第2章检测仪表
第2章 检测方法及技术-现代检测技术及仪表-许秀-清华大学出版社
2.3 参数检测基本概念
1. 开环型检测与闭环型检测 开环型检测系统一般由传感器、信号放大器、转换电
路、显示器等串联组成，进入仪表的信息和变换只沿一个 方向传递。
闭环型（反馈型）检测系统信息传递有两个通道，一 个是正向通道，另一个是反馈（反向）通道。正向通道中 的变换器通常是将被测信号转换成电信号，反向通道的反 向变换器则将电信号转换成非电信号。平衡式仪表及检测 系统一般采用这种伺服机构。
由于系统误差的存在，当把被测物与标准比较物的主 次或先后顺序置换过来时，可以排除测量过程中因顺序所 造成的误差影响。 8. 能量变换与能量控制型检测元件 9. 主动探索与信息反馈型检测
2.4 检测系统模型与结构
检测系统的基本功能可总结为信号转换与信号选 择、基准保持与比较和显示与操作三大部分。测量是把 被测量与同种类单位量进行比较，以数值表示被测量大 小的过程，因此，检测仪表中必须具有基准保持部分。 2.4.1 信号转换模型与信号选择性 1. 信号转换的数学模型 2. 信号选择性
第2章 检测方法及技术
2.1 参数检测过程 2.2 参数检测方法 2.3 参数检测基本概念 2.4 检测系统模型与结构 2.5 提高检测精度的方法 2.6 多元化检测技术
2.1 参数检测过程
一般来说，检测的过程就是用敏感元件将被测参数的信 息转换成另一种形式的信息，通过显示或其他形式被人们所 认识。
2.5.2 频域信号选择方法 1. 滤波放大与调频放大方法 2. 陷波放大方法 3. 锁定放大方法
2.6 多元化检测技术
信号转换是检测系统的最前端部分，在复杂的检测系统 中，往往是检测信号里已包含了所需要的信息，但并不能直 接反映所需要的信息。而且在检测精度要求高的情况下，作 为信号转换的传感器往往不止一个。使用多个传感器或不同 类型的传感器群，实现高度智能检测功能，是检测技术发展 的必然趋势。
化工自动化及仪表电子教案过程参数的检测与仪表
第二章过程参数的检测与仪表教学要求：掌握检测仪表的基本性能指标（精度等级、变差、灵敏度等）掌握压力的检测方法（液柱测压法、弹性变形法、电测压法）学会正确选用压力计掌握应用静压原理测量液位和差压变送器测量液位时的零点迁移差压式流量计测量原理，常用节流元件，转子流量计结构、测量原理掌握容积式流量计（腰轮流量计）结构、工作原理、使用场合掌握应用热电效应测温原理掌握补偿导线的选用掌握冷端温度补偿的四种方法；了解热电偶结构，分类重点：弹性变形法、电测压法压力计选用应用差压变送器测量液位的零点迁移问题补偿导线的选用和冷端温度补偿难点：确定精度等级，压电式测量原理应用差压变送器测量液位的零点迁移问题第三导体定理电桥补偿法§2.1 概述一、检测过程及误差1．检测过程检测过程的实质在于被测参数都要经过能量形式的一次或多次转换，最后得到便于测量的信号形式，然后与相应的测量单位进行比较，由指针位移或数字形式显示出来。
检测误差误差-------测量值和真实值之间的差值误差产生的原因：选用的仪表精确度有限，实验手段不够完善、环境中存在各种干扰因素，以及检测技术水平的限制等原因，根据误差的性质及产生的原因，误差分为三类。
（1）系统误差------------在同一测量条件下，对同一被测参数进行多次重复测量时，误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化特点：有一定规律的，一般可通过实验或分析的方法找出其规律和影响因素，引入相应的校正补偿措施，便可以消除或大大减小。
误差产生的原因：系统误差主要是由于检测仪表本身的不完善、检测中使用仪表的方法不正确以及测量者固有的不良习惯等引起的。
（2）疏忽误差------------明显地歪曲测量结果的误差，又称粗差，特点：无任何规律可循。
误差产生的原因：引起的原因主要是由于操作者的粗心（如读错、算错数据等）、不正确操作、实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙测试等原因所造成的。
剂量检测仪表使用管理制度
剂量检测仪表使用管理制度第一章总则为规范剂量检测仪表的使用，确保安全、有效、准确的检测结果，保护操作人员和环境的安全与健康，特制定本管理制度。
第二章适用范围本管理制度适用于所有单位内使用剂量检测仪表的操作人员，包括但不限于医院、科研机构、工矿企业等。
第三章仪器设备的管理1. 仪器设备的购置应符合国家标准要求，采购单位应保留购买发票和保修卡，设备应安装在干燥通风处，并定期进行维护和保养。
2. 使用单位应每日对仪器设备进行检查，确认各个部位是否正常运转，并定期进行标定，确保测量结果的准确性。
3. 不得随意拆卸仪器设备，并应遵循正确的操作流程，以免造成设备损坏或使用不当。
第四章操作人员的管理1. 使用单位应对操作人员进行专业培训，使其熟悉仪器设备的使用方法和操作流程，并提供必要的安全防护装备。
2. 操作人员应定期参加相关培训，提升自身的技术水平和操作技能，确保操作规范和结果准确。
3. 操作人员应具备一定的职业健康知识和安全意识，经常检查个人剂量监测结果，及时处理异常情况。
第五章使用规范1. 使用单位应建立详细的操作流程，规范使用仪器设备的步骤，包括准备工作、操作要求、数据记录、结果分析等。
2. 在使用过程中，应避免轻率操作，注意安全防护，确保操作人员的安全和仪器设备的正常运转。
3. 检测结果应及时记录和备份，确保数据的准确性和可追溯性，避免遗失或篡改。
第六章维护和保养1. 使用单位应制定仪器设备的定期维护计划，包括清洁、校准、检查、维修等，确保设备的正常运转和使用寿命。
2. 维护和保养应由专业人员进行，严格遵循维护规程和操作指南，确保维护质量和效果。
3. 维护记录应及时填写并保存，包括维护时间、内容、人员等信息，以备查阅和追溯。
第七章应急处理1. 使用单位应建立仪器设备的故障处理机制，对常见故障和突发情况制定相应的处理方案，及时处理和解决。
2. 在发生重大安全事故或设备损坏时，使用单位应立即通知有关部门进行处理和调查，及时补救措施，防止事态扩大。
第2章仪器科学与技术学科基础
第第2 2章章仪仪器器科仪学表与基技础术学科基础
静态测量与动态测量
⑴静态测量
测量时被测件表面与测量器具测头处于静止状态。 例如用外径千分尺测量轴径、用齿距仪测量齿轮齿距等。
⑵动态测量
测量时被测零件表面与测量器具测头处于相对运动 状态，或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状 态，它能反映生产过程中被测参数的变化过程。例如用 激光比长仪测量精密线纹尺，用电动轮廓仪测量表面粗 糙度等。
接地与同类标准量进行比较，取得用数值和单位共同表示的测 量结果。
测量结果＝{测量数值}测量单位，x即：{x} x0
（2）测量结果表示：
第第2 2章章仪仪器器科仪学表与基技础术学科基础
1、测量过程
2).测量过程
1．能量形式的一次或多次转换过程。
2．将被测参数与相应的测量单位进行比较的过程
• 测量的第一过程是指能量的形式进行一次或多次转换的过 程。在这一过程中，一般包含四个环节。即：一次敏感元 件的感受过程，能量变换过程，信息处理过程和信号传输 过程。
I1 R1
` K2
得：
D
R0 B
Rx
R1 R2 Rx R0 则
E
K1
电桥平衡条件
第第2 2章章仪仪器器科仪学表与基技础术学科基础
单项测量与综合测量
⑴单项测量
单独地、彼此没有联系地测量零件的单项参数。如分 别测量齿轮的齿厚、齿形、齿距等。这种方法一般用于量 规的检定、工序间的测量，或为了工艺分析、调整机床等 目的。
第第2 2章章仪仪器器科仪学表与基技础术学科基础 接触式测量
第第2 2章章仪仪器器科仪学表与基技础术学科基础
化工仪表自动化基础知识
④节流装置应正确安装。
⑤接至差压变送器的差压应该与节流装置前后差压相一致，这就需要正确安装 压信号管路。（如后面图示）
(2)靶式流量计F≈K*Q
(3)转子流量计
转子流量计示意图
靶式流量计示意图
(4)涡轮流量计
(5)电磁流量计
电磁流量计工作原理图
涡轮流量计示意图
(6)旋涡流量计q=f/k (7)超声波流量计∆t≈2Lv/c2
电容式压力传感 器示意图 压电式压力传感器结构示意图
DTC二O .流量检测及仪表
分类 1、速度式流量计（差压式流量计、转子式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、堰 式流量计） 2、容量式流量计（椭圆齿轮流量计（罗茨）、活塞式流量计） 3、质量流量计 4、热导式流量计
（1）、速度式流量计 （1）节流装置—包括孔板、喷嘴和文丘管 Q=K*Sqr(∆P)
过程参数仪表位号的字母代号如下：
字母
A B C D E F G H I J K L M N P Q R S T U V W
第一位字母 被测变量或初始变量
分析 喷嘴火焰 电导率 密度或重度 电压（电动势） 流量 尺度（尺寸） 手动 电流 功率 时间或时间程序 物位 水份或湿度 浓度 压力或真空 数量或件数 放射性 速度或频率 温度 多变量 拈度 重量或力
2、常用压力检测仪表
（1）弹性式压力表
①膜片
②波纹管波纹管
③弹簧管弹簧管
平薄膜 波纹膜 波纹管 单圈弹簧管 多圈弹簧管
(2)压力传感器
①应变片式压力传感 器 ②压电式压力传感器 ③压阻式压力传感器 ④电容式压力传感器 ⑤集成式压力传感器
箔式应变片
弹簧管压力表
压阻式集成传感器 检测元件示意图
化工仪表检测技术第2章压力检测
第二节
弹性式压力计
定义
弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件， 在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后 产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。 具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢 固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的 精度等优点。 可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力。
优点
11
第二节 弹性式压力计
2
概述
在化工生产中, 压力是指由气体或液体均匀垂直地 作用于单位面积上的力。
在工业生产过程中,压力往往是重要的操作参数之一。 压力的检测与控制,对保证生产过程正常进行,达到 高产、优质、低消耗和安全是十分重要的。
3
第一节
压力单位及测压仪表
一. 压力的单位及压力的表示方法
F S 式中，p表示压力；F表示垂直作用力；S表示受力面积。 p
23
第四节 智能式变送器
③具有温度、静压的自动补偿功能,在检测温度时,可 对非线性进行自动校正。
④具有数字、模拟两种输出方式,能够实现双向数据通 讯,可以与现场总线网络和上位计算机相连。 ⑤可以进行远程通讯,通过现场通讯器,使变送器具有 自修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功 能,简化了调整、校准与维护过程,使维护和使用都 十分方便。
8
第一节 压力单位及测压仪表
2.弹性式压力计 它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。
弹簧管压力计
x x 波纹管压力计 x
膜式压力计
p
x
3.电气式压力计
p 平薄膜 p p 它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如 波纹膜 波纹管 单圈弹簧管 多圈弹簧管 p x
电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。 电容式 电阻式 电感式
第2章 检测仪表
5 100% 0．625%
700 100
将该表的δ 去掉“十”号与“％”号，其数 值为0.625。由于国家规定的精度等级中没有0.625 级仪表，而该仪表的误差超过了0.5级仪表所允许 的最大绝对误差。
故：这台测温仪表的精度等级为1.0级。
例2 某台测压仪表的测压范围为 0～8MPa。根据工 艺要求，测压示值的误差不允许超过±0.05 MPa， 问应如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求？ 解： 根据工艺要求，仪表的允许基本误差为：
精度等级数值越小，就表征该仪表的精确度 等级越高，也说明该仪表的精确度越高。
0.05级以上的仪表，常用来作为标准表；工 业现场用的测量仪表，其精度大多为0.5级以下。
仪表的精度等级一般用符号标志在仪表面板 上。如
4、灵敏度和分辨率 灵敏度表示指针式测量仪表对被测参数变化的敏 感程度，常以仪表输出（如指示装置的直线位移或角 位移）与引起此位移的被测参数变化量之比表示：
2．基本误差 基本误差是一种简化的相对误差，又称引用
误差或相对百分误差。定义为：
基本误差
最大绝对误差max 仪表量程
100%
而：仪表量程 = 测量上限－测量下限 仪表的基本误差表明了仪表在规定的工作条件 下测量时，允许出现的最大误差。
3．精确度（精度）
为了便于量值传递，国家规定了仪表的精确度 （精度）等级系列。 如0.5级，1.0级，1.5级等。
2.2.1温度检测方法
一般利用物体的某些物理性质随温度变化的特 性来感知、测量温度。有
接触式测温——通过测温元件与被测物体的接 触而感知物体的温度。
非接触式测温——通过接受被测物体发出的热 辐射热来感知温度。
过程控制与自动化仪表(第3版) 第2章 思考题与习题
第2章 思考题与习题1．基本练习题（1）简述过程参数检测在过程控制中的重要意义以及传感器的基本构成。
答：1）过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、成分等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量的生产安全，并使生产过程按最优化目标进行。
要想对过程参数实行有效的控制，首先要对他们进行有效的检测，而如何实现有效的检测，则是有检测仪表来完成。
检测仪表是过程控制系统的重要组成部分，系统的控制精度首先取决与检测仪表的精度。
检测仪表的基本特性和各项性能指标又是衡量检测精度的基本要素。
2）传感器的基本构成：通常是由敏感元件、转换元件、电源及信号调理/转换电路组成。
（2）真值是如何定义的？误差有哪些表现形式？各自的意义是什么？仪表的精度与哪种误差直接有关？答：1）真值指被测物理量的真实（或客观）取值。
2）误差的各表现形式和意义为：最大绝对误差：绝对误差是指仪表的实测示值x 与真值a x 的差值，记为Δ，如式（2‐1）所示：a Δx x =- （2-1）相对误差：相对误差一般用百分数给出，记为δ，如式（2‐2）所示：aΔδ100%x =⨯（2-2） 引用误差：引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法。
它是相对仪表满量程的一种误差，一般也用百分数表示，记为γ，如式（2‐3）所示：max minΔγ100%x x =⨯- （2-3）式中，max x 仪表测量范围的上限值；min x 仪表测量范围的下限值。
基本误差：基本误差是指仪表在国家规定的标准条件下使用时所出现的误差。
附加误差 附加误差是指仪表的使用条件偏离了规定的标准条件所出现的误差。
3) 仪表的精度与最大引用误差直接有关。
（3）某台测温仪表测量的上下限为500℃~1000℃，它的最大绝对误差为±2℃，试确定该仪表的精度等级；答：根据题意可知：最大绝对误差为±2℃则精度等级%4.0%1005002±=⨯±=δ所以仪表精度等级为0.4级（4）某台测温仪表测量的上下限为100℃~1000℃，工艺要求该仪表指示值的误差不得超过±2℃，应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求？答：由题可得：仪表精度等级至少为0.001级。
检测技术及仪表课件(PPT 85张)
5. 示值 示值也称测得值、测量值或读数。它是指由测量器具给出的被测 量的量，由数值和单位两部分组成。
第二章 测量误差及其分析
6.测量误差 由测量器具测得的结果与被测量真值之间的差异称为测量误差。 实际测量中，主、客观诸多因素都将影响测量结果。例如，测量系 统不可能做到绝对精确，测量方法有些可能还不尽完善，测量人员 的操作可能不熟练或在测量中存在疏忽；此外，还有环境影响，外 界干扰等。这些因素都会导致测量误差。测量误差不可能完全消除， 只能根据需要和可能将其限制在一定范围内。 7.等精度测量和非等精度测量 短时期内，在对同一被测量进行多次测量的过程中，保持影响 测量精度的所有主、客观测量因素或条件不变，这样的测量称作等 精度测量。所谓短时期，可理解为能保证测量精度要求的时间间隔。 在同一被测量的多次重复测量中，如果影响测量精度的所有主、客 观条件全部或者部分发生了改变，则这样的测量称为非等精度测量 或不等精度测量。
第二章 测量误差及其分析
二.相对误差
相对误差又叫相对真误差，它是绝对误差与被测量的真值之比，常用 百分数表示。若用符号 表示相对误差，则
x 100 % A 0
(2-1-5)
第二章 测量误差及其分析
相对误差用来说明测量精度的高低，又可分为：
(1)实际相对误差 实际相对误差定义为
A
x
A
100 %
(2-1-6)
(2)示值相对误差
示值相对误差也叫标称相对误差，定义为
x
x
x
100 %
(2-1-7)
第二章 测量误差及其分析
差
如果测量误差不大，可用示值相对误差 x 代替实际误 A 相差较大，两者 应加以区别。 和 A ，但若 x
仪表自动化第二章习题： 压力检测
第二章 压力检测1.某台往复式压缩机的出口压力范围为25～28MPa ，测量误差不得大于1MPa 。
工艺上要求就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压力表，指出型号、精度与测量范围。
解 由于往复式压缩机的出口压力脉动较大，所以选择仪表的上限值为根据就地观察及能进行高低限报警的要求，由本章附录，可查得选用YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa 。
由于 ，故被测压力的最小值不低于满量程的1/3，这是允许的。
另外，根据测量误差的要求，可算得允许误差为所以，精度等级为1.5级的仪表完全可以满足误差要求。
至此，可以确定，选择的压力表为YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa ，精度等级为1.5级。
2. 如果某反应器最大压力为0.6MPa ，允许最大绝对误差为±0.02MPa 。
现用一台测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一台测量范围为0～1.0MPa ，准确度为1.5级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。
解：对于测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表，允许的MPap p 562282max 1=⨯=⨯=%67.1%100601=⨯316025>最大绝对误差为1.6×1.5% = 0.024(MPa)因为此数值超过了工艺上允许的最大绝对误差数值,所以是不合格的。
对于测量范围为0～1.0MPa，准确度亦为1.5级的压力表,允许的最大绝对误差为1.0×1.5% = 0.015(MPa)因为此数值小于工艺上允许的最大绝对误差,故符合对测量准确度的要求,可以采用。
该例说明了选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值是不适宜的。
3. 工业压力计按敏感元件通常可以分为哪几种类型？试简述各种压力计的工作原理。
液柱式压力计、活塞式压力计；弹性式压力计：弹簧管式、薄膜式、波纹管式；电气式压力计：应变式、压电电阻式、电感式、电容式、霍尔式4. 试述压力计选型的主要内容及安装注意事项。
自动化仪表基础知识
显示仪表
生产过程
检测仪表
执行器
调节仪表
如图G： 检测仪表： 测量某些工艺参数如压力、温度、电压、频率、振动等。 显示仪表：指针式、数字式记录仪、工业电视、图象显示器 集中控制装置：包括巡回调节仪、程序控制仪、可编程序调节器、可编程序控制器 调节仪表根据需要对信号进行运算如放大、积分、微分等，也包括各种气动、电动调节器及用来代替调节器的微处理机。 执行器：接受调节系统的来的信号或直接来自操作人员的指令，对生产过程进行操作和控制。包括各种电、液、气动执行机构和调节阀、开关等。
怎样选择压力表的测量上限 压力表低于1/3量程部分，精度较低，不宜使用。 选择压力表的测量上限时，一般应大于最高使用压力的1/3，目的是为了保证压力表安全可靠地工作，维护其使用寿命。 选择使用范围时，最高不得超过刻度盘满刻度的3/4。选用标尺全量程的1/3-2/3之间为宜，因为这一使用范围，准确程度较高，又适合平稳、波动两种负荷下兼可使用。
四、温度仪表安装注意事项
1、温度一次点的安装位置应选在介质温度变化灵敏且具有代表性的地方，不宜选在阀门、焊缝等阻力部件的附近和介质流束呈死角处。 就地指示温度计要安装在便于观察的地方。 热电偶安装地点应远离磁场。 温度一次部件若安装在管道的拐弯处或倾斜安装，应逆着流向。 双金属温度计在≤DN50管道或热电阻、热电偶在≤DN70的管道上安装时，要加装扩大管。扩大管要按标准图制作。 压力式温度计的温包必须全部浸入被测介质中。
常用温度计的种类
0-3500 200-2000
光学探测 热电探测
红外线
400-2000 700-3000 900-1700
辐射式 光学式 比色式
辐射式
非接触式 测温仪表
检测与仪表课程设计
检测与仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解检测与仪表的基本概念，掌握常用传感器的原理、特性及应用场景。
2. 学生能够描述各种仪表的工作原理，了解其使用方法和操作步骤。
3. 学生掌握检测系统的基本构成，了解信号处理、数据传输和显示等方面的知识。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析实际检测问题，选择合适的传感器和仪表。
2. 学生具备使用检测仪表进行数据采集、处理和分析的能力，能够解决简单的实际问题。
3. 学生能够根据检测需求，设计简单的检测系统，并进行初步的调试和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对检测与仪表学科的兴趣，激发他们探索科学技术的热情。
2. 培养学生严谨、细致的学习态度，使他们具备良好的实验操作习惯。
3. 培养学生的团队协作意识，提高他们沟通、交流和解决问题的能力。
课程性质分析：本课程属于工程技术类课程，注重理论与实践相结合，强调学生的动手能力和实际应用。
学生特点分析：学生为初中生，具有一定的物理知识基础，对新技术和新事物充满好奇，但可能缺乏实际操作经验。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高他们的实践操作能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际检测问题中，培养他们的工程技术素养。
二、教学内容1. 传感器原理与应用- 介绍传感器的基本概念、分类和工作原理。
- 着重讲解力、热、光、磁等常见传感器的工作原理和特性。
- 分析传感器在实际检测中的应用场景。
2. 检测仪表基础- 概述仪表的分类、结构及工作原理。
- 详细介绍压力表、温度计、流量计等常用仪表的原理和使用方法。
3. 检测系统组成与设计- 介绍检测系统的基本构成，包括传感器、信号处理、数据传输和显示等。
- 指导学生设计简单的检测系统，并进行实验操作和调试。
4. 实践操作与案例分析- 组织学生进行实际操作，如使用传感器和仪表进行数据采集、处理和分析。
- 分析典型案例，使学生了解检测技术在工业、医疗、环保等领域的应用。
检测仪表课程设计
检测仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解检测仪表的基本概念，掌握不同类型的检测仪表的工作原理及特点；2. 掌握检测仪表在工程和日常生活中的应用，了解其重要性和作用；3. 掌握检测仪表的安装、调试、校准及维护方法，提高实际操作能力。
技能目标：1. 学会使用检测仪表进行数据采集、处理和分析，培养实际操作技能；2. 能够根据实际需求选择合适的检测仪表，并正确进行安装、调试和校准；3. 培养学生解决实际问题时运用检测仪表的能力，提高问题分析和解决能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对检测仪表的兴趣，激发学习热情，养成主动探索和积极实践的良好习惯；2. 增强学生的团队合作意识，培养在团队中相互协作、共同解决问题的能力；3. 提高学生对检测仪表在工程和日常生活中的责任感，培养安全、环保意识。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论知识与实际操作相结合。
学生特点：学生具备一定的物理知识和动手能力，对新鲜事物充满好奇。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，充分调动学生的主观能动性，提高学生的实践能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 检测仪表的基本概念与分类- 了解仪表的定义、功能及分类；- 熟悉各类检测仪表（如压力仪表、温度仪表、流量仪表等）的工作原理及特点。
2. 检测仪表的应用领域- 掌握检测仪表在工业、农业、环保等领域的应用；- 分析检测仪表在现代社会中的重要作用。
3. 检测仪表的安装、调试与校准- 学习仪表的安装方法、技巧及注意事项；- 掌握仪表调试、校准的基本步骤和操作要求。
4. 检测仪表的维护与故障排除- 了解检测仪表的日常维护方法，提高仪表使用寿命；- 学习故障排除方法，培养解决实际问题的能力。
5. 数据采集、处理与分析- 学习使用检测仪表进行数据采集的技巧；- 掌握数据处理的常用方法，学会数据分析的基本步骤。
教学内容安排与进度：第一周：检测仪表的基本概念与分类；第二周：检测仪表的应用领域；第三周：检测仪表的安装、调试与校准；第四周：检测仪表的维护与故障排除；第五周：数据采集、处理与分析。
过程控制系统与仪表
一、简答题1、控制系统具有哪些特点？答：（1）控制对象复杂、控制要求多样；（2）控制方案丰富；（3）控制多属慢过程参数控制；（4）定值控制是过程控制的一种主要控制形式；（5）过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成。
2、为什么常采用阶跃信号作为输入？答：对于一个稳定的控制系统（所有正常工作的反馈控制系统都是稳定系统），要求分析其稳定性、准确性和快速性，就需要对系统的过渡过程进行分析研究。
为了简化分析，在保证系统安全的条件下，只对一些典型的扰动形式引起的过渡过程进行分析，其中最常用的是阶跃输入。
阶跃输入形式简单、容易产生，便于分析、计算和进行试验。
3、什么是零点迁移？什么情况下零点迁移？答：（1）抵消固定压差实现零点对齐的措施称为“零点迁移”。
（2）零点迁移其实质是改变测量仪表的零点，同事改变了测量范围的上、下限。
如果固定压差为负则需负迁移，如果固定压差为正则需正迁移。
4、控制仪表的发展有哪些阶段？答：第一阶段为基地式控制仪表；第二阶段为单元组合式控制仪表；第三阶段为以微处理器为中心的控制仪表。
5、基本控制规律是什么？有哪些基本控制？各自有什么特点？为什么积分控制、微分控制不能单独使用？答：（1）基本控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。
（2）比例控制（P）、比例积分控制（PI）、比例微分控制。
（3）①控制器的比例度P越小，它的放大倍数Kp越大，它将偏差放大的能力越强、控制力也越强，反之亦然；存在余差是比例控制的缺点。
②积分时间T I越小，积分作用越强，反之积分之间T I越弱；积分控制器组成控制系统可以达到无余差。
③T D为微分时间常数，T D越大，微分作用越强，T D等于零时，微分作用消失；微分的特点是能起到超前控制的作用。
（4）①积分作用输出信号的变化速度与偏差e及1/T I成正比，但其控制作用是随着时间累计才逐渐增强的，控制动作缓慢，控制不及时，因此积分作用一般不单独使用，常常把比例与积分组合使用。
过程仪表基础知识
三、仪表位号的表示方法
1、仪表位号的组成
举例 PDT-2120 P—代表压力 D—代表差压 T—代表传送或变送器
2、被测变量和仪表功能的字母代 号
第二章、温度测量仪表
第一节 热量传递的方式 本节的主要内容 一、热传导 二、对流传热 三、辐射传热
传热是极普遍的过程：
凡是有温差存在的地方，就必然有热量传递。
在环境工程中，很多过程涉及加热和冷却： 对水或污泥进行加热； 对管道及反应器进行保温以减少系统的热量散失；
在冷却操作中移出热量。 环境工程中涉及的传热过程主要有两种情况：
强化传热过程，如各种热交换设备中的传热； 削弱传热过程，如对设备和管道的保温，以减少热量损失。
传热速率问题
根据传热机理的不同，热的传递主要有三种方式： 热传导
缺点
容易破损、读数麻烦、一般只 能现场指示 ,不能记录与远传 精度低、不能离开测量点测量 , 量程与使用范围均有限
使用范围／℃
-100～100（150）有机液体 0 ～350（-30 ～ 650）水银 0 ～300（-50 ～ 600）
压力式温 度计
精度低、测量距离较远时 ,仪表 结构简单、不怕震动、具有 防爆性、价格低廉、能记录、 的滞后性较大、一般离开测量点 不超过 10米 报警与自控 测量精度高 ,便于远距离、多 点、集中测量和自动控制 结构复杂、不能测量高温 ,由于 体积大 ,测点温度较困难
电阻温度 计
热电偶温 度计
测温范围广 ,精度高 ,便于远 距离、多点、集中测量和自 动控制
需冷端温度补偿 ,在低温段测量 精度较低
非接 触式 测温 仪表
光学高温 计
(3)简述辐射传热的过程及其特点。
(4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空 气处于流动状态。
过程控制(第二版)第二章
被控量的变化往往是不振荡的、单调的、 有滞后和大惯性的。 有自衡能力的过程为自衡过程，无自衡能 力的过程为无自衡过程
3. 建立数学模型的目的
设计过程控制系统和整定调节器参数
数 学模型是系统分析与设计的主要依据，是调节器 参数整定的基础。 指导设计生产工艺设备 对生产过程数学模型 进行分析与仿真，可确定有关因素对被控过程动 态特性的影响，有利于对生产设备的合理设计。 进行仿真试验研究 根据数学模型通过计算机进 行仿真试验，节省系统设计的时间与经费。 培训运行操作人员 建立复杂生产过程的数学模 型和模拟系统，对操作人员进行培训，方便、安 全和经济。
返回本节
（二）自动化仪表的性能指标
精度等级
绝对误差的最大值 （x x0 ) max 100% 100% 仪表量程 ab
仪表精度
过程检测控制仪表精度等级有0.005、0.02、0.05、 0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等
灵敏度：仪表指针的线位移或角位移与引起位移
本节重点
掌握过程数学模型的特点； 掌握常用机理建模方法； 掌握二阶以下的阶跃响应曲线建模方法； 详细方法请参见过程辨识与参数估计课程。
第二节 过程变量检测及变送
过程变量检测主要是指连续生产过程中的温度、 压力、流量、液位、和成分等参数的测量 过程变量的准确测量可以及时了解工艺设备的 运行工况；为操作人员提供操作依据；为自动 化装置提供测量信号。 仪表组成： 传感器—与被控介质相接触 中间环节—将传感器检测信号加以转换和传送； 显示器---将转换的物理量用仪表加以显示。
自动检测技术及仪表-课后作业
努力学习，不断求新 没有终生的专业，只有终生的学习
谢谢观看
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演讲人姓名
天生我才必有用
第四讲Βιβλιοθήκη 试述温度测量方法及仪表的种类；并指出它们各自的特点。 温度测量系统的构成方案有哪些，如何考虑系统的设计方案。 常用测温元件有哪几种？如何选用。简述测温元件的安装基本要求。 测温传感器与温度变送器、温度显示仪表是如何连接的。有哪些方法。注意什么。 工业上常用的标准热电偶、热电阻有哪些？它们各自什么特点。 热电偶补偿导线的作用是什么？在选择使用时需要注意哪些问题？有分度号为S、K的两支热电偶测温，试选用其补偿导线。 采用热电偶测温度时为何需要进行冷端温度补偿？其主要有哪几种方法？试述电桥补偿方法的基本原理。 采用分度号为K的热电偶测量炉温为800℃时，其冷端温度为0℃，试求其热电势E（t,t0）？ 若用铂铑30-铂铑6热电偶测量某介质的温度，测得的电动势为5.016mV，此时热电偶冷端温度为40℃，试求该介质的实际温度为多少？ 已知热电偶的分度号为K，工作时的冷端温度为30℃，测得的热电势为38.5mV，求工作端的温度是多少。如果热电偶的分度号为E，其他条件不变，那么工作端的温度又是多少？
《自动检测技术及仪表》
课后作业
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作业说明
此作业为课后作业，以补充教材习题内容；
杨桦
及仪表
每一章节后都注明作业题号，也可根据自己的兴趣更换部分作业完成。
此作业可作为复习之用，以便总结学习内容；
自动检测技术
目录
第一章：绪论
第二章：检测仪表系统的构成原理
第三章：测量误差及仪表的性能指标
第三章：测量误差及仪表的性能指标
本章节应完成的作业如下： 1、教材P69第12题； 2、以上题目中的第4、5、6、7题。
1检测仪表基本知识
检测仪表的品质指标
举例
例3 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，校验该表时 得到的最大绝对误差为±4℃，试确定该仪表的相对百分误 差与准确度等级。
解 该仪表的相对百分误差为
4 10 % 00.8%
70 2 000
如果将该仪表的δ去掉“±பைடு நூலகம்号与“％”号，其数值为 0.8。由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，同时，该 仪表的误差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这 台测温仪表的精度等级为1.0级。
2020/3/28
★ 测量方法---按照测量方式分类
1、直接测量
用标定的仪器、仪表进行测量，从而直接测得待测量的数值 优点：测量过程简单迅速。 缺点：测量精度不高。
2、间接测量 被测量本身不易直接测量，但可以通过与被测量有一定有关系 的其他量（一个或几个），来求出被测量的数值。 例如测量某固体的密度时，可以通过称重、量出其几何尺 寸，计算出体积，再计算密度。
标尺 x x 标 上 0 尺 限 1 下 值 % 0 0 限 Sx p 1值 % 00
δ——引用误差 SP ——仪表量程
■ 最大引用误差(满度误差)—用于确定仪表的精度
m a x X Y m a x 1 0 0 % , Y Y m a x Y m in
2020/3/28
概述
4、按误差出现的原因分类
温度计、标准仪器、测试带（语音、图象） （4）、标称值 测量器具上所标定的数值。灯泡：220V100W 标称值并不一定等于他的真值或实际值
（5）、示值/测量值(X) 由测量器具指示的被测量的值。
2020/3/28
3、误差的表示方法
绝对误差
绝对误差指仪表指示值与被测参数真值之间的 差值，即
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t eAB( t ) =
e
NB( t )
NA( t )、 NB( t ) —自由电子密度； e —单位电荷
过程控制系统与仪表 第2章
2、温差电势 t0
对于同一金属A（或B），
其两端温度不同，自由电子所
具有的动能不同，也会产生相
A
B
应的电势，称为温差电势。 热电势由两部分组成：接触 电势和温差电势。但温差电势 值远小于接触电势，常忽略不
为0.1℃，即该表的分辨力为0.1℃ 。
过程控制系统与仪表 第2章
y 5、 变差 在外界条件不变的情况下，同 一仪表对被测量进行往返测量时 （正行程和反行程），产生的最大 差值与测量范围之比称为变差。 O
∆ymax
xmin
xmax
x
变差 =
正反行程最大差值 量程
×100%
造成变差的原因: 传动机构间存在的间隙和摩 擦力; 弹性元件的弹性滞后等。
过程控制系统与仪表 第2章
1. 绝对误差 检测仪表的指示值X与被测量真值X t之间存在 的差值称为绝对误差Δ。表示为： Δ= X－X t
由于真值是无法得到的理论值。实际计算时， 可用精确度较高的标准表所测得的标准值X0代替真 值X t，表示为：
Δ= X－X 0 仪表在其标尺范围内各点读数的绝对误差中最 大的绝对误差称为最大绝对误差Δmax。
3．精确度（精度） 为了便于量值传递，国家规定了仪表的精确度 （精度）等级系列。 如0.5级，1.0级，1.5级等。
仪表精度的确定方法：将仪表的基本误差去掉 “±”号及“％”号，套入规定的仪表精度等级系 列。 例如某台仪表的基本误差为±1.0％，则确认该 表的精确度等级符合1.0级；如果某台仪表的基本误 差为±1.3％，则该表的精确度等级符合1.5级。
用压力表 指示温度。
过程控制系统与仪表 第2章
3、热电偶温度计
利用物体的热电性质测温。 4、热电阻温度计 利用金属电阻值或半导体电阻值随温度变化的性 质测温。
5、半导体温度计
利用半导体PN结的结电压随温度变化的特性， 通过测量感温器元件（结）电压变化来测量温度。 非接触式测温的具体方法有：
过程控制系统与仪表 第2章
过程控制系统与仪表 第2章
目前，我国生产的仪表常用的精确度等级有
0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，
2.5等。 精度等级数值越小，就表征该仪表的精确度 等级越高，也说明该仪表的精确度越高。 0.05级以上的仪表，常用来作为标准表；工
业现场用的测量仪表，其精度大多为0.5级以下。
远传。一般用于测量500～1600℃之间的温度。 2.2.2.1 热电偶的测温原理 将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路， 若两个连接点温度不同，回路中会产生电势。此 电势称为热电势。
过程控制系统与仪表 第2章
冷端
t0
A
B
热端
1、接触电势 当不同导体A、B接触时，两边 的自由电子密度不同，在交界面上 产生电子的相互扩散，致使在接触 处产生接触电势。 其大小取决于两种材料的种类 和接触点的温度。
测量仪表
因为热电偶在使用 时，总要将热电偶回路 打开，接入测量仪表， 即插入第三种导体。
过程控制系统与仪表 第2章
设将热电偶AB一端打开，接入第三种导体C
有
当
EABC (t，t0)=eAB(t)+ eBC(t0)+ eCA(t0)
t = t0 时
C
有
即
eAB(t0)+ eBC(t0)+ eCA(t0)= 0
t
计。
过程控制系统与仪表 第2章
3、回路总电势
热电偶回路总电势由接触电势和温差电势叠加 而成，称热电势。由于温差电势很小，热电势基本 由接触电势构成： EAB （t，t0）= e AB （t）- e AB（t0）
此计算式中，有的常数很难确定，无法实用。 实际中用实测标定。但从上述公式可以得出基本结 论： 对于确定的热电偶，热电势只与热端和冷端温 度有关。当冷端温度固定时， E（t，t0）是热端温度 t 的单值函数。
过程控制系统与仪表 第2章
例1 某台测温仪表的测温范围为 －100～700℃， 校验该表时测得全量程内最大绝对误差为＋5℃， 试确定该仪表的精度等级。 解： 该仪表的基本误差为：
5 100% 0． 625% 700 100
将该表的δ 去掉“十”号与“％”号，其数 值为0.625。由于国家规定的精度等级中没有0.625 级仪表，而该仪表的误差超过了0.5级仪表所允许 的最大绝对误差。 故：这台测温仪表的精度等级为1.0级。
过程控制系统与仪表 第2章
6、响应时间
当用仪表对被测量进行测量时，被测量突然变 化以后，仪表指示值总是要经过一段时间后才能准确 地显示出来。这段时间称为响应时间。 响应时间的计算： 从输入一个阶跃信号 开始，到仪表的输出信号 （即指示值）变化到新稳 态值的95％所用的时间。
x
y
tp t
以上是检测仪表常用的性能指标。
t0=0℃，E/mV
70 2.850 6.939 10.969 15.132 19.363 23.624 27.867 32.042 36.121 40.096 43.968 47.726 51.344 80 3.266 7.338 11.381 15.552 19.788 24.050 28.288 32.455 36.524 40.488 44.349 48.059 51.697 90 3.681 7.737 11.793 15.974 20.214 24.476 28.709 32.866 36.925 40.897 44.729 48.462 52.049
2.2.2.2 热电偶的基本定律 1、均质导体定律
由一种均质导体或半导体组成的闭合回路中， 不论其截面和长度如何，以及沿长度方向上各处的 温度分布如何，都不能产生热电势。
因此，热电偶必须由两种不同材料的均质导体 或半导体组成。但其截面和长度不限。
过程控制系统与仪表 第2章
2、中间导体定律
在热电偶回路中接入另一种中间导体后，只要 中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶 回路的热电势没有影响。
过程控制系统与仪表 第2章
第2章 检测仪表
要控制一个生产过程，首先必须实时检测生产 过程中的有关参数。例如温度、压力、流量、液位 等。用来检测这些参数的工具称为检测仪表，其中 包括测量指示仪表及将被测参数转换成标准信号输 出的测量变送器。 2.1检测仪表的基本技术指标 检测仪表种类繁多，但目的都是快速、准确地 测量某种物理量。因此，对于检测仪表的性能有一 套通用的评价指标。
过程控制系统与仪表 第2章
双金属片常用来做温度报警或控制 如图是一双金属温控器。
继电器
随着温度上升，双金属 片逐渐弯曲，当其触点接触 到固定触点时，报警灯和继 电器回路被接通。
绝缘柱
双金属片
调节螺钉
调节螺钉用来调整固定 触点的位置，以调整报警温 度。
过程控制系统与仪表 第2章
2、压力式温度计 利用封闭容器中的介质压力随 温度变化的现象来测温。 原理: 封闭容器中的液体、气 体或低沸点液体的饱和蒸汽，受热 后体积膨胀，压力增大。
13.456 13.874 17.664 18.088 21.919 22.346 26.176 26.599 30.383 30.799 34.502 34.909 38.519 38.915 42.432 42.817 46.238 46.612 49.916 50.276
过程控制系统与仪表 第2章
1、 辐射式温度计 通过测量物体热辐射功率来测量温度。 2、 红外式温度计 通过测量物体红外波段热辐射功率来测量温度。
红外线测温计 光学高温计
过程控制系统与仪表 第2章
2.2.2 热电偶
热电偶是以热电效应为原理的测温元件，能
将温度信号转换成电势信号（mV） 。
特点：结构简单、测温准确可靠、信号便于
过程控制系统与仪表 第2章
接触式测温仪表有： 1、膨胀式温度计 膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的 性质而制成的。有 液体膨胀式温度计：利用液体（水银、酒精） 受热时体积膨胀的特性测温。
电接点式 玻璃管温度计
玻璃管温度计
过程控制系统与仪表 第2章
固体膨胀式温度计：用两片线膨胀系数不同的金 属片叠焊接在一起制成双金属片。受热后，由于两金 属片的膨胀长度不同而产生弯曲。 若将双金属片制成螺旋形，当温度变化时，螺旋 的自由端便围绕着中心轴偏转，带动指针在刻度盘上 指示出相应温度值。
过程控制系统与仪表 第2章
2．基本误差 基本误差是一种简化的相对误差，又称引用 误差或相对百分误差。定义为：
最大绝对误差 max 基本误差 100% 仪表量程
而：仪表量程 = 测量上限－测量下限 仪表的基本误差表明了仪表在规定的工作条件 下测量时，允许出现的最大误差。
过程控制系统与仪表 第2章
eBC(t0)+e CA(t0)= －e AB(t0)
t0
A
t0
B
则 EABC (t，t0)= e AB(t) － e AB(t0)
t
由此可知，只要接入第三种导体的两个连接点温 度相等，它的接入对回路电势毫无影响。这一结 论可以推广至接入多种导体。
过程控制系统与仪表 第2章
镍铬—镍硅热电偶分度表（简表）
分度号 K
t/℃ 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 00 0.000 4.095 8.137 12.207 16.395 20.640 24.902 29.128 33.277 37.325 41.269 45.108 48.828 52.398 10 0.397 4.508 8.537 12.632 16.818 21.066 25.327 29.547 33.686 37.724 41.657 45.486 49.192 20 0.798 4.919 8.938 13.039 17.241 21.493 25.751 29.965 34.095 38.122 42.045 45.863 49.555 30 1.203 5.327 9.341 40 1.611 5.733 9.745 50 2.022 6.137 10.151 14.292 18.513 22.772 27.022 31.214 35.314 39.310 43.202 46.985 50.633 60 2.436 6.539 10.560 14.712 18.938 23.198 27.445 31.629 35.718 39.703 43.585 47.356 50.990