第一章檢測(cè)儀表基本知識(shí)ppt課件

1、測(cè)量過(guò)程有三要素測(cè)量過(guò)程有三要素測(cè)量單位；測(cè)量單位； 測(cè)量方法；測(cè)量方法； 測(cè)量?jī)x表。測(cè)量?jī)x表。被測(cè)值被測(cè)值舉例：測(cè)一段導(dǎo)線的的長(zhǎng)度舉例：測(cè)一段導(dǎo)線的的長(zhǎng)度Q / V = q測(cè)量單位測(cè)量單位測(cè)量值測(cè)量值單位單位基準(zhǔn)基準(zhǔn)p 米基準(zhǔn)：光在真空中米基準(zhǔn)：光在真空中1/299,792,458 S時(shí)間間隔內(nèi)時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長(zhǎng)度。所經(jīng)路徑的長(zhǎng)度。p 秒基準(zhǔn)：以銫原子秒基準(zhǔn)：以銫原子133的原子基態(tài)兩個(gè)超精的原子基態(tài)兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間躍遷輻射細(xì)能級(jí)間躍遷輻射9,192,631,770周所持續(xù)的時(shí)間。周所持續(xù)的時(shí)間。p 千克基準(zhǔn)：以鉑銥合金制成、底面直徑為千克基準(zhǔn)：以鉑銥合金制成、底面直徑為39毫毫米、高為

2、米、高為39毫米的國(guó)際千克原器圓柱體的毫米的國(guó)際千克原器圓柱體的質(zhì)量。質(zhì)量。p .檢測(cè)儀表 用來(lái)檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)有關(guān)參數(shù)的技術(shù)工具。檢測(cè)過(guò)程 參數(shù)檢測(cè)就是用專(zhuān)門(mén)的技術(shù)工具，依靠能量的變換、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算找到被測(cè)量的值。q(3) 果都不重復(fù)的誤差測(cè)量誤差按表示方法的不同，分為絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差測(cè)量誤差按表示方法的不同，分為絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差1. 檢測(cè)儀表的準(zhǔn)確度或精確度檢測(cè)儀表的準(zhǔn)確度或精確度)與允許誤差與允許誤差2. 檢測(cè)儀表的恒定度與變差檢測(cè)儀表的恒定度與變差3. 靈敏度靈敏度 與靈敏限或分辨率）與靈敏限或分辨率）4. 反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間5. 線性度線性度 （ f）6. 重復(fù)性重復(fù)性 （重復(fù)性

3、誤差）（重復(fù)性誤差）1. 測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度精確度測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度精確度)闡明：儀表的測(cè)量誤差可以用絕對(duì)誤差來(lái)表示，但是，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 max1. 測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度精確度測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度精確度)1. 測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度精確度測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度精確度)兩大影響因素兩大影響因素絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差 和和 儀表的標(biāo)尺范圍量程）儀表的標(biāo)尺范圍量程）闡明：儀表的測(cè)量誤差可以用絕對(duì)誤差來(lái)表示，但是，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 max1. 測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度精確度測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度精確度)

4、 儀表精度與量程有關(guān)。在儀表精度等級(jí)一定的儀表精度與量程有關(guān)。在儀表精度等級(jí)一定的前提下適當(dāng)縮小量程，可以減小測(cè)量誤差，提高測(cè)前提下適當(dāng)縮小量程，可以減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。量準(zhǔn)確性。儀表量程的上限儀表量程的上限Ymax: 4/33/2倍被測(cè)變量）倍被測(cè)變量） 波動(dòng)較大時(shí)：波動(dòng)較大時(shí)：3/22倍被測(cè)變量）倍被測(cè)變量）下限下限Ymin: ：一般地，被測(cè)變量的值不低于全量程的：一般地，被測(cè)變量的值不低于全量程的1/3。 精確度等級(jí)精確度等級(jí)儀表的儀表的允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的允允越小，表示儀表的精確度越高。目前常用的精確度等級(jí)有越小，表

5、示儀表的精確度越高。目前常用的精確度等級(jí)有0.0050.005，0.020.02，0.050.05，0.10.1，0.20.2， 0.4 0.4，0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.52.5，4.04.0等。等。例例1 某臺(tái)測(cè)溫某臺(tái)測(cè)溫 儀表的測(cè)溫范圍為儀表的測(cè)溫范圍為200-700，校驗(yàn)該表，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為4，試確定該儀表的相對(duì)，試確定該儀表的相對(duì)百分誤差與準(zhǔn)確度等級(jí)。百分誤差與準(zhǔn)確度等級(jí)。解：該儀表的相對(duì)百分誤差為解：該儀表的相對(duì)百分誤差為如果將該儀表的去掉如果將該儀表的去掉“”號(hào)與號(hào)與“”號(hào)，其數(shù)值為號(hào)，其數(shù)值為0.8。由于。由于國(guó)家規(guī)定的

6、精度等級(jí)中沒(méi)有國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒(méi)有0.8級(jí)儀表，同時(shí)，該儀表的誤差超級(jí)儀表，同時(shí)，該儀表的誤差超過(guò)了過(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)為等級(jí)為1.0級(jí)。級(jí)。例例2 某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是200-700，工藝要求該，工藝要求該儀表指示值的誤差不得超過(guò)儀表指示值的誤差不得超過(guò)4 ，應(yīng)選精度等級(jí)為，應(yīng)選精度等級(jí)為多少的儀表才能滿足工藝要求。多少的儀表才能滿足工藝要求。0.8%介于允許誤差介于允許誤差0.5%與與1.0%之間，如果選擇之間，如果選擇允許誤差為允許誤差為1.0%,則其精度等級(jí)應(yīng)為則其精度等級(jí)

7、應(yīng)為1.0級(jí)。量程為級(jí)。量程為200700，精確度為，精確度為1.0級(jí)的儀表，可能產(chǎn)生的最級(jí)的儀表，可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為大絕對(duì)誤差為5，超過(guò)了工藝的要求。所以只能，超過(guò)了工藝的要求。所以只能選擇一臺(tái)允許誤差為選擇一臺(tái)允許誤差為0.5%，即精確度等級(jí)為，即精確度等級(jí)為0.5級(jí)級(jí)的儀表，才能滿足工藝要求。的儀表，才能滿足工藝要求。解解 根據(jù)工藝要求，該儀表的最大允許誤差為根據(jù)工藝要求，該儀表的最大允許誤差為q根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定儀表精度等級(jí)和根據(jù)工藝要求選擇儀表精度等級(jí)是不同的。q根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定儀表精度等級(jí)時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)該 儀表校驗(yàn)得到的相對(duì)百分誤差。q根據(jù)工藝要求選擇儀表精度

8、等級(jí)時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)該 工藝允許的最大相對(duì)百分誤差。例例3 某被測(cè)溫度信號(hào)在某被測(cè)溫度信號(hào)在70-80范圍內(nèi)變化，工藝要范圍內(nèi)變化，工藝要求測(cè)量誤差不得超過(guò)求測(cè)量誤差不得超過(guò)1%，現(xiàn)有兩臺(tái)測(cè)溫儀表，精，現(xiàn)有兩臺(tái)測(cè)溫儀表，精度等級(jí)均為度等級(jí)均為0.5級(jí)，其中一臺(tái)儀表的測(cè)量范圍是級(jí)，其中一臺(tái)儀表的測(cè)量范圍是0-100，另一臺(tái)儀表的測(cè)量范圍是，另一臺(tái)儀表的測(cè)量范圍是0-200，試問(wèn)這兩，試問(wèn)這兩臺(tái)儀表能否滿足上述測(cè)量要求。臺(tái)儀表能否滿足上述測(cè)量要求。1.51.0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)

9、程的影響程度所提供的作的實(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。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。留意留意2. 檢測(cè)儀表的恒定度檢測(cè)儀表的恒定度儀表的變差不能超出儀表的允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。許誤差，否則應(yīng)及時(shí)檢修。q用一只標(biāo)準(zhǔn)壓力表校驗(yàn)一只待校壓力表，待校用一只標(biāo)準(zhǔn)壓力表校驗(yàn)一只待校壓力表，待校壓力表的測(cè)量范圍為壓力表的測(cè)量范圍為0100kPa。校驗(yàn)結(jié)果如下。校驗(yàn)結(jié)果如下表所示。試計(jì)算各點(diǎn)的絕對(duì)誤差、變差，并確表所示。試計(jì)算各點(diǎn)的絕對(duì)誤差、變差，并確定待校壓力表的準(zhǔn)確度等級(jí)。定待校壓

10、力表的準(zhǔn)確度等級(jí)。0-0.1 0.10-0.4-0.2-0.2-0.1-0.4-0.70 0.2 0.2 0.5 0.3確定準(zhǔn)確度等級(jí)：確定準(zhǔn)確度等級(jí)：max=-0.7kPa=（max/N）100%=（-0.7/100）100%=-0.7%去掉去掉的的和和%后，其數(shù)值在后，其數(shù)值在0.51之間，由于該表的之間，由于該表的max已經(jīng)超過(guò)了已經(jīng)超過(guò)了0.5級(jí)表允許的級(jí)表允許的max，故該表的準(zhǔn)，故該表的準(zhǔn)確度等級(jí)為確度等級(jí)為1.0級(jí)。級(jí)。計(jì)算變差：計(jì)算變差：變差變差=（變（變max/N）100%=（0.5/100）100%=0.5%由于該變差數(shù)值在由于該變差數(shù)值在1.0級(jí)表允許的誤差范圍內(nèi)，故不影

11、響級(jí)表允許的誤差范圍內(nèi)，故不影響表的準(zhǔn)確度等級(jí)。表的準(zhǔn)確度等級(jí)。留意：若變差數(shù)值變留意：若變差數(shù)值變max超過(guò)了絕對(duì)誤差超過(guò)了絕對(duì)誤差max，則應(yīng)，則應(yīng)以變以變max來(lái)確定儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)。來(lái)確定儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)。3. 靈敏度和靈敏限靈敏度和靈敏限式中，式中，S S為儀表的靈敏度；為儀表的靈敏度； 為指針的線位移或角位移；為指針的線位移或角位移； xx為引起為引起所需的被測(cè)參數(shù)變化量。所需的被測(cè)參數(shù)變化量。3. 靈敏度和靈敏限靈敏度和靈敏限例如：七位數(shù)字電壓表，最低量程為例如：七位數(shù)字電壓表，最低量程為1V1V 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。儀表反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短，實(shí)際上反映

12、了儀表動(dòng)態(tài)特性的好壞。儀表的儀表的反應(yīng)時(shí)反應(yīng)時(shí)間有不間有不同的表同的表示方法示方法當(dāng)輸入信號(hào)突然變化一個(gè)數(shù)值后，輸出當(dāng)輸入信號(hào)突然變化一個(gè)數(shù)值后，輸出信號(hào)將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)定態(tài)。信號(hào)將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)定態(tài)。儀表的輸出信號(hào)由開(kāi)始變化到新穩(wěn)態(tài)值儀表的輸出信號(hào)由開(kāi)始變化到新穩(wěn)態(tài)值的的63.2%63.2%（95%95%）所用的時(shí)間，可用來(lái)表示反）所用的時(shí)間，可用來(lái)表示反應(yīng)時(shí)間。應(yīng)時(shí)間。式中，式中， f f 為線性度又稱(chēng)非線性誤差）；為線性度又稱(chēng)非線性誤差）； fmax fmax為校準(zhǔn)曲線對(duì)于理論直線的最大偏差以儀表示值的單位計(jì)為校準(zhǔn)曲線對(duì)于理論直線的最大偏差以儀表示值的單位計(jì)算）。算）

13、。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)型以下幾種便于傳輸和顯示的信號(hào)類(lèi)型位移信號(hào)位移信號(hào)壓力信號(hào)壓力信號(hào)電氣信號(hào)電氣信號(hào)光信號(hào)光信號(hào)代碼序列來(lái)表示。代碼序列來(lái)表示。q開(kāi)關(guān)信號(hào)開(kāi)關(guān)信號(hào)q用兩種狀態(tài)或用兩個(gè)數(shù)值范圍表示的不連用兩種狀態(tài)或用兩個(gè)數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號(hào)。續(xù)信號(hào)。表、范型儀表和標(biāo)準(zhǔn)儀表，分別使用在現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)定室。壓力檢測(cè)儀表壓力檢測(cè)儀表流量檢測(cè)儀表流量檢測(cè)儀表溫度檢測(cè)儀表溫度檢測(cè)儀表液液位位檢檢測(cè)測(cè)儀儀表表指示型、記錄型、訊號(hào)型、遠(yuǎn)傳指示型、累積型等指示型、記錄型、訊號(hào)型、遠(yuǎn)傳指示型、累積型等 XS

14、R50 彩色無(wú)紙記錄儀彩色無(wú)紙記錄儀 XRS30 單色無(wú)紙記錄儀單色無(wú)紙記錄儀 智能壓力校驗(yàn)儀智能壓力校驗(yàn)儀 壓力儀表校驗(yàn)裝置壓力儀表校驗(yàn)裝置 熱電偶校驗(yàn)仿真儀熱電偶校驗(yàn)仿真儀 隔膜壓力表隔膜壓力表 實(shí)用儀表、范型儀表和標(biāo)準(zhǔn)儀表，分別使用在現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)定室實(shí)用儀表、范型儀表和標(biāo)準(zhǔn)儀表，分別使用在現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)定室 按照測(cè)量結(jié)果的獲得過(guò)程按照測(cè)量結(jié)果的獲得過(guò)程按測(cè)量結(jié)果的獲得過(guò)程分類(lèi)：按測(cè)量結(jié)果的獲得過(guò)程分類(lèi)：直接測(cè)量法直接測(cè)量法間接測(cè)量法間接測(cè)量法直接測(cè)量：用事先分度或標(biāo)定好的測(cè)量?jī)x表，直接直接測(cè)量：用事先分度或標(biāo)定好的測(cè)量?jī)x表，直接讀取被測(cè)量測(cè)量結(jié)果的方法。直接將被讀取被測(cè)量測(cè)量結(jié)果的

15、方法。直接將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較。測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較。如：如：測(cè)量結(jié)果：測(cè)量結(jié)果：20.1 mm特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、明了、精確度較高特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、明了、精確度較高（1偏差法偏差法 （2零值法零值法 （3微差法微差法間接測(cè)量：通過(guò)直接測(cè)量于被測(cè)量有確定函數(shù)關(guān)系間接測(cè)量：通過(guò)直接測(cè)量于被測(cè)量有確定函數(shù)關(guān)系的其他各個(gè)變量，然后將所得的數(shù)值代的其他各個(gè)變量，然后將所得的數(shù)值代入函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從而求得被測(cè)量值的入函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從而求得被測(cè)量值的方法稱(chēng)為間接測(cè)量。方法稱(chēng)為間接測(cè)量。 y = f (x）S = a bab接觸測(cè)量接觸測(cè)量非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量按測(cè)量?jī)x表的特點(diǎn)分類(lèi)：按測(cè)量?jī)x表的特點(diǎn)分類(lèi)：接

16、觸測(cè)量法接觸測(cè)量法非接觸測(cè)量法非接觸測(cè)量法1. 1. 某臺(tái)具有線性關(guān)系的溫度變送器，其測(cè)溫范圍某臺(tái)具有線性關(guān)系的溫度變送器，其測(cè)溫范圍為為 0 0200200，變送器的輸出為，變送器的輸出為 4 420mA20mA。對(duì)這臺(tái)。對(duì)這臺(tái)溫度變送器進(jìn)行校驗(yàn)，得到下列數(shù)據(jù)：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)與線性度。級(jí)與線性度。解解: :該題的解題步驟如下。該題的解題步驟如下。 (1) (1)根據(jù)儀表的輸出范圍確定在各溫度測(cè)試點(diǎn)的輸根據(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)值出標(biāo)準(zhǔn)值x x標(biāo)。任一溫度值的標(biāo)準(zhǔn)輸

17、出信號(hào)標(biāo)。任一溫度值的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)(mA)(mA)為為 例如例如, ,當(dāng)溫度為當(dāng)溫度為5050時(shí)時(shí), ,對(duì)應(yīng)的輸出應(yīng)為對(duì)應(yīng)的輸出應(yīng)為 其余類(lèi)推。其余類(lèi)推。 (2)(2)算出各測(cè)試點(diǎn)正、反行程時(shí)的絕對(duì)誤差算出各測(cè)試點(diǎn)正、反行程時(shí)的絕對(duì)誤差正與正與反反 , ,并算出正、反行程之差并算出正、反行程之差變變 , ,分別填入下表內(nèi)分別填入下表內(nèi)( (計(jì)算計(jì)算變時(shí)可不考慮符號(hào)變時(shí)可不考慮符號(hào), ,取正值取正值) )。 (3)由上表找出最大的絕對(duì)誤差由上表找出最大的絕對(duì)誤差max ,并計(jì)算最大的并計(jì)算最大的相對(duì)百分誤差相對(duì)百分誤差max。由上表可知。由上表可知 去掉去掉maxmax的的“”號(hào)及號(hào)及“%”“%

18、”號(hào)后號(hào)后, ,其數(shù)值為其數(shù)值為0.625 ,0.625 ,數(shù)數(shù)值在值在0.50.51.01.0之間之間, ,由于該表的由于該表的maxmax已超過(guò)已超過(guò)0.50.5級(jí)表所允許級(jí)表所允許的的允允, ,故該表的準(zhǔn)確度等級(jí)為故該表的準(zhǔn)確度等級(jí)為1.01.0級(jí)。級(jí)。 (4)(4)計(jì)算變差計(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)。 (5)由計(jì)算結(jié)果可知,非線性誤差的最大值fmax = 0.10 ,故線性度f(wàn)為 留意留意 在具體校驗(yàn)儀表時(shí)在具體校驗(yàn)儀表時(shí), ,為了可靠起見(jiàn)為了可靠起見(jiàn),

19、 ,應(yīng)適當(dāng)增應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)試點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)次數(shù)加測(cè)試點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)次數(shù), ,本例題只是簡(jiǎn)單列舉幾個(gè)本例題只是簡(jiǎn)單列舉幾個(gè)數(shù)據(jù)說(shuō)明問(wèn)題罷了。數(shù)據(jù)說(shuō)明問(wèn)題罷了。 2. 2. 某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為2002001000,1000,工工藝上要求測(cè)溫誤差不能大于藝上要求測(cè)溫誤差不能大于5,5,試確定應(yīng)選儀試確定應(yīng)選儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)。表的準(zhǔn)確度等級(jí)。 要求所選的儀表的相對(duì)百分誤差不能大于工藝上的允,才能保證測(cè)溫誤差不大于5,所以所選儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)為0.5級(jí)。當(dāng)然儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)越高,能使測(cè)溫誤差越小,但為了不增加投資費(fèi)用,不宜選過(guò)高準(zhǔn)確度的儀表。 1、某一標(biāo)尺為、某一標(biāo)尺為01000的溫度計(jì)出廠前經(jīng)校的溫度計(jì)出廠前經(jīng)校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺上的各點(diǎn)測(cè)量結(jié)果分別為：驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺上的各點(diǎn)測(cè)量結(jié)果分別為： 求出