自動檢測技術(shù)-自動檢測技術(shù)-1-緒論-課件1

自動檢測技術(shù)南華大學電氣工程學院自動化教研室課程安排《自動檢測技術(shù)》是自動化專業(yè)一門專業(yè)基礎課，是一門必選課，它是后續(xù)課程的重要基礎，主要講述工業(yè)參數(shù)的自動檢測技術(shù)。本課程的前修課程：《電路原理》、《大學物理》、《模擬電子技術(shù)》總學時：48學時，理論課36學時，實驗12學時使用教材：《自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)》，張毅等，化學工業(yè)出版社，主要學習本書的前二篇。主要參考書：《自動檢測技術(shù)與裝置》張宏健化工出版社

《檢測及轉(zhuǎn)換技術(shù)》常健生機械工業(yè)出版社

《自動檢測技術(shù)》吳訓一機械工業(yè)出版社本課程的主要內(nèi)容：①自動檢測的基本概念和理論：包括常用的基本概念和誤差理論、測量方法等。（教材的第一篇）②常用工業(yè)參數(shù)的自動檢測技術(shù)：常用工業(yè)參數(shù)有溫度t、壓力P、流量q、液位L和成分、物性等。主要學習測量這些參數(shù)的轉(zhuǎn)換元件、檢測儀表、檢測系統(tǒng)及其設計等內(nèi)容。不同的參數(shù)，不同的檢測方法有對應的檢測儀表。（教材第二篇）舉例：1、電冰箱溫控系統(tǒng)。需檢測的物理量：溫度---(熱電阻,熱電偶測溫)2、鍋爐系統(tǒng)。包括有蒸汽出口溫度、爐膛內(nèi)壓力、鍋爐水位等參數(shù)的檢測和控制。TTLTPT冷水蒸汽1緒論1.1檢測儀表控制系統(tǒng)1.2基本概念1.3檢測儀表技術(shù)發(fā)展趨勢1.1.1典型檢測儀表控制系統(tǒng)以天然氣為原料生產(chǎn)合成氨

壓力調(diào)節(jié)（PC），流量調(diào)節(jié)（FC），液位調(diào)節(jié)（LC）脫硫塔控制流程流量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.1.2檢測儀表控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析核心：被控（被測）對象基礎：檢測單元處理：變送，顯示，調(diào)節(jié)，執(zhí)行典型工業(yè)檢測儀表控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖汽車中的傳感器

能將溫度轉(zhuǎn)換為電壓的傳感器—熱電偶

ABTT0T0電動機轉(zhuǎn)速測量安裝有直線光柵的數(shù)控機床加工實況

防護罩內(nèi)為直線光柵光柵掃描頭被加工工件切削刀具角編碼器安裝在夾具的端部1.2.1測量范圍、上下限及量程測量范圍：儀器按照規(guī)定的精度進行測量的被測變量

的范圍測量下限：測量范圍的最小值測量上限：測量范圍的最大值量程：量程=測量上限值-測量下限值例：某溫度測量儀表的下限值是-50℃，上限值為150℃，則其測量范圍可表示為-50℃～150℃，量程為200℃1.2.2零點遷移和量程遷移在實際使用中，由于測量要求或測量條件的變化，需要改變儀表的零點或量程。X：被測變量值相對于量程的百分數(shù)Y：儀表指針位移或轉(zhuǎn)角相對于標尺長度的百分數(shù)零點遷移和量程遷移示意1.2.3靈敏度和分辨率、線性度靈敏度：被測參數(shù)改變時，經(jīng)過足夠時間儀表指示值達到穩(wěn)定狀態(tài)后，儀表輸出變化量與引起此變化的輸入變化量之比靈敏度的量綱由U和Y確定注意與分辨率的區(qū)別分辨率是靈敏度的一種反映，表示儀表輸出能響應和分辨的最小輸入量，又稱靈敏限靈敏度和分辨率靈敏度是指在穩(wěn)態(tài)下輸出量變化和引起此變化的輸入量變化的比值。s是輸入輸出特性曲線的斜率，或者說等于儀表的放大倍數(shù)。對于多環(huán)節(jié)：s1s2s3xyy1y2提高靈敏度，可以獲得較高測量精度；但靈敏度愈高，穩(wěn)定性愈差，測量范圍愈窄。分辨率：指檢測儀表能夠精確檢測出被測量的最小變化的能力。靈敏度愈高，分辨率愈好。模擬式儀表分辨率規(guī)定為最小刻度分格值的一半；數(shù)字式儀表分辨率規(guī)定為最后一位的一個字。舉例：10mA模擬電流表數(shù)字萬用表，200mV,2V,20V3位半、4位半(1)線性度指傳感器輸出與輸入之間的線性程度。具有線性輸出—輸入關系的優(yōu)點：可大大簡化傳感器的理論分析和設計計算；傳感器的標定、數(shù)據(jù)處理很方便；儀表刻度盤可均勻刻度，制作、安裝、調(diào)試容易；避免了非線性補償環(huán)節(jié)。

傳感器的輸出輸入關系或多或少地存在非線性。理想的線性特性：

y=sx

靜態(tài)特性曲線可實際測試獲得。在獲得特性曲線之后，可以說問題已經(jīng)得到解決。但是為了標定和數(shù)據(jù)處理的方便，希望得到線性關系。這時可采用各種方法，其中也包括硬件或軟件補償，進行線性化處理。一般來說，這些辦法都比較復雜。所以在非線性誤差不太大的情況下，總是采用直線擬合的辦法來線性化。在使用非線性特性的傳感器時，在測量誤差容許的條件下，用切線或割線等直線來近似地代表實際曲線的一段，這種方法稱為傳感器非線性特性的“線性化”(Linearization)在采用直線擬合線性化時，輸出輸入的校正曲線與其擬合曲線之間的最大偏差，就稱為非線性誤差(LinearityError)或線性度通常用相對誤差eL表示：Δmax一最大非線性誤差；yFS—滿量程輸出。1.2.4誤差絕對誤差：絕對誤差=示值－約定真值相對誤差：相對誤差（%）=絕對誤差/約定真值引用誤差：引用誤差（%）=絕對誤差/量程最大引用誤差：最大引用誤差（%）=最大絕對誤差/量程允許誤差：最大引用誤差≤允許誤差1.2.5精確度儀表的精確度通常是用允許的最大引用誤差去掉百分號后的數(shù)字來衡量精確度劃分為若干等級，簡稱精度等級，精度等級的數(shù)字越小，精度越高曲線1：實際上升曲線曲線2：實際下降曲線曲線1和2愈接近直線OA，

則儀表的精度等級越高精度等級確定過程示意測量精度等級輸入(被測量)輸出0標準輸入輸出特性曲線實際上升校驗曲線實際下降校驗曲線誤差上限誤差下限精度等級0.5級：基本誤差不超過量程的±0.5%基本誤差限1.2.6滯環(huán)、死區(qū)和回差滯環(huán)：儲能效應

例如彈性變形、磁滯實際上升曲線和實際下降

曲線不重合特性曲線形成環(huán)狀。滯環(huán)效應分析1.2.6滯環(huán)、死區(qū)和回差死區(qū)：死區(qū)效應，例如傳動機構(gòu)

的摩擦和間隙實際上升曲線和實際

下降曲線不重合儀表輸入小到一定范圍后

不足以引起輸出的任何變

化死區(qū)效應分析1.2.6滯環(huán)、死區(qū)和回差綜合效應：既有儲能效應，也具有

死區(qū)效應各種情況下，實際上升曲

線和實際下降曲線間的差

值稱為回差綜合效應分析滯環(huán)、死區(qū)和回差輸入輸出0下降曲線上升曲線重復性和再現(xiàn)性

（隨機性）（穩(wěn)定性）1.2.7重復性和再現(xiàn)性重復性：在同一工作條件下，同方向連續(xù)多次對同一輸入值進行測量所得的多個輸出值之間相互一致的程度再現(xiàn)性：包括滯環(huán)和死區(qū)，

儀表實際上升曲線和實際下

降曲線之間離散程度的表示，

常取兩種曲線之間離散程度

最大點的值來表示綜合效應分析重復性和再現(xiàn)性

（隨機性）（穩(wěn)定性）輸入輸出0重復性再現(xiàn)性1.2.8可靠性可靠度：衡量儀表能夠正常工作并發(fā)揮其同能的程度體現(xiàn)在儀表正常工作和出現(xiàn)