自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)-自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)-1-緒論-課件1

自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)南華大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室課程安排《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》是自動(dòng)化專業(yè)一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門必選課，它是后續(xù)課程的重要基礎(chǔ)，主要講述工業(yè)參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。本課程的前修課程：《電路原理》、《大學(xué)物理》、《模擬電子技術(shù)》總學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)，理論課36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)使用教材：《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)》，張毅等，化學(xué)工業(yè)出版社，主要學(xué)習(xí)本書的前二篇。主要參考書：《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與裝置》張宏健化工出版社

《檢測(cè)及轉(zhuǎn)換技術(shù)》常健生機(jī)械工業(yè)出版社

《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》吳訓(xùn)一機(jī)械工業(yè)出版社本課程的主要內(nèi)容：①自動(dòng)檢測(cè)的基本概念和理論：包括常用的基本概念和誤差理論、測(cè)量方法等。（教材的第一篇）②常用工業(yè)參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)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(xué)習(xí)測(cè)量這些參數(shù)的轉(zhuǎn)換元件、檢測(cè)儀表、檢測(cè)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)等內(nèi)容。不同的參數(shù)，不同的檢測(cè)方法有對(duì)應(yīng)的檢測(cè)儀表。（教材第二篇）舉例：1、電冰箱溫控系統(tǒng)。需檢測(cè)的物理量：溫度---(熱電阻,熱電偶測(cè)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(cè)和控制。TTLTPT冷水蒸汽1緒論1.1檢測(cè)儀表控制系統(tǒng)1.2基本概念1.3檢測(cè)儀表技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1.1.1典型檢測(cè)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(cè)儀表控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析核心：被控（被測(cè)）對(duì)象基礎(chǔ)：檢測(cè)單元處理：變送，顯示，調(diào)節(jié)，執(zhí)行典型工業(yè)檢測(cè)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量安裝有直線光柵的數(shù)控機(jī)床加工實(shí)況

防護(hù)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(cè)量范圍、上下限及量程測(cè)量范圍：儀器按照規(guī)定的精度進(jìn)行測(cè)量的被測(cè)變量

的范圍測(cè)量下限：測(cè)量范圍的最小值測(cè)量上限：測(cè)量范圍的最大值量程：量程=測(cè)量上限值-測(cè)量下限值例：某溫度測(cè)量?jī)x表的下限值是-50℃，上限值為150℃，則其測(cè)量范圍可表示為-50℃～150℃，量程為200℃1.2.2零點(diǎn)遷移和量程遷移在實(shí)際使用中，由于測(cè)量要求或測(cè)量條件的變化，需要改變儀表的零點(diǎn)或量程。X：被測(cè)變量值相對(duì)于量程的百分?jǐn)?shù)Y：儀表指針位移或轉(zhuǎn)角相對(duì)于標(biāo)尺長(zhǎng)度的百分?jǐn)?shù)零點(diǎn)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(cè)參數(shù)改變時(shí)，經(jīng)過足夠時(shí)間儀表指示值達(dá)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(yīng)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(duì)于多環(huán)節(jié)：s1s2s3xyy1y2提高靈敏度，可以獲得較高測(cè)量精度；但靈敏度愈高，穩(wěn)定性愈差，測(cè)量范圍愈窄。分辨率：指檢測(cè)儀表能夠精確檢測(cè)出被測(cè)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(gè)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?jìng)鞲衅鬏敵雠c輸入之間的線性程度。具有線性輸出—輸入關(guān)系的優(yōu)點(diǎn)：可大大簡(jiǎn)化傳感器的理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算；傳感器的標(biāo)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(bǔ)償環(huán)節(jié)。

傳感器的輸出輸入關(guān)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(shí)際測(cè)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(biāo)定和數(shù)據(jù)處理的方便，希望得到線性關(guān)系。這時(shí)可采用各種方法，其中也包括硬件或軟件補(bǔ)償，進(jìn)行線性化處理。一般來說，這些辦法都比較復(fù)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(shí)，在測(cè)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(shí)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(shí)，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(duì)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(duì)誤差：絕對(duì)誤差=示值－約定真值相對(duì)誤差：相對(duì)誤差（%）=絕對(duì)誤差/約定真值引用誤差：引用誤差（%）=絕對(duì)誤差/量程最大引用誤差：最大引用誤差（%）=最大絕對(duì)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(hào)后的數(shù)字來衡量精確度劃分為若干等級(jí)，簡(jiǎn)稱精度等級(jí)，精度等級(jí)的數(shù)字越小，精度越高曲線1：實(shí)際上升曲線曲線2：實(shí)際下降曲線曲線1和2愈接近直線OA，

則儀表的精度等級(jí)越高精度等級(jí)確定過程示意測(cè)量精度等級(jí)輸入(被測(cè)量)輸出0標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出特性曲線實(shí)際上升校驗(yàn)曲線實(shí)際下降校驗(yàn)曲線誤差上限誤差下限精度等級(jí)0.5級(jí)：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(chǔ)能效應(yīng)

例如彈性變形、磁滯實(shí)際上升曲線和實(shí)際下降

曲線不重合特性曲線形成環(huán)狀。滯環(huán)效應(yīng)分析1.2.6滯環(huán)、死區(qū)和回差死區(qū)：死區(qū)效應(yīng)，例如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

的摩擦和間隙實(shí)際上升曲線和實(shí)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(yīng)分析1.2.6滯環(huán)、死區(qū)和回差綜合效應(yīng)：既有儲(chǔ)能效應(yīng)，也具有

死區(qū)效應(yīng)各種情況下，實(shí)際上升曲

線和實(shí)際下降曲線間的差

值稱為回差綜合效應(yīng)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(fù)性和再現(xiàn)性

（隨機(jī)性）（穩(wěn)定性）1.2.7重復(fù)性和再現(xiàn)性重復(fù)性：在同一工作條件下，同方向連續(xù)多次對(duì)同一輸入值進(jìn)行測(cè)量所得的多個(gè)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(shí)際上升曲線和實(shí)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(diǎn)的值來表示綜合效應(yīng)分析重復(fù)性和再現(xiàn)性

（隨機(jī)性）（穩(wěn)定性）輸入輸出0重復(fù)性再現(xiàn)性1.2.8可靠性可靠度：衡量?jī)x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)