化工儀表預(yù)備知識 檢測儀表基本知識

化工儀表2/3/202311:16AM預(yù)備知識檢測儀表基本知識

內(nèi)容提要緒論測量過程與測量誤差測量儀表的品質(zhì)指標(biāo)測量系統(tǒng)中常見的信號類型檢測系統(tǒng)中信號的傳遞形式檢測儀表與測量方法的分類化工檢測的發(fā)展趨勢2/3/202311:16AM1緒論化工自動化的意義和目的1、加快生產(chǎn)速度、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。2、減輕勞動強(qiáng)度、改善勞動條件。3、保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大，延長設(shè)備使用壽命、提高設(shè)備利用率。4、根本改變勞動方式，提高工人文化技術(shù)水平，適應(yīng)信息技術(shù)革命和信息產(chǎn)業(yè)革命的需要。2/3/202311:16AM2化工自動化的發(fā)展概況20世紀(jì)40年代——手工操作20世紀(jì)50年代至60年代——開發(fā)出大量的自動檢測儀表和控制系統(tǒng)20世紀(jì)70年代——計算機(jī)用于控制生產(chǎn)過程20世紀(jì)80年代——集散控制系統(tǒng)（DCS）20世紀(jì)80年代末至90年代——現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)2/3/202311:16AM3化工儀表分類：檢測儀表、顯示儀表、控制儀表、執(zhí)行器化工自動化系統(tǒng)分類：1、自動檢測系統(tǒng)2、自動信號和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)3、自動操縱及自動開停車系統(tǒng)4、自動控制系統(tǒng)2/3/202311:16AM4概述2/3/202311:16AM

用來檢測工藝生產(chǎn)中一些主要參數(shù)的技術(shù)工具稱為檢測儀表。用來將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號的儀表通常稱為傳感器。當(dāng)傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時，通常稱為變送器。5測量過程與測量誤差一、測量過程與測量誤差2/3/202311:16AM6

測量過程在實質(zhì)上都是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程，而測量儀表就是實現(xiàn)這種比較的工具。

測量誤差指由儀表讀得的被測值與被測量真值之間的差距。通常有兩種表示方法，即絕對誤差和相對誤差。測量過程與測量誤差2/3/202311:16AM絕對誤差xi：儀表指示值,xt：被測量的真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7檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)二、檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2/3/202311:16AM81.精確度（簡稱精度）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。

兩大影響因素絕對誤差和儀表的測量范圍相對百分誤差δ允許誤差檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2/3/202311:16AM

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。將儀表的允許相對百分誤差去掉“±”號及“％”號，便可以用來確定儀表的精確度等級。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。小結(jié)9檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2/3/202311:16AM10舉例例1某臺測溫儀表的測溫范圍為200~700℃，校驗該表時得到的最大絕對誤差為＋4℃，試確定該儀表的精度等級。解該儀表的相對百分誤差為

如果將該儀表的δ去掉“＋”號與“％”號，其數(shù)值為0.8。由于國家規(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等級為1.0級。檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2/3/202311:16AM例2某臺測溫儀表的測溫范圍為０～1000℃。根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過±７℃，試問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級才能滿足以上要求？解根據(jù)工藝上的要求，儀表的允許誤差為

如果將儀表的允許誤差去掉“±”號與“％”號，其數(shù)值介于0.5～1.0之間，如果選擇精度等級為1.0級的儀表，其允許的誤差為±1.0％，超過了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)選擇0.5級儀表才能滿足工藝要求。11檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2/3/202311:16AM12儀表的精度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。

精度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的精確度等級越高，也說明該儀表的精確度越高。0.05級以上的儀表，常用來作為標(biāo)準(zhǔn)表；工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其精度大多在0.5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：檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2/3/202311:16AM

根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級和根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度等級，情況是不一樣的。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)該大于（至少等于）儀表校驗所得的相對百分誤差；根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度等級時，儀表的允許誤差應(yīng)該小于（至多等于）工藝上所允許的最大相對百分誤差。小結(jié)13檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2/3/202311:16AM2.變差

變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量時，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。圖0-1測量儀表的變差14檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2/3/202311:16AM153.靈敏度與靈敏限

儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個位移的被測參數(shù)變化量的比值。即

式中，S為儀表的靈敏度；Δα為指針的線位移或角位移；Δx為引起Δα所需的被測參數(shù)變化量。

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。

檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2/3/202311:16AM4.分辨率

對于數(shù)字式儀表，分辨率是指數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所代表的被測參數(shù)變化量。

不同量程的分辨率是不同的，相應(yīng)于最低量程的分辨率稱為該表的最高分辨率，也叫靈敏度。通常以最高分辨率作為數(shù)字電壓表的分辨率指標(biāo)。分辨率與儀表的有效數(shù)字位數(shù)有關(guān)。以七位數(shù)字電壓表為例，在最低量程滿度值為1V時，它的分辨率為0.1uV。16檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2/3/202311:16AM175.線性度

線性度是表征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?？偸窍Ｍ麥y量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。圖0-2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）。檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2/3/202311:16AM186.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。

儀表的反應(yīng)時間有不同的表示方法

當(dāng)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)態(tài)值。

儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2％（95％）所用的時間，可用來表示反應(yīng)時間。測量系統(tǒng)中的常見信號類型位移信號：是一種機(jī)械信號，包括直線位移和角位移。在測量力、壓力、質(zhì)量、振動等物理量時，要先把它們轉(zhuǎn)換成位移量再處理。壓力信號：包括氣壓信號和液壓信號，工業(yè)檢測中主要應(yīng)用氣壓信號。電氣信號：有電壓信號、電流信號、阻抗信號和頻率信號等。傳送快、滯后小、可遠(yuǎn)距離傳遞、便于和電子計算機(jī)聯(lián)接。光信號：包括光通量信號、干涉條紋信號、衍射條紋信號、莫爾條紋信號等?？墒沁B續(xù)得，也可是斷續(xù)（脈沖）式的。2/3/202311:16AM三、測量系統(tǒng)中的常見信號類型19測量系統(tǒng)中信號的傳遞形式模擬信號：在時間上是連續(xù)變化的，在任何瞬時都可以確定其數(shù)值的信號。例如：連續(xù)變化的溫度信號可以利用熱電偶轉(zhuǎn)換為與之成比例的連續(xù)變化的電勢信號。數(shù)字信號：是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號，通常用二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”組合的代碼序列來表示。數(shù)字信號變換成電信號就是一連串的窄脈沖和高低電平交替變化的電壓信號。開關(guān)信號：用兩種狀態(tài)或用兩個數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號。例如：用水銀觸點溫度計來檢測溫度的變化時，可利用水銀觸點的“斷開”與“閉合”來判斷溫度是否達(dá)到給定值。2/3/202311:16AM四、測量系統(tǒng)中信號的傳遞形式20檢測儀表的分類五、檢測儀表的分類2/3/202311:16AM211.按儀表使用的能源分類氣動儀表、電動儀表、液動儀表

以電為能源，信號之間聯(lián)系比較方便，適宜于遠(yuǎn)距離傳送和集中控制；便于與計算機(jī)聯(lián)用；現(xiàn)在電動儀表可以做到防火、防爆，更有利于電動儀表的安全使用。

一般結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；易受溫度、濕度、電磁場、放射性等環(huán)境影響。

優(yōu)點缺點常用檢測儀表的分類2/3/202311:16AM222.按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過程分類

檢測儀表

作用是獲取信息，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。

顯示儀表

作用是將由檢測儀表獲得的信息顯示出來。

集中控制裝置包括各種巡回檢測儀、巡回控制儀等?？刂苾x表

可以根據(jù)需要對輸入信號進(jìn)行各種運算。

執(zhí)行器

可以接受控制儀表的輸出信號或直接來自操作員的指令，對生產(chǎn)過程進(jìn)行操作或控制。

檢測儀表的分類2/3/202311:16AM圖0-3各類儀表的作用23檢測儀表的分類2/3/202311:16AM243.按儀表的組成形式分類

基地式儀表特點是將測量、顯示、控制等各部分集中組裝在一個表殼里，形成一個整體。這種儀表比較適于在現(xiàn)場做就地檢測和控制，但不能實現(xiàn)多種參數(shù)的集中顯示與控制。這在一定程度上限制了基地式儀表的應(yīng)用范圍。分為基地式儀表和單元組合儀表

檢測儀表的分類2/3/202311:16AM

化工生產(chǎn)中的