自动检测技术基本概念

间接测量：通过测量与被测量有一定函数关系的参量，进而由计算 获得被测量
如测导线的导电率ρ的测量：
4l
d 2R
组合测量：为了同时确定多个未知量，将各个未知量组合成不同的 函数形式，用直接测量或间接测量方法获得一组数据， 通过解方程组来求得被测量的方法。
1.1.2.3 偏差法、零位法和微差法
偏差法：利用测量仪表的指针相对于刻度的偏差位移直接表示 测量的数值
⑵ 准确度等级
准确度等级也叫精度等级。仪表的精度等级按国家规定的允许 误差的大小划分为若干等级 。 我国自动化仪表准确度等级： 0.005、0.02、0.05、0.1、0.2（标准仪表） 0.5、1.0、1.5、2.5、4.0（工业仪表）
实例：某压力表的量程为10MPa，测量值的允许误差为0.03MPa， 求仪表的准确度等级。
1.2 测量误差及处理方法
误差概念、分类、分析与处理方法
1.3 测量不确定度的评定(不讲)
1.1 过程检测的基本概念
1.1.1 检测
测量：以确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作 检测：是意义更为广泛的测量，检测=测量+信号检出（极为重要） 检测过程：信息提取、信号转换存储与传输、显示记录、分析处理 检测技术：检测方法、检测结构、检测信号处理 —— 综合性技术
过温压流物
过自自
程度力量位 显程动动
检检检检检 示控控控
测测测测测 仪制制制
基仪仪仪仪 表概仪系
础表表表表
念表统
自动检测及控制的实际应用
1.人与机器的机能对应关系：
2.检测及控制技术在各领域的应用
丙烯冷却器的控制
换热器的控制
精馏塔的控制
反应器的控制
夜视瞄准机系统（非冷却红外传感器技术）；激光测距仪（可精确的定位目标）
变换器（transmitter）：对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理 或经A/D变换后用软件进行信号分析。
显示仪表：将测量结果显示出来，提供给观察者。有模拟显示、数字显 示和屏幕显示之分。
1.1.4 检测仪表的主要性能指标
1.1.4.1 测量范围与量程
测量范围:指在正常工作条件下，检测系统或仪表能够测量的被测量值的 总范围，测量范围用下限值至上限值来表示a～b；
1.1.5.3 其他分类方式 按仪表功能：指示仪、记录仪、积算仪等 按仪表系统的组成方式：基地式和单元组合式。 按仪表结构：开环式与 闭环式（反馈式）
1.1.6 检测技术的发展趋势
1.1.5 检测仪表的分类
1.1.5.1 按被测参数性质分类： ① 电气参数：电能、电流、电压、频率等； ② 机械参数：重量、距离、振动、缺陷检查、故障诊断等; ③ 过程参数：主要指热工参数，包括 温度、压力、流量、物位、成 份分析等。
1.1.5.2 按使用性质分类 ① 实用型：用于实际测量，包括工业用表与实验用表； ② 范 型：用于复现和保持计量单位，或用于对实用仪表进行校准 和刻度； ③ 标准型：具有更高准确度的范型仪表，用以保持和传递国家计量 标准，并用于对范型仪表的定期检定。
自动检测及控制
李忠虎
2008.08
教材
刘元扬.自动检测和过程控制(第3版).冶金工业出版社
主要参考书：
厉玉鸣.化工仪表及自动化（第四版）.化学工业出版社 潘永湘.过程控制与自动化仪表.机械工业出版社
课程内容：
本课程主要介绍工业过程参数（温度、压力、流量、 物位、成分等）的自动检测与自动控制。
具体内容如下：
iห้องสมุดไป่ตู้
f m a x 仪表量程
100%
式中，δf为线性度（又称非线性误 差）；Δfmax为校准曲线对于理论直线的 最大偏差（以仪表示值的单位计算）。
1.1.4.4 变差
变差也叫回差，是指在外界条件不变的情况下，同一台仪表对 某一参数在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程期间的 示值之差。变差反映仪表的上升曲线和下降曲线的不重合程度。
解： 0.03/10×100%=0.3%
精度等级中没有0.3级仪表 ，所以仪表的准确度等级为0.5级。
1.1.4.3 线性度
定义：仪表实测输入输出特性曲线与理想线性输入输出特性曲线 的偏离程度
理想检测系统 --- 输出与输入为比例关系：y(t)=kx(t) 实际检测系统 --- 输出与输入不是理性的线性关系
测量量程:测量范围上限a与下限b的代数差。
1.1.4.2 准确度
⑴ 定义：准确度也称精确度，是指测量结果与实际值相一致的程度，是测 量的一个基本特征。
准确度
仪表的允许误差 仪表的量程
100 %
max 100 % ab
式中，△max——仪表所允许的误差界限，即允许误差；
a和b——分别为仪表测量范围的上限值与下限值。
零位法：利用指零机构的作用，使用被测量和已知标准量两者达到平衡， 根据指零机构示值为零来确定被测量等于标准量值
微差法：偏差法和零位法的结合
1.1.3 检测仪表的组成
检测仪表由传感器、变换器和显示仪表三部分组成。
传
被
输
测
通
量
道
传 输 通 道
传感器
变换器
显示仪表
传感器（transducer）：将被测物理量(如温度) 检出并转换为电量。
1.1.2 检测的基本方法
1.1.2.1 接触测量与非接触测量
接触测量：检测元件与被测对象（或介质）直接接触，感受被 测量的作用或变化，从而获得测量信号。
非接触测量：不直接接触被测对象（或介质），而是间接感受 被测量的作用或变化达到检测目的。
1.1.2.2 直接测量、间接测量与组合测量
直接测量：直接将被测量与标准量进行比较
火箭测控（检测火箭状况、姿态、轨迹 ） 飞行器测控 （检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵） 阿波罗10（火箭部分2077个传感器；飞船部分1218个传感器） 神州飞船（ 185台（套）仪器装置）
第一章 过程检测技术基础
本章主要内容：
1.1 过程检测的基本概念
检测的概念和基本方法 检测仪表的组成、主要性能指标和分类 检测技术及仪表的发展。
产生原因：弹性元件的弹性滞后、 传动机构中的间隙、运动部件的 摩擦、磁性材料的磁滞等。
最大相对变差 x上行 x下行 max 100% A
1.1.4.5 重复性
重复性指在测量装置在同一工作环境，被测对象参量不变的 条件下，输入量按同一方向做多次（三次以上）全量程变化时， 输入输出特性曲线的一致程度。