第二章过程检测仪表.
过程参数检测及仪表第2章 误差分析及处理
按误差出现的规律，将下列误差进行分类
1、用一只电流表测量某电流，在相同条件下每隔一定时间重复 测量n次，测量数值间有一定的偏差。 2、用万用表测量电阻时，由于零点没有调整，测得的阻值始终 偏大。 3、由于仪表放置的位置问题，使观测人员只能从一个非正常角 度对指针式仪表读数，由此产生的读数误差。 4、由于仪表刻度（数值）不清楚，使用人员读错数据造成的误 差。 5、用热电偶测量温度，由于导线电阻引起的测量误差。 6、要求垂直安装的仪表，没有按照规定安装造成的测量误差。
b a c e d
t
曲线a是恒定系统误差 曲线b是线性变化系统误差 曲线c是非线性变化系统误差 曲线d是周期性变化系统误差 曲线e是复杂规律变化系统误差
再现性 --- 偏差（Deviation） 理论分析/实验验证 --- 原因和规律 --- 减少/消除
系统误差是有规律性的，因此可以 通过实验的方法或引入修正值的方 法计算修正，也可以重新调整测量 仪表的有关部件予以消除。
改变测量条件（如方向）--- 两次测量结果的误差符号相反 --- 平均值消除带有间隙特性的定值系统误差 例：千分尺 --- 空行程（刻度变化，量杆不动）--- 系统误差 正反两个方向对准标志线——不含系统误差－a， 空程引起误差－ε 顺时针 ---
d = a+ε
逆时针 --- d ' = a − ε 正确值 --- a = ( d + d ' ) / 2
第二章 测量误差的分析与处理
第一节 测量误差的概念
实验结果 --- 实验数据 --- 与其理论期望值不完全相同
1、测量误差的产生原因 （1）检测系统误差 （2）环境误差 （3）方法误差 （4）人员误差
2、测量误差的分类
计算规则-自控仪表
第十册自动化控制仪表安装工程第一章过程检测仪表一、检测仪表安装及单体调试按图纸设计均以“支”或“台（块）”为计量单位计算。
二、钢带液位计、贮罐液位称重仪、重锤探测料位计、浮标液位计现场安装以“台”为计量单位计算。
第二章过程控制仪表一、控制仪表安装及单体调试以“台”为计量单位计算。
二、组装式综合控制仪表安装及单体调试按图纸设计以“件”为计量单位计算。
三、回路系统调试以“套”为计量单位计算，并区分检测系统、调节系统和手动调节系统。
第三章集中检测装置及仪表一、集中检测装置及仪表是成套装置，安装调试以“套”为计量单位计算。
二、气象环保检测仪表以“套”为计量单位计算。
三、分析小屋及分析柜安装以“台”为计量单位计算。
四、称重装置与皮带打滑、跑偏检测以“台”为计量单位计算。
五、电子皮带秤标定以“次/套”为计量单位计算。
第四章集中监视与控制装置一、集中监视与控制装置及仪表是成套装置，安装调试以“套”为计量单位计算。
二、顺序控制装置的继电联锁保护系统应按事故接点数以“套”为计量单位计算，插件式逻辑监控装置和矩阵编程逻辑控制器按容量I/O点以“套”为计量单位计算。
三、信号报警装置中的闪光报警器按台件数计算工程量，智能闪光报警装置按组合或扩展的“报警回路”或“报警点”计算工程量；继电器箱另计安装工程量，包括检查接线。
四、数据采集和巡回报警按采集的过程输入点，以“套”为计量单位计算。
五、远动装置按过程点I/O点的数量以“套”为计量单位计算。
六、燃烧安全保护装置、火焰监视装置、漏油装置、高阻检漏装置及自动点火装置，包括现场安装和成套调试，以“套”为计量单位计算。
七、工业电视按图纸设计以“台”为计量单位计算。
第五章工业计算机安装与调试一、计算机硬件设备安装按图纸设计以“台”为计量单位计算。
二、非标准机柜按半周长以延长米为计量单位计算。
三、通用计算机安装以“套”为计量单位计算。
四、管理计算机调试按所带终端数计算调试工程量，以“台”或“套”为计量单位计算。
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。
化工自动化及仪表内容辅导课件
LT Fd C
省煤器 给水
图1-2 开环液位控制系统
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3、自动控制系统组成及方框图
研究控制系统时，为了更清楚地表示控 制系统各环节的组成、特性和相互间的信号 联系，一般都采用方框图。每个方框表示组 成系统的一个环节，两个方框间用带箭头的 线段表示信号联系，进入方框表示信号为输 入，离开表示信号为输出，输入引起输出变 化，而输出不会引起输入变化，即环节具有 单向特性。
1、自动控制系统
图1-1 加热炉温度自动控制系统
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➢目标：控制加热炉火的出口温度 ➢实现方式（过程）： （1）测量该温度 （2）将该温度与期望值（设定值）比较 （3）根据偏差调节燃料流量，目的是使得偏
差为0 ➢ 特点：
负反馈系统（设定值与测量值相减） 根据偏差调节 闭环控制
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过程特性：指当被控过程的输入变量（操纵 变量或扰动）发生变化时，其输出变量（被 控变量）随时间变化规律。 控制通道：操纵变量q(t)对被控变量c(t)的作 用途径， 干扰通道：扰动f(t)对被控变量得作用途径 研究过程特性时，两个通道都要考虑
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h(t)
h(t)
h(0) t
自衡的非振荡过程
q(t) 执行机构
扰动
f (t)
被控变量 c(t) 过程
y(t) 测量值
检测元件 变送器
图1-3 控制系统方框图
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4、分析控制系统时重要概念
➢信息概念 图1－3中的各个符号变量都是实际的物
理量，然而他们是作为信息来转换和使用的。 每个环节都有信息流入和流出。信息的流入 和流出与实际对象中物料的流入和流出不同。 从整个系统看，设定值和扰动是系统输入， 而被控变量和其他测量值是输出。
自动化控制仪表安装工程培训资料
4. 流量计校验装置旳准备、流量发生装置旳配置、设施及水源准备。
5．明渠流量计只包括仪表自身安装, 不包括堰、槽开挖, 为测量听用旳挡板、静水井、安装用支架、保护（接线）箱（盒）等安装。
工程量计算规则
一、本章仪表以“支”、“台（块）”计算工程量, 但与仪表成套旳元件、部件是仪表旳一部分, 如放大器、过滤器等不能分开另计工程量或反复计算工程量。
三、执行机构安装, 不包括所配置风门、挡板或阀旳安装。
四、所列阀门旳检查接线项目合用于蝶阀、开关阀、0型切断阀、偏心旋转阀、多通电磁阀等。
五、在工业管道上安装调整阀执行第八册《工业管道工程》对应项目, 仪表配合安装。气路控制电磁阀安装执行本册定额。仪表使用方法兰旳焊接和安装执行第八册《工业管道工程》对应项目。
二、本册定额编制旳重要技术根据有:
1. 《石油化工仪表接地设计规范》SHT3081-2023；
2. 《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493-2023；
3. 《自控安装图册》HG/T21581-2023；
4. 《自动化仪表工程施工及质量验收规范》GB50093-2023；
5. 《建设工程工程量清单计价规范》GB50500-2023；
(3)重锤探测料位计: 执行器、传感器、磁力启动器、滑轮及滑轮支架安装, 重锤、钢丝绳支持件等安装。
(4)可编程雷达液位计分为带导波管和不带导波管两种形式。整套包括导波管、天线、罐底压力传感器、温度传感器安装, 以及温压赔偿系统安装、检查、接线。
(5)钢带液位计: 变送器、平衡锤、保护罩、浮子、钢带、导向管、保护套管等安装、调整, 试漏。
2．管道上安装流量计、调整阀、电磁阀、节流装置、取源部件等, 及在管道上开孔焊接部件, 管道切断、法兰焊接、短管加拆等执行第八册《工业管道工程》对应项目。
第二章过程参数的检测方法与仪表_PPT课件
允测量 仪范 表围 允上 许 测限 的 量值 最 范 差 大 围绝 下 1对 限 0% 0误 值
第一节 概述（续）
第节 物位检测方法及仪表
一、物位检测的主要方法及分类 1. 直读式物位仪表 采用侧壁开窗口或旁通管方式， 直接显示容器中物位的高度。方法可靠、准确，但是 只能就地指示。主要用于液位检测和压力较低的场合。 2. 静压式物位仪表 基于流体静力学原理，适用于液 位检测。容器内的液面高度与液柱重量所形成的静压 力成比例关系，当被测介质密度不变时，通过测量参 考点的压力可测知液位。这类仪表有压力式、吹气式 和差压式等型式。
第三节 物位检测方法及仪表（续）
5. 核辐射式物位仪表 利用核辐射透过物料时，其强 度随物质层的厚度而变化的原理而工作的，目前应用 较多的是 射线。 6. 声波式物位仪表 由于物位的变化引起声阻抗的变 化、声波的遮断和声波反射距离的不同，测出这些变 化就可测知物位。 7. 光学式物位仪表 利用物位对光波的遮断和反射原 理工作，它利用的光源可以有普通白炽灯光或激光等。
4. 电气式压力计：电气式压力计是一种能将压力转换成 电信号进行传输及显示的仪表。
第二节 压力检测方法及仪表（续）
四、压力计的选用 1.仪表类型的选用 仪表类型的选用必须满足工艺生 产的要求。 2. 仪表测量范围的确定 仪表的测量范围是指该仪表 可按规定的精确度对被测量进行测量的范围，它是 根据操作中需要测量的参数的大小来确定。 3. 仪表精度级的选取 仪表精度是根据工艺生产上所 允许的最大测量误差来确定的。
过程检测技术及仪表智慧树知到答案章节测试2023年东北电力大学
第一章测试1.测量有多种分类方法，按照测量示指产生的状态可以分为（）。
A:等精度测量和不等精度测量B:一般测量、工业测量和精密测量C:静态测量和动态测量D:偏位法测量、平衡法测量和微差法测量答案:D2.按照误差性质不同，误差可分为（）。
A:相对误差和绝对误差B:基本误差和附件误差C:系统误差、随机误差和粗大误差D:静态误差和动态误差答案:C3.测量中，仪表零位或量程为调整好就会引起（）误差。
A:系统误差B:粗大误差C:附加误差D:随机误差答案:A4.仪表的死区是指使仪表产生可察觉相应时的最小激励值（下限处）。
（）A:错B:对答案:B5.重复性是指在不同的测量条件下测量值映在一定的准确度内的一致性。
（）A:错B:对答案:A6.仪表合格的条件是其基本误差不超过仪表的允许误差。
（）A:错B:对答案:B7.什么是测量？答案:8.绝对误差和相对误差相比，那个更能确切地反映测量的精确程度？答案:9.如何了解误差的存在是必然的？答案:10.说出仪表的基本组成？答案:11.作为用户关心的仪表性能指标有哪些？答案:12.何谓仪表的防爆性能？答案:13.仪表的防爆性能和防护性能有何不同？答案:第二章测试1.热电偶补偿导线与热电偶连接点的温度，对热电偶热电势无影响，其依据是（）。
A:标准电极定律B:均质导体定律C:中间温度定律D:中间导体定律答案:C2.用补偿导线把热电偶电势引入测温仪表，补偿导线的长度对测量影响是（）。
A:补偿导线越长，测量误差越大B:补偿导线的长短对测量误差无影响C:补偿导线越长，测量误差越小D:补偿导线越短，测量误差越大答案:B3.为使热电偶的热电势与被测温度间成单值函数关系，热电偶的冷端必须（）A:恒定B:随所测温场而变化C:随热端温度上升D:随热端温度下降答案:A4.热电偶的热端温度不变，而冷端温度升高时，热电偶的输出电势将增大。
（）A:错B:对答案:A5.在热电偶回路中插入第三、四种导体，只要插入导体的两端温度相等，且插入导体是匀质的，无论插入导体的温度分布如何，都不会影响原来热电偶热电势的大小。
第二讲机理分析法建模
运动系统的类单容过程
已知运动系统如图所示，其中F和v分别为系统 的输入与输出量，试写出动态方程。 解：由牛顿定律得 拉氏变换
dv F kv m dt
kV ( s ) msV ( s ) F ( s )
写成传递函数的形式
1 v(s) k F (s) 1 m s k
11
自衡过程与非自衡过程
自衡过程
过程在阶跃输入量作用下，平衡状态被 破坏后，无须人或仪器的干扰，依靠过 程自身能力，逐渐恢复达到另一新的平 衡状态
非自衡过程
被控过程在阶跃输入量作用下，其平衡 状态被破坏后，没有人或仪器的干预， 依靠过程自身能力，最后不能恢复其平 衡状态
12
思考：电路中 是否有类似例 子 单容过程
9
建立过程数学模型的基本方法
机理分析法：根据过程的工艺机理和已知定律，获得被 控对象的动态数学模型
概念清晰，结果可靠，无需试验 可在当生产设备还处于设计阶段就能建立其数学模型，对新设 备的研究和设计具有重要意义 对于不允许进行试验的场合，该方法是唯一可取的 通常此法只能用于简单过程的建模，对于复杂过程有局限性
前馈控制、最优控制、多变量解耦控制等更需 要有精确的过程数学模型
3
一、基本概念
被控过程：被控的生产工艺设备，如各种加热 炉、锅炉、热处理炉、贮罐、精馏塔、化学反 应器等等。 过程的数学模型：描述被控过程在输入（控制 输入，扰动输入）作用下，其状态和输出（被 控参数）变化的数学表达式。
4
（一）自衡过程建模
丹尼尔·伯努利在1726年 提出了“伯努利原理”
q2 k 流体运动方程（伯努利）： 小信号模型： 物料平衡方程：C
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
过程控制复习题
过程控制复习题第一章绪论一、填空题1、过程控制是指生产过程的自动控制，主要被控参数有；2、传统的简单过程控制系统由和两部分组成。
3、检测控制仪表包括、和。
二、简答题1、过程控制有哪些特点？2、什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？3、什么是定值控制系统？4、按照设定值形式不同，过程控制系统分哪些类？5、过程控制阶跃响应的单项性能指标有哪些？综合性能指标有哪些三、分析计算题1、会计算性能指标，书后P12 1-10题四、综合题第二章检测仪表一、填空题1、某压力表的测量范围为0-10MPa，精度等级为1.0级。
则该压力表允许的最大绝对误差是。
若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为5MPa时，标准压力计上读数为5.08MPa，则该点的绝对误差为，试问被校压力表在这一点（是/否）符合1级精度。
2、有两块直流电流表，他们的精度和量程分别为1）1.0级，0-250mA2）2.5级，0-75mA第一块表的最大绝对误差为；第二块表的最大绝对误差为；若要测量50mA 的直流电流，从准确性、经济性考虑应选择第块表。
3、某台测温仪表的测温范围-100—700C，检验该表时测得全量程内最大绝对误差为+5C，则该仪表的量程D为，该表的基本误差为，该仪表的精度等级为。
4、检测仪表的基本技术指标有哪些5、热电偶的基本定律有6、热电偶冷端温度补偿措施有、、、和。
7、常用弹性元件的形状有二、简答题1、热电偶测温原理是什么？2、椭圆齿轮流量计对介质有什么要求？3、热电阻测温有什么特点？为什么热电阻测温采用三线制接法？4、工业上常用的测温热电偶有哪几种？热电偶和仪表之间的接线，为什么要用补偿导线？三、分析计算题1、习题P70 2-52、习题P70 2-73、习题P70 2-11四、综合题第三章控制仪表一、填空题1、过程控制的基本控制有位式控制、P控制、、，在实际的比例控制器中，习惯上使用表示比例控制强弱。
2、用户根据控制需要，将程序模块用指令连接起来，就完成了编程，在数字控制系统中，这种利用标准功能模块组成系统的工作称为。
检测技术课后答案
检测技术课后答案《过程检测技术及仪表》习题参考答案第二章测量误差与数据处理1-1 测量某物体的质量8次，测量列为：，，，，，，，，试求测量列的算术平均值和标准偏差。
解：采用表格形式进行运算i 1 2 3 4 5 5 7 8 xi vi ＋－＋－－＋＋－2∑vi2＝x? s?v???g? ?in?1i?18?1 1-2 已知某仪器测量长度的标准偏差为，若用该仪器对某轴径测量1次，测量值为，试写出测量结果；若对轴径重复测量10次，测量列为，，，，，，，，，，试写出测量结果；若未知该仪器测量的标准偏差值，试写出问的测量结果。
解：取单次测量值为测量结果，xm? 已知测量列的标准偏差为测量结果的精密度参数，即???? 取置信概率p＝，按正态分布，置信因子Z＝3，测量不确定度?U??Z???3??? 测量结果写为x?xm?U???p?? 取测量值的算术平均值为测量结果，x? 测量值算术平均值的标准偏差为测量结果的精密度参数，即???x??n?? 取置信概率p＝，按正态分布，置信因子Z＝3，??测量不确定度?U??Z???3? 2-1 测量结果写为x?x?U???p?? 2 Vi 采用表格形式进行运算，计算测量值的算术平均值和测量列的标准偏差i 1 xi vi ＋＋＋＋＋－－＋＋－∑vi2＝x? 测量列的标准偏差s?? 10?1以算术平均值的标准偏差作为测量结果的精密度参数??sx?sn?? 取置信概率p=，自度γ＝10－1＝9，按t分布确定置信因子，查表得Z?t?? 测量不确定度?U??Z?????? 测量结果写为x???p?? 1-3 对某压力容器的压力进行九次等精度测量，测量列为：，，，，，，，，。
试判断，该组测量是否存在系统误差？解：采用表格形式进行数据处理。
计算算术平均值x? 用贝塞尔公式估算测量列标准偏差，得s?? 9?1残余误差校核法：n＝9，则k＝5。
2-2 ?vi?15i?，?vi?，?vi??vi????0 i?5i?1i?5959此可判断测量列无累积性系统误差。
过程仪表基础知识
举例 PDT-2120 P—代表压力 D—代表差压 T—代表传送或变送器
三、仪表位号的表示方法 1、仪表位号的组成
2、被测变量和仪表功能的字母代号
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
第二章、温度测量仪表
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。
辐射传热
通过物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程。
流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，仅发生在液体和气体中。通常认为是流体与固体壁面之间的热传递过程。
物体各部分之间无宏观运动
本节思考题
(1)什么是热传导？ (2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。 (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。 (5)若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？
过程控制(第二版)第二章
其矩形脉冲响应曲线
y*( t )=y1 ( t ) – y1 ( t – a ) y1( t )=y* ( t ) – y1 ( t – a ) 可以用分段作图法求取阶跃响应曲线。 t = 0 ~ a， y1(a )=y* ( a ) + y1(0 )
一、检测仪表的基本概念
（一）测量误差：测量结果与被测变量真值之
差
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.
1、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
x x x0
思考
χ——仪表指示值 χ0——被测量的真值
A
B
0-100℃
0-1000℃
x 1℃
2、相对误差
实际相对误差：绝对误差与被测变量的真
值之比的百分数
引用相对误差（相对百分误差）：
x x0 100% 100% x上 x下 仪表量程
最大引用相对误差：
max
max x上 x下 100%
28
25 t/min
120
0 2
6
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；
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 化装臵提供测量信号。 仪表组成： 传感器—直接感受被测变量，并将它变换成适于 测量的信号形式。（一次仪表） 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就地 指示型仪表、单元组合型仪表、数字式显示仪 表 。（二次仪表）
过程检测仪表
-0.1kPa，求该仪表的精度等级？
绝对误差 50 49.5 0.5kpa
相对误差 引用误差
第2章 过程检测仪表
主要内容
♦ 检测仪表的组成和信号标准 ♦ 过程检测仪表的接线方式
3
♦ 测量误差和精度等级 ♦ 常用的数字滤波方法 ♦ 安全防爆的基本概念 ♦ 温度、压力、流量、物位和成分检测仪表的选型和安装 ♦ 过程控制中的软测量技术
1
2.1 检测仪表组成及接线方式
f(t)
r(t) e(t)
u(t)
去掉“±”号
去掉“％” 号
仪表的准确度等级
我国仪表精度等级有：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。
级数越小，精度越高；级数越大，精度越低。
仪表的精度等级应视工艺需求而定，不能片面追求高精度。
9
2.2 测量误差及处理
EX1: 误差和精度求解I
• 应保证测量值的实时性和真实性。
• 对于存在较大干扰的信号，应从抑制干扰角度去考虑， 而不是仅仅滤波！
16
2.2 测量误差及处理
EX3: 换热器温度控制系统
F
R
E 电动 I 控制器
电-气 P 转换器
气动 Q 执行器
换热器
C
-
Z
测量变送
• 某换热器的温度控制系统方块图。系统的被控参数 为出口物料温度，要求保持在（200±20）℃，控 制参数为加热蒸汽的流量。
全国统一安装工程预算定额说明_过程检测仪表
第一章过程检测仪表说明一、本章适用范围：温度、压力、流量、差压、节流装置、物位、显示仪表安装调试。
二、本章包括以下工作内容：技术机具准备、领料、搬运、清理、清洗；取源部件的保管、提供、清洗；仪表接头安装；仪表单体调试、安装、校接线、挂位号牌；配合单机试运转、安装调试记录整理。
此外还包括如下内容：1.盘装仪表的盘修孔。
2.压力式温度计温包安装、毛细管敷设固定。
3.钢带液位计变送器、平衡锤、保护罩、浮子、钢带、导向管、保护套管安装、调整、试漏。
4.贮罐液体称重仪：钟罩安装、称重仪安装、引压管安装试压。
5.节流装置：检查椭圆度、同心度、孔板流向、正负室位置确定、环室孔板清洗、配合一次安装。
管道吹除后环室清洗和孔板安装，一次垫子制作。
6.重锤探测料位计：执行器、磁力起动器、滑轮及滑轮支架安装、重锤、钢丝绳安装。
7.浮标液位计钢丝绳、浮标、滑轮及台架安装。
8.配合在工艺管道上安装流量计和流量计转换、放大、远传、显示部分调试。
9.在工业管道上插入式安装仪表。
10.可编程雷达液位计及温压补偿系统安装、检查、接线。
11.放射性仪表放射源配合安装、放射源保护管安装、安全防护、模拟安装、配合调试。
三、不包括的内容：1.支架、支座制作安装。
2.设备开孔、焊接法兰或工业管道切断、开孔，法兰焊接、短管焊接。
3.取源部件安装、节流装置一次安装和一次垫子制作。
4.流量计校验装置的准备、配置及随机自带校验仪器仪表的台班费。
5.放射源保管和安装的特殊措施费。
四、其他：1.取源部件配合安装执行本册有关项目、如需自行安装执行第六册《工艺管道工程》相关项目。
2.与仪表成套的放大器等不能再重复计算工程量。
3.在设备上或管道上插入式安装仪表、其法兰或插座应预留或焊接完好、螺栓配备合格、齐全。
第二章过程控制仪表说明一、本章适用范围：1．电动和气动单元组合仪表：变送单元、显示单元、调节单元、计算单元、转换单元和给定单元和辅助单元仪表的安装调试。
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
《过程控制》
《过程控制》课程笔记第一章概论一、过程控制系统组成与分类1. 过程控制系统的基本组成过程控制系统主要由被控对象、控制器、执行器、检测仪表四个部分组成。
（1）被控对象：指生产过程中的各种设备、机器、容器等，它们是生产过程中需要控制的主要对象。
被控对象具有各种不同的特性，如线性、非线性、时变性等。
（2）控制器：控制器是过程控制系统的核心部分，它根据给定的控制策略，对检测仪表的信号进行处理，生成控制信号，驱动执行器动作，从而实现对被控对象的控制。
控制器的设计和选择直接影响控制效果。
（3）执行器：执行器是控制器与被控对象之间的桥梁，它接收控制器的信号，调节阀门的开度或者调节电机转速，从而实现对被控对象的控制。
执行器的响应速度和精度对控制系统的性能有很大影响。
（4）检测仪表：检测仪表用于实时测量被控对象的各项参数，如温度、压力、流量等，并将这些参数转换为电信号，传输给控制器。
检测仪表的准确性和灵敏度对控制系统的性能同样重要。
2. 过程控制系统的分类根据控制系统的结构特点，过程控制系统可以分为两大类：开环控制系统和闭环控制系统。
（1）开环控制系统：开环控制系统没有反馈环节，控制器根据给定的控制策略，直接生成控制信号，驱动执行器动作。
开环控制系统的优点是结构简单，成本低，但缺点是控制精度较低，容易受到外部干扰。
（2）闭环控制系统：闭环控制系统具有反馈环节，控制器根据检测仪表的信号，实时调整控制策略，生成控制信号，驱动执行器动作。
闭环控制系统的优点是控制精度高，抗干扰能力强，但缺点是结构复杂，成本较高。
二、过程控制系统性能指标1. 稳态误差：稳态误差是指系统在稳态时，输出值与设定值之间的差值。
稳态误差越小，表示系统的控制精度越高。
稳态误差可以通过调整控制器的参数来减小。
2. 动态性能：动态性能是指系统在过渡过程中，输出值随时间的变化规律。
动态性能指标包括上升时间、调整时间、超调量等。
动态性能的好坏直接影响到系统的响应速度和稳定性。
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100%
0.8%
由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，而该仪表 的最大引用误差超过了0.5级仪表的允许误差，所以这台 仪表的精度等级应定为1.0级。
[例2] 某台测温仪表的量程是600--1100℃，工 艺要求该仪表指示值的误差不得超过±4 ℃，应 选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求。
参比端、冷 端、固定端
A
B
EAB ( ,0 ) f ( ) C允许误差为
max
4 1100 600
100%
0.8%
±0.8%介于允许误差±0.5%与±1.0%之间，如果选择允许
误差为±1.0%,则其精度等级应为1.0级。量程为600～1100℃，
精确度为1.0级的仪表，可能产生的最大绝对误差为±5℃，超
过了工艺的要求。所以只能选择一台允许误差为±0.5%，即
分成若干等级的。仪表精度等级数值越小，说明仪表测量 准确度越高。
精度等级：允许误差去掉“±”号及“%”后，系列化 圆整后的数值。
目 前 我 国 生 产 的 仪 表 的 精 度 等 级 有 ： 0.001, 0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等
被测参数
传感器
中间件
测量值
变送器
2.1.1 测量误差
测量误差：检测仪表获得的被测值与实际被测变量真 实值之间的差。
(1) 绝对误差 仪表的指示值与被测量的真值之间的差值。
理论上： X X测量 X真值 实际上： X X测量 X标准
(2) 相对误差（仪表引用误差）
绝对误差与仪表的量程之比。
精确度等级为0.5级的仪表，才能满足工艺要求。
结论：校表：
系列化
max 计算
选表：
系列化
max 计算
仪表精度与量程有关，量程是根据所要测量的工艺变 量来确定的。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量 程，可以减小测量误差，提高测量准确性。
仪表量程的选择： 量程的上限： 4/3~3/2倍（被测变量）， 波动较大时：
由于检测元件的输出信号种类繁多，且信号较弱不
易察觉，一般都需要将其经过变送器处理，转换成标 准统一的电气信号（如4～20mADC 或 0～ 10mADC电流信号 ,20～100KPa气压信号）送往显 示仪表，指示或记录工艺变量，或同时送往控制器对 被控变量进行控制。有时将检测元件、变送器及显示 装置统称为检测仪表, 或者将检测元件称为一次仪表， 将变送器和显示装置称为二次仪表。
3/2~2倍（被测变量） 量程的下限：一般地，被测变量的值不低于全量程
的1/3。
(2) 变差 在外界条件不变的情况下，使用同一台仪表对某
一变量进行正反行程测量时对应于同一测量值所得 的仪表读数之间的差异。
注意：仪表的变差不能超出仪表的允许误差。
(3) 线性度
t仪表示值
衡量仪表实际特性偏 离线性程度的指标。
过程控制及仪表
潘维加
长沙理工大学电气与信息工程学院
2 过程检测仪表
2.1 概述 2.2 温度检测 2.3 压力检测 2.4 流量检测 2.5 物位检测
2.1 概 述
在过程自动化中要通过检测元件获取生产工 艺变量，最常见变量是温度、压力、流量、物 位。
检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接 响应工艺变量，并转化成一个与之成对应关系 的输出信号。这些输出信号包括位移、电压、 电流、电阻、频率、气压等。
分辨率是灵敏度的一种反映。对于数字式仪表而言， 分辨率就是数字显示器最末位数字间隔，代表被测量的变 化与量程的比值。
2.2 温度检测
2.2.1 温度检测方法 按测温元件是否与被测对象接触分为 接触式和非
接触式。 （1）接触式
测温元件与被测对象接触，依靠传热和对流进行热交换。 优点：结构简单、可靠，测温精度较高。 缺点：由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换且 达到平衡后才能测量，这样容易破坏被测对象的温度场， 同时带来测温过程的延迟现象，不适于测量热容量小的对 象、极高温的对象、处于运动中的对象。不适于直接对腐 蚀性介质测量。
（2）非接触式 测温元件不与被测对象接触，而是通过热辐射
进行热交换，或测温元件接收被测对象的部分热辐 射能，由热辐射能大小推出被测对象的温度。 优点：从原理上讲测量范围从超低温到极高温，不 破坏被测对象温度场。非接触式测温响应快，对被 测对象干扰小，可用于测量运动的被测对象和有强 电磁干扰、强腐蚀的场合。 缺点：容易受到外界因素的干扰，测量误差较大， 且结构复杂，价格比较昂贵。
仪表的精度等级以一定的符号形式表示在仪表标尺板 上，如:1.0外加一个圆圈或三角形。精度等级1.0，说明 该仪表允许误差为1.0%。
1.0
1.0
[例1] 某台测温仪表的量程是600--1100℃，其最大 绝对误差为±4 ℃，试确定该仪表的精度等级。
解 仪表的最大允许误差为
max
4 1100 600
线性度差就要降低仪 表精度。
理论直线 实际曲线
线性度
被测变量
(4) 灵敏度和分辨率 灵敏度：仪表的输出变化量与引起此变化的输入变化量 的比值，即
灵敏度=△Y/△X
对于模拟式仪表而言，ΔY是仪表指针的角位移或线位 移。灵敏度反映了仪表对被测量变化的灵敏程度。
分辨率（仪表灵敏限）：仪表输出能分辨和响应的最小输 入变化量。
X 100%, Y
Y Ymax Ymin
(3) 允许误差 (4) 附加误差
max
X max Y
100%,
Y Ymax Ymin
由于外界环境条件变化以及仪表波动等外界 因素引起的误差。
2.1.2 仪表性能指标
(1)精确度（精度） 表示仪表测量结果的可靠程度。 仪表的精度等级是按国家统一规定的允许误差大小来划
2.2.2 热电偶
(1) 测温原理（热电效应）
将两种不同材料的导体或半导体A和B连在一起组成一
个闭合回路，当两个接点的温度不相同时，则回路内将有
电流产生，电流大小正比于接点温度θ和θ0的函数之差， 其极性则取决于A和B的材料。
EAB ( ,0 ) EAB ( ) EAB (0 )
EAB(θ 0)