第一章檢測(cè)儀表及傳感器

本章內(nèi)容

概述壓力檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表第一節(jié)

概述

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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)工具稱為檢測(cè)儀表。

---用來(lái)將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號(hào)（例如電信號(hào)或氣壓信號(hào)）的儀表通常稱為傳感器。

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當(dāng)傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，通常稱為變送器。

檢測(cè)環(huán)節(jié)

是檢出元件和傳感器，直接感受被測(cè)變量，并將它變換成適于測(cè)量的信號(hào)形式。

轉(zhuǎn)換放大環(huán)節(jié)

對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大等處理，并傳給顯示部分進(jìn)行顯示或紀(jì)錄。

顯示部分

就地指示型儀表、單元組合型儀表、數(shù)字式顯示儀表。一、檢測(cè)儀表組成二、工業(yè)儀表的分類按儀表使用的能源分類

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氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表和液動(dòng)儀表。按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過(guò)程分類

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檢測(cè)儀表、顯示儀表、集中控制裝置、控制儀表和執(zhí)行器。按儀表的組成形式分類

---基地式儀表和單元組合儀表。三、測(cè)量過(guò)程與測(cè)量誤差測(cè)量過(guò)程將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較，并將之經(jīng)過(guò)一次或多次能量的交換，獲得一種便于顯示和傳遞的信號(hào)的過(guò)程。測(cè)量誤差誤差測(cè)量值與真實(shí)值之間的差值。誤差產(chǎn)生的原因選用的儀表精確度有限，實(shí)驗(yàn)手段不夠完善，環(huán)境中存在各種干擾因素，以及檢測(cè)技術(shù)水平等限制的原因。誤差分類

根據(jù)誤差的性質(zhì)及產(chǎn)生的原因，分為系統(tǒng)誤差、疏忽誤差、隨機(jī)誤差三類。定義

在同一測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，誤差的大小和符號(hào)保持不變或按一定規(guī)律變化。特點(diǎn)

有一定規(guī)律，一般可通過(guò)試驗(yàn)或分析的方法找出其規(guī)律或影響因素，引入相應(yīng)的校正補(bǔ)償措施，便可消除或大大減小。誤差產(chǎn)生的原因

系統(tǒng)誤差主要是由于檢測(cè)儀表本身的不完善、檢測(cè)中使用儀表的方法不正確以及測(cè)量者固有的不良習(xí)慣等引起的。系統(tǒng)誤差定義

明顯的歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差，又稱粗差。特點(diǎn)

無(wú)任何規(guī)律可循。誤差產(chǎn)生的原因

引起的原因主要是操作者的粗心（如讀錯(cuò)、算錯(cuò)數(shù)據(jù)等）、不正確操作、實(shí)驗(yàn)條件突變或?qū)嶒?yàn)狀況尚未達(dá)到預(yù)想的要求而匆忙測(cè)試等原因造成的。這時(shí)含有粗差的測(cè)量值稱為異常值或壞值，一般都應(yīng)從測(cè)量結(jié)果中剔除。疏忽誤差定義

在相同條件下多次重復(fù)測(cè)量同一量時(shí)，誤差的大小、符號(hào)均為無(wú)規(guī)律變化，又稱偶然誤差。特點(diǎn)

變化難以預(yù)測(cè)，無(wú)法修正誤差產(chǎn)生的原因

隨機(jī)誤差主要是由于測(cè)量過(guò)程中某種尚未認(rèn)識(shí)的或無(wú)法控制的各種隨機(jī)因素（如空氣擾動(dòng)、噪聲擾動(dòng)、電磁場(chǎng)等）所引起的綜合結(jié)果。隨機(jī)誤差絕對(duì)誤差

絕對(duì)誤差指儀表指示值與被測(cè)參數(shù)真值之間的差值，即χ——儀表指示值

χt

——被測(cè)量的真值χ0——標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)思考

A

B0-100℃0-1000℃1℃四、誤差的表示方法相對(duì)百分誤差δ——相對(duì)百分誤差Μ——儀表量程

儀表的絕對(duì)誤差在測(cè)量范圍內(nèi)的各點(diǎn)上是不相同的，在這里的絕對(duì)誤差是指絕對(duì)誤差中的最大值△max.思考

A

B0-100℃0-1000℃1℃相對(duì)誤差相對(duì)誤差等于某一點(diǎn)的絕對(duì)誤差△x與標(biāo)準(zhǔn)表在這一點(diǎn)的指示值x0之比。即

y——儀表在x0的相對(duì)誤差x——被測(cè)表讀數(shù)x0——標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)六、檢測(cè)儀表的基本技術(shù)性能指標(biāo)1、精確度（精度）根據(jù)儀表的使用說(shuō)明，規(guī)定一個(gè)在正常情況下允許的最大誤差，這個(gè)允許的最大誤差就叫允許誤差。精度等級(jí)0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0精度等級(jí)符號(hào)

將允許的相對(duì)百分誤差去掉±及%，便可以確定儀表的精度等級(jí)。例1

有兩臺(tái)測(cè)溫儀表，它們的測(cè)溫范圍分別為0~100℃和100~300℃，校驗(yàn)表時(shí)得到它們的最大絕對(duì)誤差均為2℃，試確定這兩臺(tái)儀表的精度等級(jí)。解這兩臺(tái)儀表的相對(duì)百分誤差分別為一臺(tái)儀表的精度等級(jí)為2.5級(jí)，而另一臺(tái)儀表的精度等級(jí)為1級(jí)。例2某臺(tái)測(cè)溫儀表的工作范圍為0~500℃，工藝要求測(cè)溫時(shí)測(cè)量誤差不超過(guò)±4℃，試問(wèn)如何選擇儀表的精度等級(jí)才能滿足要求？例2某臺(tái)測(cè)溫儀表的工作范圍為0~500℃，工藝要求測(cè)溫時(shí)測(cè)量誤差不超過(guò)±4℃，試問(wèn)如何選擇儀表的精度等級(jí)才能滿足要求？解根據(jù)工藝要求，儀表的相對(duì)百分誤差為應(yīng)選擇0.5級(jí)的儀表才能滿足要求允小結(jié)在確定一個(gè)儀表的精度等級(jí)時(shí)，要求儀表的允許誤差應(yīng)該大于或等于儀表校驗(yàn)時(shí)所得到的最大百分誤差；而根據(jù)工藝要求來(lái)選擇儀表的精度等級(jí)時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)該小于或等于工藝上所允許的最大百分誤差。

2、靈敏度與靈敏限

靈敏度

表示儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化反應(yīng)的能力，是指儀表達(dá)到穩(wěn)態(tài)后輸出增量與輸入增量之比，即

S——儀表的靈敏度

Δα——儀表指針的線位移或角位移

Δx——儀表輸入變量的增量

靈敏限

指引起儀表指針發(fā)生可見(jiàn)變化的被測(cè)參數(shù)的最小變化量。通常不應(yīng)大于儀表允許絕對(duì)誤差的一半。3、分辨力數(shù)字式儀表常用分辨力來(lái)表示靈敏度。分辨力是指數(shù)字儀表的最末位數(shù)字間隔所代表的被測(cè)參數(shù)變化量。它反映了數(shù)字儀表能夠檢測(cè)到的被測(cè)參數(shù)中最小變化的能力。4、變差

在外界條件不變的情況下，當(dāng)被測(cè)參數(shù)從小到大（正行程）和從大到?。ǚ葱谐蹋r(shí)，同一輸入的兩個(gè)相應(yīng)輸出值常常不相等。兩者絕對(duì)值之差的最大值和儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)稱為變差，也稱回差。反行程正行程被測(cè)參數(shù)儀表示值變差=最大絕對(duì)差值/M注意：儀表的變差不能超過(guò)儀表的允許誤差。4、線性度與反應(yīng)時(shí)間線性度

測(cè)量?jī)x表在全量程范圍內(nèi)實(shí)際校準(zhǔn)值與理論對(duì)應(yīng)值的吻合程度。被測(cè)變量?jī)x表顯示值反應(yīng)時(shí)間

表示顯示值變化相對(duì)于實(shí)際值變化的滯后時(shí)間。當(dāng)輸出信號(hào)突然變化后，輸出信號(hào)將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。儀表的輸出信號(hào)又開(kāi)始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2%所用的時(shí)間，叫做反應(yīng)時(shí)間。某一標(biāo)尺為0~1000oC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：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/oC02004006007008009001000oC被校表讀數(shù)/oC02014026047068059031001oC（1）求出該溫度計(jì)的最大絕對(duì)誤差值；（2）

確定該溫度計(jì)的精度等級(jí)；（3）如果工藝上允許的最大絕對(duì)誤差為8oC，問(wèn)該溫度計(jì)是否符合要求？解：（1）最大絕對(duì)誤差（2）允許誤差按照靠系列的要求，選擇等級(jí)低的為此溫度計(jì)的精度等級(jí)1.0;

（3）工藝要求按照靠系列，根據(jù)工藝要求選取，要選擇等級(jí)高的精度等級(jí)，0.5;所以此溫度計(jì)不符合要求。例：如果有一臺(tái)壓力表，其測(cè)量范圍為0~10MPa，經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù)：被校表讀數(shù)/MPa0246810MPa被校表正行程讀數(shù)/MPa01.983.965.947.979.99被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01（1）

求出該壓力表的變差；（2）問(wèn)該壓力表是否符合1.0級(jí)精度？例：如果有一臺(tái)壓力表，其測(cè)量范圍為0~10MPa，經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù)：