第三章 參數(shù)檢測方法及儀表

第三章檢測儀表與傳感器壓力檢測方法及儀表本章內容概述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概述概述檢測儀表組成：概述檢測環(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

被測變量傳感器參數(shù)檢測的基本過程被測對象變送器顯示、控制儀表(裝置)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.概述系統(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。概述疏忽誤差

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。概述隨機誤差--------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。概述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被測參數(shù)真值之間的差值，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℃概述思考儀表的性能指標51.精確度（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標尺范圍相對百分誤差δ允許誤差6

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1.51.5精度等級符號例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。概述解這兩臺儀表的相對百分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。例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，儀表的允許誤差為

概述應選擇0.5級的儀表才能滿足要求小結：

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相對百分誤差；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相對百分誤差。概述儀表的準確度等級是衡量儀表質量優(yōu)劣的重要指標之一。

準確度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的準確度等級越高，儀表的準確度越高。工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其準確度大多在0.5級以下。2.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進行正反行程（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到小）測量時，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的差值。圖3-1測量儀表的變差11儀表的變差不能超出儀表的允許誤差，否則應及時檢修。123.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)值應不大于儀表允許絕對誤差的一半。注意：上述指標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。

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4分辨力5.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為校準曲線對于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計算）。6.反應時間

反應時間就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質指標。反應時間長，說明儀表需要較長時間才能給出準確的指示值，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。儀表的反應時間有不同的表示方法

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)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，可用來表示反應時間。概述檢測儀表的主要性能指標穩(wěn)定性在規(guī)定的工作條件內，儀表某些性能隨時間保持不變的能力。起因：化工企業(yè)使用儀表的環(huán)境相對比較惡劣。通常用儀表零位漂移來衡量?？煽啃院蛢x表維護工作量相聯(lián)系。通常用平均無故障時間來衡量。一般全智能變送器的平均無故障時間是非智能變送器的10倍以上。概述三、工業(yè)儀表的分類1.按儀表使用的能源分類（1）氣動儀表

以0.14MPa的壓縮空氣為能源，輸出信號范圍0.02-0.IMPa。具有結構簡單、工作可靠、抗干擾能力強、安全防爆、維修方便等優(yōu)點（2）電動儀表-優(yōu)點：適宜遠距離傳送和集中控制；便于計算機聯(lián)用

-缺點：結構復雜；易受溫度、濕度、電磁場、放射性等環(huán)境影響（3）液動儀表概述（1）檢測儀表-獲取信息，并進行適當?shù)霓D換；（2）顯示儀表-由檢測儀表獲得的信息顯示出來；（3）集中控制裝置-包括巡回檢測儀、巡回控制儀、程序控制儀、數(shù)據(jù)處理機、電子計算機等（4）控制儀表-根據(jù)需要對輸入信號進行各種運算，例如：放大，積分，微分等；（5）執(zhí)行器-接受控制儀表的輸出信號或直接來直操作人員的指令，對生產過程進行操作或控制2.按信息的獲得、傳遞、反映和處理過程分類概述（1）基地式儀表基地式儀表是指把檢測、顯示和調節(jié)（變送）等環(huán)節(jié)集于一身的，通?？删偷匕惭b的儀表。它的特點是：①綜合與集中，它把必要的功能部件全部集中在一個儀表內，只需配上調節(jié)閥便可構成一個調節(jié)系統(tǒng)。②系統(tǒng)結構簡單，使用維護方便。③缺點是功能簡單，不便于組成復雜的調節(jié)系統(tǒng)，較笨重，精度稍低。

（2）單元組合儀表對參數(shù)的測量及其變送、顯示、控制等各部分，分別制成能獨立工作的單元儀表（簡稱：單元，例如變送單元、顯示單元、控制單元）特點：單元之間可以用標準信號進行聯(lián)系，將各單元任意組合成各種控制系統(tǒng)

DDZ-電動單元組合儀表

QDZ-氣動單元組合儀表3.按儀表的組成形式分類例題分析1.某臺具有線性關系的溫度變送器,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):輸入信號標準溫度/℃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、精確度等級與線性度。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準值x標。任一溫度值的標準輸出信號(mA)為

例如,當溫度為50℃時,對應的輸出應為

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(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反標準值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

0.020.100.090.080.01(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,故該表的準確度等級為