化工儀表及自動(dòng)化第1章檢測(cè)儀表基本知識(shí)課件

1、化工儀表及自動(dòng)化,第一章 檢測(cè)儀表基本知識(shí),內(nèi)容提要,測(cè)量過(guò)程與測(cè)量誤差 測(cè)量?jī)x表的品質(zhì)指標(biāo) 測(cè)量系統(tǒng)中的常見(jiàn)信號(hào)類(lèi)型 檢測(cè)系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞形式 檢測(cè)儀表與測(cè)量方法的分類(lèi) 化工檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì),1,測(cè)量過(guò)程與測(cè)量誤差,測(cè)量是用實(shí)驗(yàn)的方法,求出某個(gè)量的大小。,測(cè)量實(shí)質(zhì)：是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過(guò)程。,2,測(cè)量過(guò)程與測(cè)量誤差,測(cè)量誤差：由儀表讀得的被測(cè)值 (測(cè)量值)與被測(cè)參數(shù)的真實(shí)值之間的差距。,3,測(cè)量過(guò)程與測(cè)量誤差,絕對(duì)誤差,xI：儀表指示值, xt：被測(cè)量的真值,相對(duì)誤差,4,檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo),5,1.測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度（精確度）,說(shuō)明：儀表的測(cè)量誤差可以用絕對(duì)誤差來(lái)表示。但是

2、，儀表的絕對(duì)誤差在測(cè)量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同。因此，常說(shuō)的“絕對(duì)誤差”指的是絕對(duì)誤差中的最大值max。,檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo),相對(duì)百分誤差,允許誤差,6,檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo),7,檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo),8,解 該儀表的相對(duì)百分誤差為,如果將該儀表的去掉“”號(hào)與“”號(hào)，其數(shù)值為0.8。由于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒(méi)有0.8級(jí)儀表，同時(shí)，該儀表的誤差超過(guò)了0.5級(jí)儀表所允許的最大誤差，所以，這臺(tái)測(cè)溫儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)。,檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo),9,儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)是衡量?jī)x表質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)之一。,準(zhǔn)確度等級(jí)數(shù)值越小，就表征該儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)越高，儀表的準(zhǔn)確度越高。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用的測(cè)量?jī)x表，其準(zhǔn)確度大多在0.5級(jí)

3、以下。,儀表的精度等級(jí)一般可用不同的符號(hào)形式標(biāo)志在儀表面板上。,檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo),注意,在工業(yè)上應(yīng)用時(shí),對(duì)檢測(cè)儀表準(zhǔn)確度的要求,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)操作的實(shí)際情況和該參數(shù)對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程的影響程度所提供的誤差允許范圍來(lái)確定,這樣才能保證生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和合理性。,10,檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo),2.檢測(cè)儀表的恒定度,變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對(duì)被測(cè)量在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程（即被測(cè)參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y(cè)量時(shí)，被測(cè)量值正行和反行所得到的兩條特性曲線(xiàn)之間的差值。,圖1-1 測(cè)量?jī)x表的變差,11,儀表的變差不能超出儀表的允許誤差，否則應(yīng)及時(shí)檢修。,檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo),12,3.靈敏度

4、與靈敏限,儀表的靈敏度是指儀表指針的線(xiàn)位移或角位移，與引起這個(gè)位移的被測(cè)參數(shù)變化量的比值。即,式中，S為儀表的靈敏度；為指針的線(xiàn)位移或角位移；x為引起所需的被測(cè)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(dòng)作的被測(cè)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(duì)誤差的一半。,檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo),13,4.反應(yīng)時(shí)間,反應(yīng)時(shí)間就是用來(lái)衡量?jī)x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(shí)間長(zhǎng)，說(shuō)明儀表需要較長(zhǎng)時(shí)間才能給出準(zhǔn)確的指示值，那就不宜用來(lái)測(cè)量變化頻繁的參數(shù)。,儀表反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短，實(shí)際上反映了儀表動(dòng)態(tài)特性的好壞。,檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo),14,5.線(xiàn)性度,線(xiàn)性度是表征線(xiàn)性刻度儀表的輸出

5、量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線(xiàn)與理論直線(xiàn)的吻合程度。通常總是希望測(cè)量?jī)x表的輸出與輸入之間呈線(xiàn)性關(guān)系。,圖1-2 線(xiàn)性度示意圖,式中，f為線(xiàn)性度（又稱(chēng)非線(xiàn)性誤差）；fmax為校準(zhǔn)曲線(xiàn)對(duì)于理論直線(xiàn)的最大偏差（以?xún)x表示值的單位計(jì)算）。,檢測(cè)儀表的品質(zhì)指標(biāo),6.重復(fù)性,重復(fù)性表示檢測(cè)儀表在被測(cè)參數(shù)按同一方向作全量程連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得標(biāo)定特性曲線(xiàn)不一致的程度。若標(biāo)定的特性曲線(xiàn)一致,重復(fù)性就好,重復(fù)性誤差就小。,圖1-3 重復(fù)性示意圖,15,檢測(cè)系統(tǒng)中的常見(jiàn)信號(hào)類(lèi)型,作用于檢測(cè)裝置輸入端的被測(cè)信號(hào)，通常要轉(zhuǎn)換成以下幾種便于傳輸和顯示的信號(hào)類(lèi)型,1.位移信號(hào) 2.壓力信號(hào) 3.電氣信號(hào) 4.光信號(hào),16,檢測(cè)系統(tǒng)

6、中信號(hào)的傳遞形式,1. 模擬信號(hào),在時(shí)間上是連續(xù)變化的, 即在任何瞬時(shí)都可以確定其數(shù)值的信號(hào)。,2. 數(shù)字信號(hào),數(shù)字信號(hào)是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號(hào),通常用二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”組合的代碼序列來(lái)表示。,3. 開(kāi)關(guān)信號(hào),用兩種狀態(tài)或用兩個(gè)數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號(hào)。,17,檢測(cè)儀表與測(cè)量方法的分類(lèi),1.檢測(cè)儀表的分類(lèi),依據(jù)所測(cè)參數(shù)的不同,可分成壓力 (包括差壓、負(fù)壓)檢測(cè)儀表、流量檢測(cè)儀表、物位 (液位)檢測(cè)儀表、溫度檢測(cè)儀表、物質(zhì)成分分析儀表及物性檢測(cè)儀表等。 按表達(dá)示數(shù)的方式不同,可分成指示型、記錄型、訊號(hào)型、遠(yuǎn)傳指示型、累積型等。 按精度等級(jí)及使用場(chǎng)合的不同,可分為實(shí)用儀表、范型儀表和標(biāo)

7、準(zhǔn)儀表,分別使用在現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)定室。,18,檢測(cè)儀表與測(cè)量方法的分類(lèi),2.測(cè)量方法的分類(lèi),19,檢測(cè)儀表與測(cè)量方法的分類(lèi),（1）直接測(cè)量,利用經(jīng)過(guò)標(biāo)定的儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，直接從顯示結(jié)果獲得被測(cè)參數(shù)的具體數(shù)值的測(cè)量方法。,根據(jù)被測(cè)參數(shù)獲得方式的不同，直接測(cè)量又有偏差法與平衡法（零位法）之分。,除此之外,還有一種將平衡法與偏差法結(jié)合起來(lái)的微差法,20,檢測(cè)儀表與測(cè)量方法的分類(lèi),（2）間接測(cè)量,當(dāng)被測(cè)量不宜直接測(cè)量時(shí),可以通過(guò)測(cè)量與被測(cè)量有關(guān)的幾個(gè)相關(guān)量后,再經(jīng)過(guò)計(jì)算來(lái)確定被測(cè)量的大小。,21,化工檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì),1.檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)代化,2.檢測(cè)儀表的集成化、數(shù)字化、智能化,3.軟測(cè)量技術(shù)和

8、虛擬儀器,22,例題分析,1. 某臺(tái)具有線(xiàn)性關(guān)系的溫度變送器,其測(cè)溫范圍為 0200,變送器的輸出為 420mA。對(duì)這臺(tái)溫度變送器進(jìn)行校驗(yàn),得到下列數(shù)據(jù):,試根據(jù)以上校驗(yàn)數(shù)據(jù)確定該儀表的變差、準(zhǔn)確度等級(jí)與線(xiàn)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(cè)試點(diǎn)的輸出標(biāo)準(zhǔn)值x標(biāo)。任一溫度值的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)(mA)為 例如,當(dāng)溫度為50時(shí),對(duì)應(yīng)的輸出應(yīng)為 其余類(lèi)推。,24,(2)算出各測(cè)試點(diǎn)正、反行程時(shí)的絕對(duì)誤差正與反 ,并算出正、反行程之差變 ,分別填入下表內(nèi)(計(jì)算變時(shí)可不考慮符號(hào),取正值)。,25,(3)由上表找出最大的絕對(duì)誤差max ,并計(jì)算最大的相對(duì)百分誤差max。由上表可知,去掉max的“”號(hào)及“%”號(hào)后,其數(shù)值為0.625 ,數(shù)值在0.51.0之間,由于該表的max已超過(guò)0.5級(jí)表所允許的允,故該表的準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)。,26,(4)計(jì)算變差,由于該變差數(shù)值在1.0級(jí)表允許的誤差范圍內(nèi),故不影響表的準(zhǔn)確度等級(jí)。注意若變差數(shù)值變max超過(guò)了絕對(duì)誤差max ,則應(yīng)以變max來(lái)確定儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)。,27,(5)由計(jì)算結(jié)果可知,非線(xiàn)性誤差的最大值fmax = 0.10 ,故線(xiàn)性度f(wàn)為,28,2. 某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為2001000,工藝上要求測(cè)溫誤差不能大于5,試