第三章檢測儀表及傳感器重點內(nèi)容:測量誤差及測量儀表的性能指標(biāo)壓力的檢測及儀表流量的檢測及儀表物位的檢測及儀表溫度的檢測及儀表檢測儀表:用來檢測生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)的技術(shù)工具。傳感器:用來將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為便于傳送的信號的儀表。當(dāng)傳感器輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號時,稱為變送器。第一節(jié)概述一、測量過程與測量誤差1.測量過程將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程。測量儀表就是實現(xiàn)測量過程的工具。2.測量誤差(1).定義:由儀表讀得的被測值與被測量真值之間,總是存在一定差距,稱這差距為測量誤差。(2).產(chǎn)生原因:測量工具本身不夠準(zhǔn)確,觀測者的視差,環(huán)境因素的影響等等。(3).測量誤差分類：按性質(zhì)分---系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差按表達(dá)方式分---絕對誤差和相對誤差按儀表的工作條件分---基本誤差和附加誤差按被測量是否隨時間變化分---靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差(4).測量誤差的表示法:絕對誤差(△)和相對誤差(y)絕對誤差(△):儀表指示值xi和被測量的真值xt之間的差值,即(4).測量誤差的表示法:絕對誤差(△)和相對誤差(y)但真值是指被測物理量客觀存在的真實數(shù)值,它是無法得到的理論值。因此,絕對誤差是指用被校表(精度較低)和標(biāo)準(zhǔn)表(精度較高)同時對同一被測量進(jìn)行測量所得到的兩個讀數(shù)之差,即x—被校表的讀數(shù)值x0—標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值

相對誤差(y):某一點的絕對誤差Δ與標(biāo)準(zhǔn)表在這一點的指示值x0之比?？杀硎緸椋憾?、儀表的性能指標(biāo)1.儀表的精度及精度等級使用儀表測量時,必須知道該儀表的精度等級,才能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確。儀表的精度不僅與絕對值有關(guān),還與儀表的測量范圍有關(guān)。儀表的精度用允許的相對百分誤差表示。儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點上是不相同的,其中有一個值為最大,本書中常說的“絕對誤差”指的是最大絕對誤差。量程(N):儀表的測量范圍上限值與下限值之差。

相對百分誤差(δ):絕對誤差與儀表的量程之比的百分?jǐn)?shù)表示。又稱引用誤差,即最大相對百分誤差:規(guī)定在正常使用條件下允許的最大誤差與儀表的量程之比的百分?jǐn)?shù)表示。又稱允許誤差,即δ允越大,表示儀表的精度越低;δ允越小,表示儀表的精度越高。儀表精度等級(K):指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分誤差。將儀表允許的最大相對百分誤差去掉“±”與“%”號后數(shù)值,便可確定儀表的精度等級。

我國生產(chǎn)的儀表常用的精度等級:0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0。例如1.5級,一般表示符號為：

精度等級數(shù)值越小,表示儀表的精度等級越高。0.05級以上的儀表,作為標(biāo)準(zhǔn)表,0.5級以下的儀表,作為現(xiàn)場測量儀表。特別注意：在校驗儀表時,校驗過程中各點的誤差(即允許誤差)不能大于儀表精度等級所允許的誤差。|δ允儀|<K%儀表在使用過程中儀表的精度等級不能大于現(xiàn)場的允許誤差。K%<|δ允現(xiàn)|根據(jù)校驗結(jié)果確定儀表精度等級例1:某臺測溫儀的測溫范圍為200~700℃,校驗時得到的最大誤差為±4℃,確定該儀表的精度等級。解：

該儀表的最大相對百分誤差去掉“±”與“%”,其數(shù)值為0.8。由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.8級的儀表,因|δ允儀|<K%,所以該儀表的精度等級為1.0級。根據(jù)工藝要求選擇儀表精度等級例2:某臺測溫儀的測溫范圍為0-1000℃。根據(jù)工藝要求,溫度指示值的誤差不允許超過±7℃。試問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級才能滿足以上要求？

解:根據(jù)工藝要求,允許誤差為去掉“±”與“%”,其數(shù)值為0.7。此數(shù)介于0.5~1.0之間,因K%<|δ允現(xiàn)|,故應(yīng)選的0.5級儀表。2.變差定義:在外界條件不變的情況下,使用同一儀表對同一個量進(jìn)行正、負(fù)行程(即校驗點數(shù)值逐漸由小到大和由大逐漸到小)測量時,所得的儀表示值是不相同的,其中二者之間的最大差值與儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)表示稱為變差。變差不能超過儀表的允許誤差K%

。變差計算方法:(設(shè)儀表的測溫范圍為100~200℃)被校表（℃）120.0180.0標(biāo)準(zhǔn)表（℃）（正行程）121.21179.83標(biāo)準(zhǔn)表（℃）（負(fù)行程）120.94179.96X正-X負(fù)0.27-0.13變差0.27%3.指針式儀表的靈敏度和靈敏限靈敏度(S):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)變化量之比值。用公式表示：

Δα---

指針的線位移或角位移

Δx---引起Δα所需的被測參數(shù)變化量靈敏限:是指引起儀表示值發(fā)生變化的被測參數(shù)的最小變化量,它應(yīng)不大于儀表允許誤差絕對值的一半。4.數(shù)字式儀表的分辨力(靈敏度)分辨力:是指引起儀表最末一位改變一個數(shù)值的被測參數(shù)的變化量。不同量程的分辨力是不同的。靈敏度:相應(yīng)于最低量程的分辨力稱為該表的最高分辨力,也稱靈敏度。通常以最高分辨力作為儀表的分辨力指標(biāo)。

如某儀表顯示值為：□□□.□℃

則

分辨力為

0.1℃5.線性度(又稱非線性誤差)是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。用實際值與理論值之間的絕對誤差的最大值與儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)表示,即：被測變量儀表示值理論直線實際線6.反應(yīng)時間反應(yīng)時間是指在被測量變化后,測量儀表能否盡快反應(yīng)出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)?？捎脺髸r間與時間常數(shù)來衡量。反應(yīng)時間的表示方法

1.儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)定值的63.2%所用的時間(T)。

2.儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)定值的95%所用的時間(3T)。

儀表反應(yīng)時間的長短,反映了儀表動態(tài)特性的好壞。三、工業(yè)儀表的分類儀表按使用的能源分按信息的獲得.傳遞.反映和處理過程分按儀表的組成形式分氣動儀表電動儀表檢測儀表顯示儀表集中控制裝置基地式儀表單元組合儀表DDZ.QDZ控制儀表執(zhí)行器三、工業(yè)儀表的分類1.按使用的能源分類電動儀表:以電為能源,信號之間聯(lián)系比較方便,適宜于遠(yuǎn)距離傳送和集中控制;便于與計算機聯(lián)機。近年,用于防火、防爆的電動儀表,提高安全性。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,易受溫度、濕度、電磁場、放射性等環(huán)境影響。氣動儀表:以氣為能源,結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜,抗干擾能力強,能防火、防爆。但信號傳遞慢、傳輸距離短、管線安裝與檢修不便。不宜實現(xiàn)遠(yuǎn)距離大范圍的集中顯示和控制;難于聯(lián)機。三、工業(yè)儀表的分類2.按信息的獲得.傳遞.反映和處理過程分類檢測儀表:主要用于測量某些工藝參數(shù),如溫度.壓力、流量.物位等,并將被測參數(shù)的大小按比例地轉(zhuǎn)換成電信號或氣信號。顯示儀表:將檢測儀表獲得的信息顯示出來。如指示儀表.記錄儀.工業(yè)電視.圖像顯示器。集中控制裝置:包括巡回檢測儀.巡回控制儀.程序控制儀.數(shù)字處理機.計算機以及儀表控制盤和操作臺等?？刂苾x表:根據(jù)需要對輸入信號進(jìn)行各種運算。包括電動.氣動的控制器及代替模擬控制儀表的微處理器等。執(zhí)行器:接受控制儀表的輸出信號或直接接受操作人員的指令,對生產(chǎn)過程進(jìn)行操作或控制。包括電動.氣動.液動執(zhí)行機構(gòu)和控制閥。三、工業(yè)儀表的分類3.按儀表的組成形式分類基地式儀表:將測量.顯示.控制等各部分集中組裝在一個表殼里,形成一個整體。適于在現(xiàn)場做就地檢測和控制,但不能實現(xiàn)多種參數(shù)的集中顯示和控制。應(yīng)用有局限性。單元組合儀表:將對參數(shù)的測量及其變送.顯示.控制等各部分,分別制成獨立的單元儀表。各單元之間以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號互相聯(lián)系?？扇我饨M合各種控制系統(tǒng)。靈活性和適用性都好。有兩類:電動單元組合儀表(DDZ)、氣動單元組合儀表(QDZ)。例3:有一變化范圍為320－360kPa的壓力。若用下列A.B兩臺壓力變送器進(jìn)行測量,那么在正常情況下哪一臺的測量準(zhǔn)確度高些?壓力變送器A:1級,0-600kPa。壓力變送器B:1級,250-500kPa。解:用壓力變送器A時:測量結(jié)果的最大誤差:用壓力變送器B時:測量結(jié)果的最大誤差：則:用壓力變送器B測量準(zhǔn)確度高些。例4:有兩臺測溫儀表,其測量范圍分別是0-800℃和600-1100℃,已知其最大絕對誤差均為±6℃,試分別確定它們的精度等級。解：則:測量范圍0-800℃的儀表為1級,測量范圍1100-600℃的儀表為1.5級。例5:某一標(biāo)尺為0～500oC的溫度計出廠前經(jīng)過校驗合格,校驗結(jié)果如下表。1.求儀表的最大絕對誤差;2.確定儀表的允許誤差及精度等級;3.經(jīng)過一段時間使用后重新校驗,儀表最大絕對誤差為±8oC,問該儀表是否符合出廠時的精度等級？被校表讀數(shù)/oC0100200300400500標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/oC

0103198303406495解:

1.-6oC;1.5級例5:某一標(biāo)尺為0