檢測儀表基本知識課件

化工儀表及自動化第一篇化工檢測儀表檢測儀表用來檢測生產(chǎn)過程中有關(guān)技術(shù)參數(shù)的技術(shù)工具?；x表及自動化第一篇化工檢測儀表檢測儀表用來檢測生第一章檢測儀表基本知識內(nèi)容提要測量過程與測量誤差測量儀表的品質(zhì)指標測量系統(tǒng)中的常見信號類型檢測系統(tǒng)中信號的傳遞形式檢測儀表與測量方法的分類、化工檢測的發(fā)展趨勢第一章檢測儀表基本知識內(nèi)容提要測量過程與測量誤差測量是用實驗的方法，求出某個量的大小。測量實質(zhì)是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進行比較的過程。測量過程有三要素①測量單位；②測量方法；③測量儀表。被測值舉例：測一段導(dǎo)線的的長度Q/V=q測量單位測量值測量過程與測量誤差測量是用實驗的方法，求出某個量的大小測量單位單位→基準米基準：光在真空中1/299,792,458S時間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長度。秒基準：以銫原子（133）的原子基態(tài)兩個超精細能級間躍遷輻射9,192,631,770周所持續(xù)的時間。千克基準：以鉑銥合金制成、底面直徑為39毫米、高為39毫米的國際千克原器（圓柱體）的質(zhì)量?！?測量單位單位→基準米基準：光在真空中1/299,792,45檢測儀表檢測儀表用來檢測生產(chǎn)過程中的各個有關(guān)參數(shù)的技術(shù)工具。檢測過程參數(shù)檢測就是用專門的技術(shù)工具，依靠能量的變換、實驗和計算找到被測量的值。檢測儀表檢測儀表用來檢測生產(chǎn)過程中的各個有關(guān)參數(shù)的技術(shù)工測量過程與測量誤差測量誤差：由儀表讀得的被測值（測量值）與被測參數(shù)的真實值之間的差距。測量誤差按其產(chǎn)生原因的不同，可以分為三類：(1)系統(tǒng)誤差誤差大小和方向均不隨測量過程而改變(2)疏忽誤差測量者在測量過程中的疏忽大意所致(3)偶然誤差在同樣條件下反復(fù)多次測量結(jié)果都不重復(fù)的誤差測量過程與測量誤差測量誤差：由儀表讀得的被測值（測量值）與被測量過程與測量誤差絕對誤差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(shù)值，x0：標準表的讀數(shù)值。相對誤差測量誤差按表示方法的不同，分為絕對誤差和相對誤差測量過程與測量誤差絕對誤差相對誤差測量誤差按表示方法的不同，檢測儀表的品質(zhì)指標1.檢測儀表的準確度（或精確度)與允許誤差2.檢測儀表的恒定度與變差3.靈敏度與靈敏限（或分辨率）4.反應(yīng)時間5.線性度（δf）6.重復(fù)性（重復(fù)性誤差）檢測儀表的品質(zhì)指標1.檢測儀表的準確度（或精確度)與允許誤檢測儀表的品質(zhì)指標1.測量儀表的準確度（精確度)絕對誤差說明：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(nèi)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檢測儀表的品質(zhì)指標1.測量儀表的準確度（精確度)絕對誤差說檢測儀表的品質(zhì)指標一臺0~1000kPa的壓變，其最大絕對誤差10kPa（在整個量程范圍內(nèi)）另一臺0~400kPa的壓變，其最大絕對誤差5kPa哪臺精度更高？1.測量儀表的準確度（精確度)檢測儀表的品質(zhì)指標一臺0~1000kPa的壓變，其最大絕對誤檢測儀表的品質(zhì)指標1.測量儀表的準確度（精確度)兩大影響因素絕對誤差和儀表的標尺范圍（量程）絕對誤差說明：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(nèi)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檢測儀表的品質(zhì)指標1.測量儀表的準確度（精確度)兩大影響因檢測儀表的品質(zhì)指標測量范圍：ymim~ymax量程：yF.S=ymax－ymim1.測量儀表的準確度（精確度)

儀表精度與量程有關(guān)。在儀表精度等級一定的前提下適當(dāng)縮小量程，可以減小測量誤差，提高測量準確性。儀表量程的上限Ymax:4/3~3/2倍（被測變量）波動較大時：3/2~2倍（被測變量）下限Ymin:：一般地，被測變量的值不低于全量程的1/3。

檢測儀表的品質(zhì)指標測量范圍：ymim~ymax1.測量儀表檢測儀表的品質(zhì)指標相對百分誤差δ允許誤差δ允檢測儀表的品質(zhì)指標相對百分誤差δ允許誤差δ允檢測儀表的品質(zhì)指標儀表的允許相對百分誤差去掉“±”號及“％”號精確度等級儀表的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。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。檢測儀表的品質(zhì)指標儀表的允許相對百分誤差去掉“±”號及“％”檢測儀表的品質(zhì)指標例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去掉“±”號與“％”號，其數(shù)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。檢測儀表的品質(zhì)指標例1某臺測溫儀表的測溫范圍為200-例2某臺測溫儀表的量程是200--700℃，工藝要求該儀表指示值的誤差不得超過±4℃，應(yīng)選精度等級為多少的儀表才能滿足工藝要求?！?.8%介于允許誤差±0.5%與±1.0%之間，如果選擇允許誤差為±1.0%,則其精度等級應(yīng)為1.0級。量程為200～700℃，精確度為1.0級的儀表，可能產(chǎn)生的最大絕對誤差為±5℃，超過了工藝的要求。所以只能選擇一臺允許誤差為±0.5%，即精確度等級為0.5級的儀表，才能滿足工藝要求。解根據(jù)工藝要求，該儀表的最大允許誤差為例2某臺測溫儀表的量程是200--700℃，工藝要求該儀根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級和根據(jù)工藝要求選擇儀表精度等級是不同的。根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級時，儀表的允許誤差應(yīng)該儀表校驗得到的相對百分誤差。根據(jù)工藝要求選擇儀表精度等級時，儀表的允許誤差應(yīng)該工藝允許的最大相對百分誤差。≥≤根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級和根據(jù)工藝要求選擇儀表精度例3某被測溫度信號在70-80℃范圍內(nèi)變化，工藝要求測量誤差不得超過±1%，現(xiàn)有兩臺測溫儀表，精度等級均為0.5級，其中一臺儀表的測量范圍是0-100℃，另一臺儀表的測量范圍是0-200℃，試問這兩臺儀表能否滿足上述測量要求。例3某被測溫度信號在70-80℃范圍內(nèi)變化，工藝要求測量檢測儀表的品質(zhì)指標儀表的準確度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標之一。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。例如：1.51.0在工業(yè)上應(yīng)用時，對檢測儀表準確度的要求，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)操作的實際情況和該參數(shù)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(chǎn)的經(jīng)濟性和合理性。注意檢測儀表的品質(zhì)指標儀表的準確度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指檢測儀表的品質(zhì)指標2.檢測儀表的恒定度變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進行正反行程（即被測參數(shù)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。儀表的變差不能超出儀表的允許誤差，否則應(yīng)及時檢修。檢測儀表的品質(zhì)指標2.檢測儀表的恒定度變差是指在外界條件不用一只標準壓力表校驗一只待校壓力表，待校壓力表的測量范圍為0～100kPa。校驗結(jié)果如下表所示。試計算各點的絕對誤差、變差，并確定待校壓力表的準確度等級。0-0.10.10-0.4-0.2-0.2-0.1-0.4-0.700.20.20.50.3用一只標準壓力表校驗一只待校壓力表，待校壓力表的測量范圍為0確定準確度等級：△max=-0.7kPaδ=（△max/N）×100%=（-0.7/100）×100%=-0.7%去掉δ的±和%后，其數(shù)值在0.5～1之間，由于該表的△max已經(jīng)超過了0.5級表允許的△max，故該表的準確度等級為1.0級。計算變差：δ變差=（△變max/N）×100%=（0.5/100）×100%=0.5%由于該變差數(shù)值在1.0級表允許的誤差范圍內(nèi)，故不影響表的準確度等級。注意：若變差數(shù)值△變max超過了絕對誤差△max，則應(yīng)以△變max來確定儀表的準確度等級。確定準確度等級：檢測儀表的品質(zhì)指標3.靈敏度和靈敏限指針式儀表中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(shù)變化量的比值。即式中，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(shù)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(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誤差的一半。檢測儀表的品質(zhì)指標3.靈敏度和靈敏限指針式儀表中式中，S為檢測儀表的品質(zhì)指標3.靈敏度和靈敏限數(shù)字式儀表中用分辨率表示靈敏度。儀表分辨率是儀表輸出能響應(yīng)和分辨的最小輸入量.分辨率就是在儀表的最低量程上最末一位改變一個數(shù)所表示的被測參數(shù)變化量。例如：七位數(shù)字電壓表，最低量程為1V檢測儀表的品質(zhì)指標3.靈敏度和靈敏限數(shù)字式儀表中用分檢測儀表的品質(zhì)指標4.反應(yīng)時間反應(yīng)時間就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標。反應(yīng)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率的參數(shù)。

儀表反應(yīng)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(yīng)時間有不同的表示方法當(dāng)輸入信號突然變化一個數(shù)值后，輸出信號將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)定態(tài)。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(yīng)時間。檢測儀表的品質(zhì)指標4.反應(yīng)時間反應(yīng)時間就是用來衡量儀表能不檢測儀表的品質(zhì)指標5.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。通常總是希望測量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。式中，δf為線性度（又稱非線性誤差）；Δfmax為校準曲線對于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計算）。檢測儀表的品質(zhì)指標5.線性度線性度是表征線性刻度儀表的輸出檢測儀表的品質(zhì)指標6.重復(fù)性重復(fù)性是表示檢測儀表在被測參數(shù)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(fù)性就好，重復(fù)性誤差就小。檢測儀表的品質(zhì)指標6.重復(fù)性重復(fù)性是表示檢測儀表在被測參數(shù)檢測系統(tǒng)中的常見信號類型作用于檢測裝置輸入端的被測信號，通常要轉(zhuǎn)換成以下幾種便于傳輸和顯示的信號類型位移信號壓力信號電氣信號光信號檢測系統(tǒng)中的常見信號類型作用于檢測裝置輸入端的被測信號，通常檢測系統(tǒng)中信號的傳遞形式模擬信號在時間上是連續(xù)變化的，即在任何瞬時都可以確定其數(shù)值的信號。數(shù)字信號數(shù)字信號是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號，通常用二進制數(shù)“0”和“1”組合的代碼序列來表示。開關(guān)信號用兩種狀態(tài)或用兩個數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號。檢測系統(tǒng)中信號的傳遞形式模擬信號檢測儀表與測量方法的分類1、檢測儀表的分類①根據(jù)儀表使用的能源的不同，可分為氣動儀表、電動儀表和液動儀表。②按信息傳遞的作用不同，可分成檢測儀表、顯示儀表、控制儀表、執(zhí)行器。③按儀表組成形式的不同，可分為基地式儀表和單元組合儀表。檢測儀表與測量方法的分類1、檢測儀表的分類檢測儀表與測量方法的分類1、檢測儀表的分類④根據(jù)所測參數(shù)的不同，可分為壓力（包括差壓、負壓）檢測儀表、流量檢測儀表、物位（液位）檢測儀表、溫度檢測儀表、物質(zhì)成分分析儀表及物性檢測儀表等。⑤按表達示數(shù)的的方式不同，可分成指示型、記錄型、訊號型、遠傳指示型、累積型。⑥按精度等級及使用場合的不同，可分為實用儀表、范型儀表和標準儀表，分別使用在現(xiàn)場、實驗室和標定室。檢測儀表與測量方法的分類1、檢測儀表的分類壓力檢測儀表流量檢測儀表溫度檢測儀表液位檢測儀表壓力檢測儀表流量檢測儀表溫度檢測儀表液位檢測儀表指示型、記錄型、訊號型、遠傳指示型、累積型等XSR50彩色無紙記錄儀

XRS30單色無紙記錄儀

指示型、記錄型、訊號型、遠傳指示型、累積型等XSR50彩智能壓力校驗儀

壓力儀表校驗裝置熱電偶校驗仿真儀隔膜壓力表

實用儀表、范型儀表和標準儀表，分別使用在現(xiàn)場、實驗室和標定室智能壓力校驗儀壓力儀表校驗裝置熱電偶校驗仿真儀隔膜壓力檢測儀表與測量方法的分類2、測量方法的分類直接測量間接測量按照測量結(jié)果的獲得過程檢測儀表與測量方法的分類2、測量方法的分類直接測量間接測量按測量方法的分類按測量結(jié)果的獲得過程分類：直接測量法間接測量法直接測量：用事先分度或標定好的測量儀表，直接讀取被測量測量結(jié)果的方法。直接將被測量與標準量進行比較。如：測量結(jié)果：20.1mm特點：簡單、直觀、明了、精確度較高（1）偏差法（2）零值法（3）微差法測量方法的分類按測量結(jié)果的獲得過程分類：直接測量法直接測量：測量方法的分類間接測量：通過直接測量于被測量有確定函數(shù)關(guān)系的其他各個變量，然后將所得的數(shù)值代入函數(shù)進行計算，從而求得被測量值的方法稱為間接測量。y=f(x）S=a×bab測量方法的分類間接測量：通過直接測量于被測量有確定函數(shù)關(guān)系的測量方法的分類接觸測量非接觸測量按測量儀表的特點分類：接觸測量法非接觸測量法測量方法的分類接觸測量非接觸測量按測量儀表的特點分類：接觸測化工檢測的發(fā)展趨勢檢測技術(shù)的現(xiàn)代化檢測儀表的集成化、數(shù)字化、智能化軟測量技術(shù)和虛擬儀器化工檢測的發(fā)展趨勢檢測技術(shù)的現(xiàn)代化例題分析1.某臺具有線性關(guān)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(shù)據(jù)：試根據(jù)以上校驗數(shù)據(jù)確定該儀表的變差、準確度等級與線性度。例題分析1.某臺具有線性關(guān)系的溫度變送器，其測溫范圍為0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(dāng)溫度為50℃時,對應(yīng)的輸出應(yīng)為

其余類推。

解:該題的解題步驟如下。(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(nèi)(計算Δ變時可不考慮符號,取正值)。(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

(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(shù)值為0.625,數(shù)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。(3)由上表找出最大的絕對誤差Δmax,并計算最大的相對(4)計算變差

由于該變差數(shù)值在1.0級表允許的誤差范圍內(nèi),故不影響表的準確度等級。注意若變差數(shù)值Δ變max超過了絕對誤差Δmax,則應(yīng)以Δ變max來確定儀表的準確度等級。(4)計算變差由于該變差數(shù)值在1.0級表允許的誤差(5)由計算結(jié)果可知,非線性誤差的最大值Δfmax=0.10,故線性度δf為

注意

在具體校驗儀表時,為了可靠起見,應(yīng)適當(dāng)增加測試點與實驗次數(shù),本例題只是簡單列舉幾個數(shù)據(jù)說明問題罷了。(5)由計算結(jié)果可知,非線性誤差的最大值Δfmax=0.2.某臺測溫儀表的測溫范圍為200～1000℃,工藝上要求測溫誤差不能大于±5℃,試確定應(yīng)選儀表的準確度等級。解:工藝上允許的相對百分誤差為

要求所選的儀表的相對百分誤差不能大于工藝上的δ允,才能保證測溫誤差不大于±5℃,所以所選儀表的準