫度傳感器溫度傳感器DS18B20 DS18B20 測溫模塊測溫模塊溫度探頭溫度探頭溫度檢測溫度檢測*壓力檢

2、測壓力檢測壓力表壓力表福祿克福祿克Fluke-700G06，-100PSIG液壓液壓氣動氣動壓力表壓力表*流量檢測流量檢測電磁流量計電磁流量計孔板流量計孔板流量計渦輪流量計渦輪流量計*原因原因儀表本身儀表本身安裝不當(dāng)安裝不當(dāng)測量中的測量中的動態(tài)誤差動態(tài)誤差一切測量都有誤差，誤差自始至終存在于所有科學(xué)一切測量都有誤差，誤差自始至終存在于所有科學(xué)實(shí)驗(yàn)中。實(shí)驗(yàn)中。*絕對誤差絕對誤差tIxx x xI I：儀表指示值：儀表指示值, , x xt t：被測量的真實(shí)值：被測量的真實(shí)值0 xx 由于真值無法得到由于真值無法得到 x x：被校表的讀數(shù)值，：被校表的讀數(shù)值，x x0 0 ：標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值：標(biāo)準(zhǔn)表

3、的讀數(shù)值 相對誤差相對誤差ttIxxxxxxx或000*比如：一段比如：一段4 4米長的繩子，儀表測量是米長的繩子，儀表測量是4.054.05米，米，則這個儀表的絕對誤差和相對誤差是？則這個儀表的絕對誤差和相對誤差是？ 絕對誤差絕對誤差ttIxxxxxxx或000相對誤差相對誤差0 xx = 4.05 - 4.0 = 0.05m= 0.05 / 4.0 = 1.25 %*準(zhǔn)確度（精確度）準(zhǔn)確度（精確度）恒定度恒定度靈敏度與靈敏限靈敏度與靈敏限反應(yīng)時間反應(yīng)時間線性度線性度重復(fù)性重復(fù)性*測量范圍測量范圍測量下限測量下限測量上限測量上限量程量程=測量上限值測量下限值測量上限值測量下限值*1.1.測量

4、儀表的準(zhǔn)確度（精確度）測量儀表的準(zhǔn)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量程儀表的量程說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差來表示。來表示。但是，但是，儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同。因此，常說的。因此，常說的“絕對誤差絕對誤差”指的是絕對誤差中的指的是絕對誤差中的最大值最大值maxmax。*%100max標(biāo)尺下限值標(biāo)尺上限值%100標(biāo)尺下限值標(biāo)尺上限值差值儀表允許的最大絕對誤允量程：儀表的標(biāo)尺上限值與下限值之差。量程：儀表的標(biāo)尺上限值與下限值之差。相對百分誤差相對百分誤差= = 最大絕對誤

5、差最大絕對誤差/ /量程量程* *100%100%允許誤差允許誤差允允 = = 允許的最大絕對誤差允許的最大絕對誤差/ /量程量程* *100%100%*儀表的儀表的允允越大越大，表示它的，表示它的精確度越低精確度越低；反之，；反之，儀表的儀表的允允越小，表示儀表的精確度越高。越小，表示儀表的精確度越高。目前常用的目前常用的精確度等級精確度等級有有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。等。例：例：0.5級，表示最大百分誤差不超過級，表示最大百分誤差不超過0.5%精度為精度為0.5，測量范圍為，測量范圍為01000的測溫儀表，的測溫儀表

6、，它的最大誤差為它的最大誤差為5精度為精度為0.5，測量范圍為，測量范圍為0100的測溫儀表，的測溫儀表，它的最大誤差為它的最大誤差為0.5* 準(zhǔn)確度等級數(shù)值越小準(zhǔn)確度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的準(zhǔn)確度等，就表征該儀表的準(zhǔn)確度等級越高，儀表的級越高，儀表的準(zhǔn)確度越高準(zhǔn)確度越高。工業(yè)工業(yè)現(xiàn)場用的現(xiàn)場用的測量測量儀表儀表，其準(zhǔn)確度大多在，其準(zhǔn)確度大多在0.50.5級以下級以下。 儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標(biāo)志在儀儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標(biāo)志在儀表面板上。表面板上。舉例舉例1.51.0如：如：高高精度等級精度等級低低0.02，0.050.5，1.01.5，2.5，4.0標(biāo)準(zhǔn)儀表

7、用標(biāo)準(zhǔn)儀表用準(zhǔn)確測量用準(zhǔn)確測量用一般工業(yè)用一般工業(yè)用要求不高要求不高*2.2.檢測儀表的恒定度檢測儀表的恒定度 圖1-1 測量儀表的變差同一儀表同一儀表 正反行程指示值之間存在差值正反行程指示值之間存在差值%100標(biāo)尺下限值標(biāo)尺上限值最大絕對差值變差*3.3.靈敏度與靈敏限靈敏度與靈敏限 儀表的靈敏限儀表的靈敏限是指能是指能引起引起儀表儀表指針指針發(fā)生發(fā)生動動作的被測參作的被測參數(shù)的數(shù)的最小變化量最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應(yīng)。通常儀表靈敏限的數(shù)值應(yīng)不大于不大于儀表儀表允允許絕對誤差許絕對誤差的的一半一半。 注意：注意：上述指標(biāo)僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，上述指標(biāo)僅適用于指針式儀表

8、。在數(shù)字式儀表中，往往用分辨率表示。往往用分辨率表示。 死區(qū)死區(qū)( (不靈敏區(qū)不靈敏區(qū)) )輸入變化不致引起輸出輸入變化不致引起輸出可察覺可察覺變化的區(qū)間。變化的區(qū)間。靈敏度為零靈敏度為零*4.4.反應(yīng)時間反應(yīng)時間 反應(yīng)時間反應(yīng)時間就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化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)時間長，說明儀表需要較長時間才能給出的品質(zhì)指標(biāo)。反應(yīng)時間長，說明儀表需要較長時間才能給出準(zhǔn)確的指示值，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。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)時間的長短，實(shí)際上反映了儀表儀表反應(yīng)時間的長短，實(shí)際上反映了儀表動態(tài)特性動態(tài)特性的

9、好壞。的好壞。 *5.5.線性度線性度 線性度線性度是表示線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際是表示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。通常總是校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。通常總是希望希望測量儀表測量儀表的的輸出輸出與與輸入輸入之間呈之間呈線性關(guān)系線性關(guān)系。 圖1-2 線性度示意圖%100max儀表量程ff 式中，式中，f為線性度（又稱非線為線性度（又稱非線性誤差）；性誤差）；fmax為校準(zhǔn)曲線對于理為校準(zhǔn)曲線對于理論直線的最大偏差（以儀表示值的論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計算）。單位計算）。 *6.6.重復(fù)性重復(fù)性 重復(fù)性重復(fù)性表示檢測儀表在被測參數(shù)按同一方

10、向作全量程連表示檢測儀表在被測參數(shù)按同一方向作全量程連續(xù)續(xù)多次變動多次變動時所得標(biāo)定時所得標(biāo)定特性曲線不一致的程特性曲線不一致的程度。若標(biāo)定的度。若標(biāo)定的特性曲線一致特性曲線一致, ,重復(fù)性就好重復(fù)性就好, ,重復(fù)性誤差就小。重復(fù)性誤差就小。 圖1-3 重復(fù)性示意圖%100max儀表量程ZZ*位移信號（線位移、角位移）位移信號（線位移、角位移）壓力信號（壓力信號（2020100KPa100KPa）電氣信號（電壓信號電氣信號（電壓信號0 0 5V5V、電流信號、電流信號 0 0 10mA 410mA 4 20mA20mA、阻抗信號、頻率、阻抗信號、頻率信號）信號）光信號（光通信信號）光信號（光通

11、信信號）*模擬信號模擬信號 在在時間時間上是上是連續(xù)變連續(xù)變化的。化的。數(shù)字信號數(shù)字信號 離散離散的、的、不連續(xù)不連續(xù)的信號。的信號。開關(guān)信號開關(guān)信號 兩個狀態(tài)、不連續(xù)。兩個狀態(tài)、不連續(xù)。*按所測參數(shù)不同：溫度、壓力、流量、物按所測參數(shù)不同：溫度、壓力、流量、物位檢測儀表、成分分析儀表。位檢測儀表、成分分析儀表。表達(dá)示數(shù)的方式不同：指示、記錄、訊號表達(dá)示數(shù)的方式不同：指示、記錄、訊號。按精度等級：實(shí)用儀表、范型儀表、標(biāo)準(zhǔn)按精度等級：實(shí)用儀表、范型儀表、標(biāo)準(zhǔn)儀表儀表按適用場合：現(xiàn)場、實(shí)驗(yàn)室、標(biāo)定室。（按適用場合：現(xiàn)場、實(shí)驗(yàn)室、標(biāo)定室。（防護(hù)等級、防爆等級、安裝維護(hù)、精度）防護(hù)等級、防爆等級、安裝

12、維護(hù)、精度）*1. 某臺具有線性關(guān)系的溫度變送器,其測溫范圍為 0200,變送器的輸出為 420mA。對這臺溫度變送器進(jìn)行校驗(yàn),得到下列數(shù)據(jù): 輸入信號 標(biāo)準(zhǔn)溫度/050100150200輸出信號/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)確度等級與線性度。234輸入下限值輸入上限值輸出下限值）溫度值（輸出上限值I)(840200)420(50mAI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(mA)為 例如,當(dāng)溫度為50時,對

13、應(yīng)的輸出應(yīng)為 其余類推。 (2)算出各測試點(diǎn)正、反行程時的絕對誤差正與反 ,并算出正、反行程之差變 ,分別填入下表內(nèi)(計算變時可不考慮符號,取正值)。 輸入信號/050100150200輸出信號/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絕對誤差/mA正行程正反行程反00.0200.100.010.100.010.0900.01正反行程之差變0.020.100.090.080.0125 (3)由上表找出最大的絕對誤差max ,并計算最大的相對百分誤差max。由上表可知 )(10. 0maxmA%625. 0%10042010. 0max 去掉max的“”號及“%”號后,其數(shù)值為0.625 ,數(shù)值在0.51.0之間,由于該表的max已超過0.5級表所允許的允,故該表的準(zhǔn)確度等級為1.0級。 26%625. 0%100420max變變(4)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(zhǔn)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(zhǔn)確度等級。 27(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 %625. 0%10042010. 0%100max儀表量程ff注意 在具體校驗(yàn)儀表時,為了可靠起見,應(yīng)適當(dāng)增加測試點(diǎn)