1、 第三章檢測儀表與傳感器檢測儀表與傳感器壓力檢測方法及儀表壓力檢測方法及儀表本章內(nèi)容 概概 述述物位檢測方法及儀表物位檢測方法及儀表流量檢測方法及儀表流量檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表概述概述概述概述p檢測儀表組成檢測儀表組成： 概概 述述檢測環(huán)節(jié)檢測環(huán)節(jié):是檢出元件或傳感器，直接感受被測變量，并是檢出元件或傳感器，直接感受被測變量，并將它變換成適于測量的信號形式。將它變換成適于測量的信號形式。轉(zhuǎn)換放大環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換放大環(huán)節(jié):對信號進行轉(zhuǎn)換、放大等處理，并傳送對信號進行轉(zhuǎn)換、放大等處理，并傳送給顯示部分進行給顯示部分進行 指示或記錄。指示或記錄。顯示部分顯示部分:就地指示型儀表、

2、單元組合型儀表、數(shù)字式顯示儀表就地指示型儀表、單元組合型儀表、數(shù)字式顯示儀表 被測變量傳感器參數(shù)檢測的基本過程被測對象變送器顯示、控制儀表(裝置)檢測過程及誤差檢測過程及誤差p檢測過程p檢測誤差誤差誤差-測量值和真實值之間的差值誤差產(chǎn)生的原因誤差產(chǎn)生的原因：選用的儀表精確度有限，實驗手段不夠完善、環(huán)境中存在各種干擾因素，以及檢測技術(shù)水平的限制等原因. 概概 述述系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差 -在同一測量條件下，對同一被測參數(shù)進行多次重復測量時，誤差的大小和符號保持不變或按一定規(guī)律變化特點特點：有一定規(guī)律的，一般可通過實驗或分析的 方法找出其規(guī)律和影響因素，引入相應的 校正補償措施，便可以消除或大大減小。誤

3、差產(chǎn)生的原因誤差產(chǎn)生的原因：系統(tǒng)誤差主要是由于檢測儀表 本身的不完善、檢測中使用儀表的方法不 正確以及測量者固有的不良習慣等引起的。 概概 述述p疏忽誤差疏忽誤差 明顯地歪曲測量結(jié)果的誤差，又稱粗差，特點特點：無任何規(guī)律可循。誤差產(chǎn)生的原因誤差產(chǎn)生的原因：引起的原因主要是由于操作者的粗心（如讀錯、算錯數(shù)據(jù)等）、不正確操作、實驗條件的突變或?qū)嶒灎顩r尚未達到預想的要求而匆忙測試等原因所造成的。這時含有粗差的測量值稱為異常值或壞值，一般均應從測量結(jié)果中剔除。 概概 述述p隨機誤差 -在相同條件下多次重復測量同一量時，誤差的大小、符號均為無規(guī)律變化，又稱偶然誤差。 特點特點：變化難以預測，無法修正 誤

4、差產(chǎn)生的原因誤差產(chǎn)生的原因：隨機誤差主要是由于測量過程中某種尚未認識的或無法控制的各種隨機因素（如空氣擾動、噪聲擾動、電磁場等）所引起的綜合結(jié)果。 概概 述述檢測儀表的基本技術(shù)性能指標檢測儀表的基本技術(shù)性能指標p絕對誤差絕對誤差 絕對誤差指儀表指示值與被測參數(shù)真值之間的差值，即 儀表指示值 t 被測量的真值 0約定真值txxx0 xxx A Bx0-1000-10001 概概 述述思考思考儀表的性能指標5說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差來表示。但是，來表示。但是，儀表的絕對儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點不相同誤差在測量范圍內(nèi)的各點不相同。因此，常說的。因此

5、，常說的“絕對誤差絕對誤差”指的是指的是絕對誤差中的最大值絕對誤差中的最大值maxmax。 兩大影響因素兩大影響因素絕對誤差和儀表的標尺范圍絕對誤差和儀表的標尺范圍%100max標尺下限值標尺上限值%100標尺下限值標尺上限值差值儀表允許的最大絕對誤允6 儀表的儀表的允允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的越大，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。將儀表的允許相對百分誤差去掉越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對百分誤差去掉“”號及號及“”號，便可以用來確定儀表的精確度等級。目前常用號，便可以用來確定儀表的精確度等級。目前常用的精確度等級有的精確度等級有0.

6、0050.005，0.020.02，0.050.05，0.10.1，0.20.2，0.40.4，0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.52.5，4.04.0等。等。小結(jié)小結(jié)1.51.5精度等級符號精度等級符號例例1 1 有兩臺測溫儀表，它們的測溫范圍分別為有兩臺測溫儀表，它們的測溫范圍分別為01000100和和100300100300，校驗表時得到它們的最大絕對誤差均為，校驗表時得到它們的最大絕對誤差均為22，試，試確定這兩臺儀表的精度等級。確定這兩臺儀表的精度等級。%1%1001003002%2%1000100221 概概 述述解解 這兩臺儀表的相對百分誤差分別為這兩臺儀表的相對百分

7、誤差分別為一臺儀表的精度等級為一臺儀表的精度等級為2.52.5級，而另一臺儀表的精度等級為級，而另一臺儀表的精度等級為1 1級。級。p例例2 某臺測溫儀表的工作范圍為某臺測溫儀表的工作范圍為0500，工藝要求測溫時測量誤，工藝要求測溫時測量誤差不超過差不超過4，試問如何選擇儀表的精度等級才能滿足要求？，試問如何選擇儀表的精度等級才能滿足要求？解解 根據(jù)工藝要求，儀表的允許誤差為根據(jù)工藝要求，儀表的允許誤差為 %8 . 0%10005004max 概概 述述應選擇應選擇0.50.5級的儀表才能滿足要求級的儀表才能滿足要求p小結(jié)：小結(jié)： 在確定一個儀表的精度等級時，要求儀表的允許誤差應該大于在確定

8、一個儀表的精度等級時，要求儀表的允許誤差應該大于或等于儀表校驗時所得到的相對百分誤差；而根據(jù)工藝要求來或等于儀表校驗時所得到的相對百分誤差；而根據(jù)工藝要求來選擇儀表的精度等級時，儀表的允許誤差應該小于或等于工藝選擇儀表的精度等級時，儀表的允許誤差應該小于或等于工藝上所允許的相對百分誤差。上所允許的相對百分誤差。 概概 述述儀表的準確度等級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。是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標之一。 準確度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的準確度等級越高，儀表的準準確度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的準確度等級越高，儀表的準確度越高。工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其準確度大多在確度越高。工

9、業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其準確度大多在0.50.5級以下。級以下。 %100標尺下限值標尺上限值最大絕對差值變差 變差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。小）測量時，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的差值。 圖圖3-1 3-1 測量儀表的變差測量儀表的變差111112 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)

10、變化量的比值。即xS 式中，S為儀表的靈敏度；為指針的線位移或角位移；x為引起所需的被測參數(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)值應不大于儀表允許絕對誤差的一半。 注意：上述指標僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，往往用分辨率表示。 是指數(shù)字儀表在最低量程上最末位數(shù)字改變一個字時所對應的物理量是指數(shù)字儀表在最低量程上最末位數(shù)字改變一個字時所對應的物理量數(shù)值，它反映了數(shù)字儀表能夠檢測到的被測參數(shù)中最小變化的能力數(shù)值，它反映了數(shù)字儀表能夠檢測到的被測參數(shù)中最小變化的能力4 4 分辨力分辨力%100max儀表量程ff 線性度線性度是表征線性刻度儀

11、表的輸出量與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。輸入量的實際校準曲線與理論直線的吻合程度。通?？偸窍Ｍ麥y量儀表的輸出與輸入之間呈線通?？偸窍Ｍ麥y量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。性關(guān)系。 圖圖1-2 線性度示意圖線性度示意圖 式中，式中，f為線性度（又稱非線性誤差）；為線性度（又稱非線性誤差）；fmax為校準曲線對于理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）。論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計算）。 反應時間反應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。反應時間長，說明儀表需要較長

12、時間才能給出準確的指示值，那標。反應時間長，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繁的參數(shù)。就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。 儀表反應時間的長短，實際上反映了儀表動態(tài)特性的好壞。儀表反應時間的長短，實際上反映了儀表動態(tài)特性的好壞。 儀 表 的儀 表 的反 應 時反 應 時間 有 不間 有 不同 的 表同 的 表示方法示方法 當輸入信號突然變化一個數(shù)值后，輸出信號當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)態(tài)值。將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。 儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的的63.263.2（9595）所用的時

13、間，可用來表示反應時間。）所用的時間，可用來表示反應時間。 概概 述述 概概 述述 概概 述述 概概 述述例題分析例題分析1. 1. 某臺具有線性關(guān)系的溫度變送器某臺具有線性關(guān)系的溫度變送器, ,其測溫范圍為其測溫范圍為 0 0200,200,變送器的變送器的輸出為輸出為 4 420mA20mA。對這臺溫度變送器進行校驗。對這臺溫度變送器進行校驗, ,得到下列數(shù)據(jù)得到下列數(shù)據(jù): : 輸入信號 標準溫度/050100150200輸出信號/mA正行程讀數(shù)x正正行程讀數(shù)x反44.0288.1012.0112.1016.0116.092020.01試根據(jù)以上校驗數(shù)據(jù)確定該儀表的變差、精確度等級與線性度

14、。試根據(jù)以上校驗數(shù)據(jù)確定該儀表的變差、精確度等級與線性度。23234輸入下限值輸入上限值輸出下限值）溫度值（輸出上限值I)(840200)420(50mAI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,當溫度為50時,對應的輸出應為 其余類推。 (2)(2)算出各測試點正、反行程時的絕對誤差算出各測試點正、反行程時的絕對誤差正正與與反反 , ,并算出正、反行并算出正、反行程之差程之差變變 , ,分別填入下表內(nèi)分別填入下表內(nèi)( (計算計算變變時可不考慮符號時可不考慮符號, ,取正值取正值) )。 輸入信號/0501

15、00150200輸出信號/mA正行程讀數(shù)x正反行程讀數(shù)x反標準值44.02488.10812.0112.101216.0116.09162020.0120絕對誤差/mA正行程正反行程反 00.0200.100.010.100.010.0900.01正反行程之差變 0.020.100.090.080.01 (3) (3)由上表找出最大的絕對誤差由上表找出最大的絕對誤差maxmax , ,并計算最大的相對百并計算最大的相對百分誤差分誤差maxmax。由上表可知。由上表可知 )(10. 0maxmA%625. 0%10042010. 0max 去掉去掉maxmax的的“”號及號及“%”%”號后號后, ,其數(shù)值為其數(shù)值為0.625 ,0.625 ,數(shù)值在數(shù)值在0.50.51.01.0之間之間, ,由于該表的由于該表的maxmax已超過已超過0.50.5級表所允許的級表所允許的允允, ,故該表的準確度故該表的準確度等級為等級為1.01.0級。級。 %625. 0%100420max變變(4)(4)計算變差計算變差 由于該變差數(shù)值在由于該變差數(shù)值在1.01.0級表允許的誤差范圍內(nèi)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)值故不影響表的準確度等級。注意若變差數(shù)值變變maxmax超過了絕對誤差超過了絕對誤差maxmax , ,則應以則應以變變maxmax