檢測儀表與傳感器

檢測儀表與傳感器第一頁，共29頁。1

測量過程與測量誤差

儀表的性能指標

工業(yè)儀表的分類

第二頁，共29頁。測量是用實驗的方法,求出某個量的大小。舉例測一段導線的長度直接測量間接測量測量實質：是將被測參數與其相應的測量單位進行比較的過程。23.1.1測量過程與測量誤差第三頁，共29頁。測量誤差：由儀表讀得的被測值(測量值)與被測參數的真實值之間的差距。測量誤差按其產生原因的不同,可以分為三類：系統(tǒng)誤差疏忽誤差偶然誤差33.1.1測量過程與測量誤差第四頁，共29頁。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：被校表的讀數值，x0：標準表的讀數值

相對誤差43.1.1測量過程與測量誤差第五頁，共29頁。51.測量儀表的準確度（精確度）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3.1.2檢測儀表的品質指標第六頁，共29頁。相對百分誤差δ允許誤差63.1.2檢測儀表的品質指標第七頁，共29頁。

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73.1.2檢測儀表的品質指標第八頁，共29頁。8舉例例1-1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℃，試確定該儀表的相對百分誤差與準確度等級。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。3.1.2檢測儀表的品質指標第九頁，共29頁。9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)現場用的測量儀表，其準確度大多在0.5級以下。

儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標志在儀表面板上。舉例1.51.0如：檢測儀表的品質指標第十頁，共29頁。注意

在工業(yè)上應用時,對檢測儀表準確度的要求,應根據生產操作的實際情況和該參數對整個工藝過程的影響程度所提供的誤差允許范圍來確定,這樣才能保證生產的經濟性和合理性。103.1.2檢測儀表的品質指標第十一頁，共29頁。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差值。

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。第十二頁，共29頁。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變化量的比值。即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)生動作的被測參數的最小變化量。通常儀表靈敏限的數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。在數字式儀表中，往往用分辨率表示。

第十三頁，共29頁。144.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線性度示意圖檢測儀表的品質指標第十四頁，共29頁。135.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。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。檢測儀表的品質指標第十五頁，共29頁。

6.重復性

重復性表示檢測儀表在被測參數按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時所得標定特性曲線不一致的程度。若標定的特性曲線一致,重復性就好,重復性誤差就小。15檢測儀表的品質指標第十六頁，共29頁。3.1.3、工業(yè)儀表的分類191.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，信號之間聯系比較方便，適宜于遠距離傳送和集中控制；便于與計算機聯用；現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。

一般結構較復雜；易受溫度、濕度、電磁場、放射性等環(huán)境影響。

優(yōu)點缺點常用第十七頁，共29頁。202.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，并進行適當的轉換。

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

可以根據需要對輸入信號進行各種運算。

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，對生產過程進行操作或控制。

第十八頁，共29頁。各類儀表的作用21第十九頁，共29頁。223.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場做就地檢測和控制，但不能實現多種參數的集中顯示與控制。這在一定程度上限制了基地式儀表的應用范圍。分為基地式儀表和單元組合儀表

第二十頁，共29頁。

化工生產中的單元組合儀表有電動單元組合儀表和氣動單元組合儀表兩種。國產的電動單元組合儀表簡稱DDZ儀表；氣動單元組合儀表簡稱QDZ儀表。注意

單元組合儀表是將對參數的測量及其變送、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、控制單元等）。這些單元之間以統(tǒng)一的標準信號互相聯系，可以根據不同要求，方便地將各單元任意組合成各種控制系統(tǒng)，適用性和靈活性都很好。23第二十一頁，共29頁。1.檢測技術的現代化2.檢測儀表的集成化、數字化、智能化

3.軟測量技術和虛擬儀器22第二十二頁，共29頁。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,得到下列數據:輸入信號標準溫度/℃050100150200輸出信號/mA正行程讀數x正正行程讀數x反44.0288.1012.0112.1016.0116.092020.01試根據以上校驗數據確定該儀表的變差、準確度等級與線性度。23例題分析第二十三頁，共29頁。解:該題的解題步驟如下。

(1)根據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。24第二十四頁，共29頁。(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x正反行程讀數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0.020.100.090.080.0125第二十五頁，共29頁。

(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,其數值為0.625,數值在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1.0級。26第二十六頁，共29頁。(4)計算變差

由于該變差數值在1.0級表允許的誤差范圍內,故不影響表的準確度等級。注意若變差數值Δ變max