檢測儀表基本知識

檢測儀表基本知識*測量

從信息論角度講，測量就是獲得信息的過程。

在科研、生產(chǎn)和軍事等領(lǐng)域，檢測是必不可少的過程。

通常所講的檢測是指使用專門的工具，通過實驗和計算，進行比較，找出被測參數(shù)的量值或判定被測參數(shù)的有無。*常見的測量工具**溫度檢測Cu50*DS18B20TO-92溫度傳感器DS18B20測溫模塊

溫度探頭溫度檢測*壓力檢測壓力表福祿克Fluke-700G06，-100PSIG

液壓氣動壓力表*流量檢測電磁流量計孔板流量計渦輪流量計*測量誤差原因儀表本身安裝不當(dāng)測量中的動態(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)實驗中。*絕對誤差xI：儀表指示值,xt：被測量的真實值由于真值無法得到x：被校表的讀數(shù)值，x0：標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值相對誤差*比如：一段4米長的繩子，儀表測量是4.05米，則這個儀表的絕對誤差和相對誤差是？絕對誤差相對誤差=4.05-4.0=0.05m=0.05/4.0=1.25%*檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)準(zhǔn)確度（精確度）恒定度靈敏度與靈敏限反應(yīng)時間線性度重復(fù)性*測量范圍和量程測量范圍測量下限測量上限

量程=測量上限值－測量下限值*1.測量儀表的準(zhǔn)確度（精確度）

兩大影響因素絕對誤差和儀表的量程說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差Δ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Δmax。*相對百分誤差δ允許的相對百分誤差量程：儀表的標(biāo)尺上限值與下限值之差。相對百分誤差δ=最大絕對誤差/量程*100%允許誤差δ允=±允許的最大絕對誤差/量程*100%*

儀表的δ允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的δ允越小，表示儀表的精確度越高。目前常用的精確度等級有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。例：0.5級，表示最大百分誤差不超過0.5%精度為0.5，測量范圍為0~1000℃的測溫儀表，它的最大誤差為±5℃精度為0.5，測量范圍為0~100℃的測溫儀表，它的最大誤差為±0.5℃*

準(zhǔn)確度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的準(zhǔn)確度等級越高，儀表的準(zhǔn)確度越高。工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其準(zhǔn)確度大多在0.5級以下。儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標(biāo)志在儀表面板上。舉例1.51.0如：高精度等級低0.02，0.050.5，1.01.5，2.5，4.0標(biāo)準(zhǔn)儀表用

準(zhǔn)確測量用一般工業(yè)用要求不高*2.檢測儀表的恒定度圖1-1測量儀表的變差同一儀表正反行程指示值之間存在差值*3.靈敏度與靈敏限

儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發(fā)生動作的被測參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應(yīng)不大于儀表允許絕對誤差的一半。注意：上述指標(biāo)僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，往往用分辨率表示。死區(qū)(不靈敏區(qū))輸入變化不致引起輸出可察覺變化的區(qū)間。靈敏度為零*4.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)。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。*5.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際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。通常總是希望測量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。圖1-2線性度示意圖

式中，δf為線性度（又稱非線性誤差）；Δfmax為校準(zhǔn)曲線對于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計算）。*6.重復(fù)性

重復(fù)性表示檢測儀表在被測參數(shù)按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時所得標(biāo)定特性曲線不一致的程度。若標(biāo)定的特性曲線一致,重復(fù)性就好,重復(fù)性誤差就小。圖1-3重復(fù)性示意圖*位移信號（線位移、角位移）壓力信號（20～100KPa）電氣信號（電壓信號0～5V、電流信號0～10mA4～20mA、阻抗信號、頻率信號）光信號（光通信信號）常見信號類型*模擬信號

在時間上是連續(xù)變化的。數(shù)字信號

離散的、不連續(xù)的信號。開關(guān)信號

兩個狀態(tài)、不連續(xù)。信號類型*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。表達示數(shù)的方式不同：指示、記錄、訊號。。。按精度等級：實用儀表、范型儀表、標(biāo)準(zhǔn)儀表按適用場合：現(xiàn)場、實驗室、標(biāo)定室。（防護等級、防爆等級、安裝維護、精度）檢測儀表的分類*例題分析1.某臺具有線性關(guān)系的溫度變送器,其測溫范圍為0～200℃,變送器的輸出為4～20mA。對這臺溫度變送器進行校驗,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)以上校驗數(shù)據(jù)確定該儀表的變差、準(zhǔn)確度等級與線性度。23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,對應(yīng)的輸出應(yīng)為

其余類推。(2)算出各測試點正、反行程時的絕對誤差Δ正與Δ反

,并算出正、反行程之差Δ變

,分別填入下表內(nèi)(計算Δ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Δ正反行程Δ反

00.0200.100.010.100.010.0900.01正反行程之差Δ變

0.020.100.090.080.0125

(3)由上表找出最大的絕對誤差Δmax,并計算最大的相對百分誤差δmax。由上表可知

去掉δmax的“±”號及“%”號后,其數(shù)值為0.625,數(shù)值在0.5～1.0之間,由于該表的δmax已超過0.5級表所允許的δ允,故該表的準(zhǔn)確度等級為1.0級。26(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Δ變max超過了絕對誤差Δmax,則應(yīng)以Δ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Δfmax=0.10,故線性度δf為注意

在具體校驗儀表時,為了可靠起見,應(yīng)適當(dāng)增加測試點與實驗次數(shù),本例題只是簡單列舉幾個數(shù)據(jù)說明問題罷了。282.某臺測溫儀表的測溫范圍為200～1000℃,工藝上要求測溫誤差不能大于±5℃,試確定應(yīng)選儀表的準(zhǔn)確度等級。解:工藝上允許的相對百分誤差為

要求所選的儀表的相對百分誤差不能大于工藝上的δ允,才能保證測溫誤差不大于±5℃,所以所選儀表的準(zhǔn)確度等級應(yīng)為0.5級。當(dāng)然儀表的準(zhǔn)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(zhǔn)確度的儀表。