第3章 檢測儀表及傳感器

化工儀表及自動化昆明理工大學楊彪2010~2011學年下第三章檢測儀表及傳感器知識結構第5章自動控制儀表第6章執(zhí)行器第2章過程特性第3章檢測儀表與傳感器第4章顯示儀表第1章自動控制系統(tǒng)基本概念第7章簡單控制系統(tǒng)第8章復雜控制系統(tǒng)第9章新型控制系統(tǒng)第10章計算機控制系統(tǒng)昆明理工大學壓力檢測方法及儀表本章內(nèi)容物位檢測方法及儀表流量檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表數(shù)字式顯示記錄儀表昆明理工大學概述檢測儀表(傳感器)組成：檢測環(huán)節(jié):是檢出元件或傳感器，直接感受被測變量，并將它變換成適于測量的信號形式。轉換放大環(huán)節(jié):對信號進行轉換、放大等處理，并傳送給顯示部分進行指示或記錄。顯示部分:就地指示型儀表、單元組合型儀表、數(shù)字式顯示儀表

昆明理工大學檢測儀表組成框圖（續(xù)）按輸出量分：可分成參量型傳感器和發(fā)電型傳感器參量型：

一般輸出信號△X、△R、△L、△C等無源電量信號。

例：應變式、電阻式、電感式、電容式等傳感器發(fā)電型一般輸出信號△mv、△i、△q等有源電量信號。

例：熱電偶、光電、壓電式傳感器。傳感器被測量非電量測量電路指示儀記錄儀CRT處理器傳感信號電量電源昆明理工大學檢測過程及誤差檢測過程檢測誤差誤差-------測量值和真實值之間的差值誤差產(chǎn)生的原因：選用的儀表精確度有限，實驗手段不夠完善、環(huán)境中存在各種干擾因素，以及檢測技術水平的限制等原因.昆明理工大學系統(tǒng)誤差

-----------在同一測量條件下，對同一被測參數(shù)進行多次重復測量時，誤差的大小和符號保持不變或按一定規(guī)律變化特點：有一定規(guī)律的，一般可通過實驗或分析的方法找出其規(guī)律和影響因素，引入相應的校正補償措施，便可以消除或大大減小。誤差產(chǎn)生的原因：系統(tǒng)誤差主要是由于檢測儀表本身的不完善、檢測中使用儀表的方法不正確以及測量者固有的不良習慣等引起的。昆明理工大學疏忽誤差

明顯地歪曲測量結果的誤差，又稱粗差，特點：無任何規(guī)律可循。誤差產(chǎn)生的原因：引起的原因主要是由于操作者的粗心（如讀錯、算錯數(shù)據(jù)等）、不正確操作、實驗條件的突變或實驗狀況尚未達到預想的要求而匆忙測試等原因所造成的。這時含有粗差的測量值稱為異常值或壞值，一般均應從測量結果中剔除。昆明理工大學隨機誤差--------在相同條件下多次重復測量同一量時，誤差的大小、符號均為無規(guī)律變化，又稱偶然誤差。

特點：變化難以預測，無法修正

誤差產(chǎn)生的原因：隨機誤差主要是由于測量過程中某種尚未認識的或無法控制的各種隨機因素（如空氣擾動、噪聲擾動、電磁場等）所引起的綜合結果。昆明理工大學檢測儀表的基本技術性能指標絕對誤差絕對誤差指儀表指示值與標準表的指示值之間的差值，即χ——儀表指示值χt——被測量的真值 χ0——約定真值

A

B0-100℃0-1000℃1℃思考昆明理工大學檢測儀表的基本技術性能指標相對誤差測量誤差等于某一點的絕對誤差與被測參數(shù)真值之比。χ——儀表指示值χt——被測量的真值 χ0——約定真值思考

A

B20公斤1噸重1kg昆明理工大學檢測儀表的基本技術性能指標引用誤差(相對百分誤差)

δ——引用誤差Μ——儀表量程昆明理工大學檢測儀表的基本技術性能指標精度等級

1.51.50.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0精度等級符號昆明理工大學例1-1

有兩臺測溫儀表，它們的測溫范圍分別為0~100℃和100~300℃，校驗表時得到它們的最大絕對誤差均為2℃，試確定這兩臺儀表的精度等級。解這兩臺儀表的最大引用誤差分別為一臺儀表的精度等級為2.5級，而另一臺儀表的精度等級為1級。昆明理工大學例1-2某臺測溫儀表的工作范圍為0~500℃，工藝要求測溫時測量誤差不超過±4℃，試問如何選擇儀表的精度等級才能滿足要求？解

根據(jù)工藝要求，儀表的最大引用誤差為應選擇0.5級的儀表才能滿足要求昆明理工大學案例例1-3：一臺精度等級為0.5級、量程范圍600~1200°C的溫度傳感器，它最大允許絕對誤差是多少？檢驗時某點最大絕對誤差是4°C，問此表是否合格？ 解：根據(jù)精度定義表達式：

并由題意知：A=0.5%，=(1200-600)°C，得到最大允許絕對誤差。

此溫度傳感器最大允許絕對誤差為3°C。檢驗某點的最大絕對誤差為4°C，大于3°C，故此傳感器不合格。

昆明理工大學小結：在確定一個儀表的精度等級時，要求儀表的允許誤差應該大于或等于儀表校驗時所得到的最大引用誤差；而根據(jù)工藝要求來選擇儀表的精度等級時，儀表的允許誤差應該小于或等于工藝上所允許的最大引用誤差。昆明理工大學靈敏度與靈敏限

靈敏度

表示儀表對被測參數(shù)變化反應的能力，是指儀表達到穩(wěn)態(tài)后輸出增量與輸入增量之比，即

S——儀表的靈敏度

Δy——儀表輸出變量的增量

Δx——儀表輸入變量的增量

數(shù)字式儀表常用分辨力來表示靈敏度。分辨力是指數(shù)字儀表在最低量程上最末位數(shù)字改變一個字時所對應的物理量數(shù)值，它反映了數(shù)字儀表能夠檢測到的被測參數(shù)中最小變化的能力。靈敏限指引起儀表指針發(fā)生可見變化的被測參數(shù)的最小變化量。

昆明理工大學回差 在外界條件不變的情況下，當被測參數(shù)從小到大（正行程）和從大到小（反行程）時，同一輸入的兩個相應輸出值常常不相等。兩者絕對值之差的最大值和儀表量程之比的百分數(shù)稱為回差，也稱變差。反行程正行程被測參數(shù)儀表示值昆明理工大學線性度L

其中—傳感器的量程輸出—校正曲線與擬合直線間的最大偏差