《过控技术第三章》PPT课件
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【正式版】过控过程参数检测与变送PPT
1、差压流量计
原理：当流体充满水平管道流
动时，满足伯努利方程。
静
压 力
p v2 const
2g
(1)
压力位能 流体动能
Q v 1 A 1 v 2 A 2 (2 )
由（1）、（2）
v2
1 1( A2 )2
A1
其中：
2g
(p1
p2)
QA0
2g
(p1
p2)
A0：孔板开口面积；
：流量系数，与节流装置
2、热电阻温度传感器
较热电偶：测量精度高，输出信号大，性能稳定，灵敏度高。
工作原理：导体或半导体的电阻值随温度而变化。
例如： 铂电阻
在2000oC范围内
R t R 0 1 A B 2 t C ( t 1 o C ) 0 t 3 0
在0850oC范围内
R t R 01 A B t2 t
式中： V 1 —— 转子的体积； 1 —— 转子材料重度； 2 —— 被测流体的重度；
p1、 p 2 —— 转子上、下流体作用在转 子上的静压力；
A 1 —— 转子最大的横截面积。
根据流体力学知识可知：
p1-p2
v22
2g
(2)
式中： g —— 重力加速度；
v—— 流体流过环隙的流速； 过控过程参数检测与变送
0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4等， 变送器：是将检测部件测量输出的信号转化成标准统一
适用于测量管径在50mm以下管道的流量（小流量的测量）
仪表精度等级常以○或△的形式标于仪表的面板上，
一般工业用仪表的精度等级为0.5〜4。 变送器：是将检测部件测量输出的信号转化成标准统一
通过测量物体与被测介质的接触来测量物体的温度。
过控课件
绪论 二、常用术语
1、被控参数Controlled Variable - CV ：按照生产过程要求，某些变量应该维 持在稳定的变化范围内，如果对其施加控制作用，就称其为被控参数。如温 度、压力、流量、液位、成分等。 2、干扰Disturbance Variable, DV :凡是影响被控量的各种作用均叫做干扰或 扰动。分内干扰和外干扰。(内干扰如原料成分变化等。) 3、控制参数Manipulated Variable, MV ：即调节介质。如储水槽液位控制系 统的给水量。
一、系统组成
绪论
绪论 主要组成部分 (1)、被控对象：生产过程中被控制的工艺设备 或装置。 (2)、检测变送器：仪表课中已做介绍 (3)、控制器：实时地对被控系统施加控制作用。 (4)、执行器：将控制信号进行放大以驱动控制 阀。常见的有气动和电动两种。 (5)、控制阀：控制进料量。有气开式和气关式 之别。
绪论 P PI PID 位式 5、按是否形成闭合回路分类：
4、按控制器的动作分类：
有开环和闭环
绪论 二、按设定值形式分类 1、定值控制系统
是工业生产过程中应用最大的一种过程控制系统。 在运行时，系统被控量的给定值是不变的。有时根据生 产工艺要求，被控量的给定值保持在规定的小范围附近 波动。
绪论
B1 100% C
定值控制系统采用最 大动态偏差Z表示超 调程度。即：
Z B1 C
绪论
3．余差：它是控制系统 的最终稳态偏差e(∞)。 阶跃输入下，余差 （Steady-state error） 为：
e() R y() R C
定值控制系统中R=0，因 此有：e(∞)= -C。
分析和综合的理论基础发展到了现代控制理论。
过控课程设计资料PPT教案
2021/8/2
21
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×
轴端最细处直径现在为45mm，该轴段长度为多少？
84-(2~3)=82~81mm
轴长略短于毂孔长
到目前为止，已确定出外伸轴段的直径和长度如下：
2021/8/2
直径为标准值d① = 45 mm 也可以选择更大的联
取轴段长L① = 82mm
轴器，确定出的最细 部位轴径更大。
20
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×
因为最细处是安装联轴器的，因此其真正直径需等联轴器选好后才能确 定
选择联轴器（课程设计指导书第13 章）
选用：弹性柱销联轴器
型号为：
HL4 JA 4284 GB/T 5014-85 JA 4584
主动端直径为42mm，轴孔长度为84mm，A型键槽
从动端直径为45mm，轴孔长度为84mm，A型键槽
过控课程设计资料
一、传动方案论证 采用单级直齿/斜齿 圆柱齿轮传动 查课程设计指的书表2-1，i=3~5。
I pd
II η3 η2 η1
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二、电动机的选择
步 计算内容 骤
计算公式及参数
1 电机类型
Y型三相异步电机
结果 Y型三相异步电机
2 电机功率 Pd=P/η (P为输出功率，题目已知) η= η1η22η3 查参考文献1表2-3 η1=0.99； η2=0.99；η3=0.98
TII TIi23
结果
PI= PII=
nI=960r/min nII=245r/min 理论传动比i=
Td= T1= T2=
2021/8/2
4
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四、直齿（斜齿）圆柱齿轮的设计
过控数学模型PPT课件
1)(T2
s
ห้องสมุดไป่ตู้
K0 1
)(Tn
s
1
)
过程的总 放大系数
各单容过程的 时间常数
若各个容器的容量系数相同，各阀门的液阻也相同，则
G(s) K0 (T0s 1)n
T1 T2 Tn T0
注：多容过程模型简化过程与双容过程简化为单容过程方法类似。
第30页/共63页
2.3 解析法建立过程数学模型—多容 过程
第31页/共63页
2.3 解析法建立过程数学模型—多容 过程
推广3：考虑输出液体体积流量为Q3通过泵来调节
------水槽1的液位高度变化，会对Q2产生影响。
----水槽2的液位高度变化，不会对Q3产生影响。
解
根据多容过程类推关系:
G1(s)
Q2 (s) Q1(s)
1 T1s 1
1 R2C1s
1
得到其传递函数为：
Q1 (s)
1 H1(s) 1 Q2 (s)
c1s
R2
1
H2(s)
c2s
Q3 (s)
1 R3
阀3的静 压力关系
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2.3 解析法建立过程数学模型—多容过程
分析： 1）两个具有负实根的惯性环节串联，
即ξ=1过阻尼，响应不振荡。 2）双容过程在两个槽之间存在液体
流通阻力，延缓了h2的变化，导致响应 过程一开始较慢，较单容过程时延大。
G(s) Q2 (s) H2 (s) 1 R3 Q1(s) Q2 (s) T1s 1 T2s 1
双容自衡过程可以采用二阶环节加以描述。
第27页/共63页
2.3 解析法建立过程数学模型—多容 过程
双容过程数学模型的结构方框图
过控课件
控制调节变量Q2，仅对流量信号之间比值关系起校正作用。而由副回路 对Ql、Q2进行比值控制
本章小结
基本计算式
传递函数
特征参数
单位阶跃响应曲线
在控制中的基本作用
特征参数变化对干扰作用的影响
特征参数变化对定值作用的影响
2013-7-13 第三章 比例积分微分控制及其调节规律 33
22
思考题
• 前馈控制系统与反馈控制系统的区别，静态 前馈利用了什么原理，动态前馈利用了什么 原理，常用的动态前馈是什么样的环节？ • 复合控制系统有何特点？
2013-7-13
第七章 前馈-反馈控制系统分析与设计
23/35
一. 单回路比值控制系统
1. 单闭环比值控制系统（定比值）
I0
控制器 执行器 管路
串级比值控制系统（变比值控制系统）方框图
I1 -
主调
I2 -
Q2(蒸汽)
副调 执行器 管路 对象
θ(温度)
÷
变送器 变送器
Q1 (煤气)
变送器
三. 串级比值控制系统（变比值控制系统）----特点
特点1：按一定的工艺指标自动修正比值系数的系统，即变比值。 副回路是一个单回路比值系统，两个流量比称为副参数。 I2(s)为变比值信号，即单闭环比值系统的给定值。
主回路也是一个闭环系统，由θ(s)的反馈构成。
θ(s)称为第三个参数或称主参数(质量指标)。
特点2： 串级比值控制系统是前馈—反馈复合控制系统。
主被调量为能反映Ql、Q2之间实际比值关系的参数（成分)。 主调节器PI1的作用是维持θ(s)为给定值。
说明：由于主被调量对Ql、Q2的响应有较大迟延，因而PIl的输出不直接
过控第三章第四章
工作点稳定与不稳定的判别： 当交点处 管路特性的斜率大于泵特性的斜率时，是稳定工作点；否则是不 稳定工作点。 实际上，图中所示的装置特性中，由于泵启动后的关闭扬程 H0小于管路的静扬程HM，管路中的流量建立不起来，根本无法工 作。
离心泵的实际运行中，可能发生的不稳定情况如图：
离心泵工作中产生不稳定工况需要两个条件： ①泵的H—Q特性曲线呈驼峰状； ②管路装置中要有能自由升降的液面或能储存和放出能量的地方。 对离心压缩机，其性能曲线大多呈驼峰型，且输送的介质是可压缩 的气体，只要串联管路容积较大，就能起到储能作用，故易发生不稳跳 动的工况。
连接离心式压缩机不同转速下 的特性曲线的最高点，即可得到喘振 极限线，其左侧部分称喘振区。 喘振情况与管网特性有关： 管网容量越大，喘振的振幅越大， 而频率越低；管网容量越小，则相反。 3.3.2 引起喘振的原因 ⒈负荷减小到一定程度——最常见原因； ⒉被压缩气体的吸入状态：如分子量、温 度、压力等的变化。 ⑴ 吸入气体的分子量变化：同样的吸入 气体流量QA下，分子量增大，压缩机进入 喘振区。
常数
P 1
1
入口处气体密度
气体压缩系数
PM 1 代入气体方程 1 zRT1 代入经验公式：`
Q12
2
2
M
zRT1
P 1 P 1
P2 2 2 P 1 2 2 P 1 1 K K zRT1 zR T P M P 1 M P 1 1 1 1 令： K zR P m( P P ) 1 2 1 m M
h p ( p2 p1 ) (r g ) ②流体提升一定高度所需压头 h L ③克服管路摩擦损失所需压头hf
④控制阀两端的节流压头 hv ，阀的开度 一定时，与流量的平方成正比。
离心泵的实际运行中，可能发生的不稳定情况如图：
离心泵工作中产生不稳定工况需要两个条件： ①泵的H—Q特性曲线呈驼峰状； ②管路装置中要有能自由升降的液面或能储存和放出能量的地方。 对离心压缩机，其性能曲线大多呈驼峰型，且输送的介质是可压缩 的气体，只要串联管路容积较大，就能起到储能作用，故易发生不稳跳 动的工况。
连接离心式压缩机不同转速下 的特性曲线的最高点，即可得到喘振 极限线，其左侧部分称喘振区。 喘振情况与管网特性有关： 管网容量越大，喘振的振幅越大， 而频率越低；管网容量越小，则相反。 3.3.2 引起喘振的原因 ⒈负荷减小到一定程度——最常见原因； ⒉被压缩气体的吸入状态：如分子量、温 度、压力等的变化。 ⑴ 吸入气体的分子量变化：同样的吸入 气体流量QA下，分子量增大，压缩机进入 喘振区。
常数
P 1
1
入口处气体密度
气体压缩系数
PM 1 代入气体方程 1 zRT1 代入经验公式：`
Q12
2
2
M
zRT1
P 1 P 1
P2 2 2 P 1 2 2 P 1 1 K K zRT1 zR T P M P 1 M P 1 1 1 1 令： K zR P m( P P ) 1 2 1 m M
h p ( p2 p1 ) (r g ) ②流体提升一定高度所需压头 h L ③克服管路摩擦损失所需压头hf
④控制阀两端的节流压头 hv ，阀的开度 一定时，与流量的平方成正比。
过程装备控制技术1-1-1-1
(二） 实践教学
（1 ） （2 ） （3 ） （4 ） （5 ） （6 ） （7 ） （8 ） （9 ） （10） 10） （11） 11） （12） 12）
18学时 18学时
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 18
单容/ 单容/双容液位对象特性测定实验 液位传感器的工作原理和校验实验 水箱液位调节阀定值控制实验 管道压力定值控制实验 加热水箱温度定值控制实验 水箱液位与管道流量的串级控制实验 流量变频器定值控制实验 流量流量-液位前馈反馈控制实验 水箱液位位式控制实验 电动调节阀的流量特性测定实验 水箱液位PLC定值控制实验 水箱液位PLC定值控制实验 PLC 工控组态软件组态和控制实验
三 教学基本要求
掌握控制工程及自动化方面的基本知识和理论， 掌握控制工程及自动化方面的基本知识和理论 ， 掌握 过程控制系统设计的基本要求， 过程控制系统设计的基本要求 ， 初步具有完成自动控制系 统设计的能力。 统设计的能力。
前言 《过程装备控制技术》课程简介 过程装备控制技术》
教学环节、 四 教学环节、内容和学时分配
思考题P11：1 什么叫生产过程自动化? 生产过程自动 思考题P11： 什么叫生产过程自动化? P11 化主要包括了哪些内容? 化主要包括了哪些内容?
当某一设备的工艺条件发生 当某一设备的工艺条件发生 变化时 自动控制系统能自动地排 变化时，自动控制系统能自动地排 除各种干扰因素， 除各种干扰因素，使工艺参数始终 保持在预先规定的数值范围内， 保持在预先规定的数值范围内，以 保证生产维持正常或最佳的工艺操 作状态。 作状态。
过程装备控制技术
主 讲：李宏燕 联系方式：Email:Lhy联系方式：Email:Lhy-208@
浅谈过控专业课件
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经过几十年的发展，过控专业逐渐形 成了较为完善的教学和科研体系，培 养了大批高素质的工程技术人才，为 相关行业的发展做出了重要贡献。
目前，过控专业在国内外均有较为广 泛的应用，涉及到众多工业领域。随 着科技的不断进步和产业结构的调整 ，过控专业面临着新的机遇和挑战。 未来，过控专业将更加注重交叉学科 的融合，加强技术创新和产业升级， 以满足国民经济和科技发展的需求。
浅谈过控专业课件
目 录
• 过控专业概述 • 过控专业的基本知识 • 过控专业的核心课程 • 过控专业的实践环节 • 过控专业的就业方向与前景 • 过控专业的发展趋势与挑战
01
过控专业概述
什么是过控专业
定义：过控专业全称为过程装备与控 制工程，是一门涉及机械、材料、控 制工程等多领域的交叉学科。该专业 主要培养具备化学工程、机械工程、 控制工程和管理工程等方面的基本知 识和技能，能在化工、石油、能源、 轻工、环保等领域从事过程装备的设 计、制造、控制、管理、维护和营销 等方面工作的复合型工程技术人才。
03
过控专业的核心课程
化工原理
总结词：核心基础
详细描述：化工原理是过控专业的核心基础课程，主要涉及化工生产过程中各种单元操作的基本原理 、流程和设备选型等知识。通过学习，学生能够掌握流体流动、传热、传质等基本物理现象和过程， 为后续专业课程的学习奠定基础。
化工设备与机械基础
总结词：设备机械
详细描述：化工设备与机械基础是过控专业的重要课程，主要介绍化工生产中常用的设备、机械和装置的结构、工作原理和 操作维护方法。通过学习，学生能够了解压力容器、管道、泵、风机等化工设备的原理和设计，以及机械传动、液压传动、 气压传动等机械基础知识。
过控Microsoft PowerPoint 演示文稿
简介
你会明白的
专业介绍
该业是以过程装备设计基础为主体，过程 原理与装备控制技术应用为两翼的学科交 叉型专业。所培养的学生能够具有较强的 过程装备、机械基础、控制工程、计算机 及其它基础理论知识，具有较好的工程技 术基本素质和综合能力。培养目标是具备 过程机械与设备设计及其控制理论，并具 备研究开发、设计制造、运行控制等综合 能力的高级科学研究和技术人才。
控制工程
指对过程装备和及其系统的状态和工况进行监测， 控制，以确保生产工艺有序稳定运行，提高过程 装备的可靠度和功能可利用度。控制工程是结合 现代自动化技术，是现代自动化先进技术与化工 机械相结合的，提高了设备的效率
本专业培养具备机械热加工基础知识与应用 能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的 设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方 面工作的高级工程技术人才。
书籍
历史
我国“过程装备与控制工程专业”的前身是“化工机械专业”，成立于20世 纪50年代初期。 专业初创时期， 以苏联模式为蓝本，我们的前辈呕心沥血， 把我国的化工机械专业办得初具规模、培养了一大批化工机械专业教学、科研、 设计、制造与使用的中坚力量。 1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国 高校大 调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州 化工学校(中专班)等，成立“化学生产机器与设备”专业，简称为“化机”专 业。 随着全球现代化的需要和发展，在化工机械里面逐渐应用到了越来越多的自动 控制。因此，为了符合我国现代化发展需要，顺应科技时代的潮流，1998年3月 教育部应上届教学指导委员会的建议将专业改名为过程装备与控制工程。从此， 一个更加具有发展潜力的新专业诞生了。20多年来，我国先后在60多个高校开 设了这一个专业，使得该专业得到了很大的发展。
你会明白的
专业介绍
该业是以过程装备设计基础为主体，过程 原理与装备控制技术应用为两翼的学科交 叉型专业。所培养的学生能够具有较强的 过程装备、机械基础、控制工程、计算机 及其它基础理论知识，具有较好的工程技 术基本素质和综合能力。培养目标是具备 过程机械与设备设计及其控制理论，并具 备研究开发、设计制造、运行控制等综合 能力的高级科学研究和技术人才。
控制工程
指对过程装备和及其系统的状态和工况进行监测， 控制，以确保生产工艺有序稳定运行，提高过程 装备的可靠度和功能可利用度。控制工程是结合 现代自动化技术，是现代自动化先进技术与化工 机械相结合的，提高了设备的效率
本专业培养具备机械热加工基础知识与应用 能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的 设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方 面工作的高级工程技术人才。
书籍
历史
我国“过程装备与控制工程专业”的前身是“化工机械专业”，成立于20世 纪50年代初期。 专业初创时期， 以苏联模式为蓝本，我们的前辈呕心沥血， 把我国的化工机械专业办得初具规模、培养了一大批化工机械专业教学、科研、 设计、制造与使用的中坚力量。 1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国 高校大 调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州 化工学校(中专班)等，成立“化学生产机器与设备”专业，简称为“化机”专 业。 随着全球现代化的需要和发展，在化工机械里面逐渐应用到了越来越多的自动 控制。因此，为了符合我国现代化发展需要，顺应科技时代的潮流，1998年3月 教育部应上届教学指导委员会的建议将专业改名为过程装备与控制工程。从此， 一个更加具有发展潜力的新专业诞生了。20多年来，我国先后在60多个高校开 设了这一个专业，使得该专业得到了很大的发展。
最新自动控制原理第三章-3.1ppt课件
可得系统调节时间
3T 0.05
ts
4T
0.02
1 1/T斜 率
0.632
h(t)1et/T
0
T
t
显然，峰值时间tp和超调量σp%都不存在，所以一
阶系统的单位阶跃响应的主要性能指标就是其调
节时间ts，它表征了系统过渡过程的快慢。一阶
系统的时间常数T越小，调节时间ts 越短，响应
曲线越快接近稳态值。
自动控制原理第三章-3.1
主要内容
1. 什么是时域分析法 2. 时域分析法的条件 3. 一阶系统的时域分析
一. 什么是时域分析法
分析控制系统的方法 1.建立系统的数学模型 2.采用相应的分析方法
• 时域分析法
• 根轨迹方法 经典控制理论 • 频域分析法
时域分析法定义
根据系统的微分方程，以拉普拉斯变换作为数学工具， 直接解出控制系统的时间响应，然后根据响应的表达式 以及时间响应曲线来分析系统的控制性能，并找出系统 结构，参数与这些性能之间的关系的方法。
2.典型时间响应
动态过程——动态性能 （又叫瞬态过程或过渡过程） 稳态过程——稳态性能
➢ 动态性能指标 定义：描述稳定的系统在单位阶跃函数作用下，动 态过 程随时间t变化的指标，称为动态性能指标。
•延迟时间 •上升时间 •峰值时间 •调节时间 •超调量
典型单位阶跃响应
h(t)
1.0
td 0.5
误差带5%或2%
1. 可以用时间常数去度量 系统输出量的数值
t T时 , c(t ) 1 e 1 0.632 63 .2%
t 2T时 , c(t ) 1 e 2 0.865 86 .5%
t 3T时 , c(t ) 1 e 3 0.95 95 %
浅谈过控专业PPT课件
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7
3、我国过控专业的现状
目前全国共有76所学校开设有这一专业，其中 绝大多数学校在开始这一专业之前都有相关专 业的办学背景（我校为粮油食品背景），如化 机、炼油、造纸、食品、制药等相关专业，因 此各校的办学质量存在一定的差异。
本专业培养的质量总体来说比较好，能够满足
过程工业对人才的要求，成为企业的技术骨干
硕士专业(化工过程机械)——“能源动力与工程热物理”一级学科
专业选择范围广：机械类、工艺类、自控类等
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13
二.特种设备监管
➢ 政府职能部门
国家质检总局、国家质检总局特种设备安全监察局，省市质检局，省市质检局特 种设备安全监察处
➢ 监检机构
国家质检总局特种设备检验检测研究院、省市质检局特种设备检验检测研究院、 锅炉压力容器检验研究所、特种设备监督检验所
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10
专业的内涵
行业背景——过程工业
硬件(hardware)
—— 离散工业
社会产 品分类
流程性材料产品(processed material) 以流体（气、液、粉粒体等）形态为主的材料—
— 过程工业
软件(software)
通过化学和物理方法以达到改变物料性能，加工制造流程性材料 产品的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至 于冶金等众多行业部门，涉及工业领域产值占整个制造业的50%以上。
浅谈过控专业
过控14EIE 第三组
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1
小组分工：
制作PPT—李浩天 收集影音资料—高杨杨、邵一峰
收集文本资料—李柠盈
2020/2/16
2
我国过控专业的历史、现状与发展
1 我国过控专业的历史 2 我国过控专业的发展历程 3 我国过控专业的现状 4 过控专业的就业
7
3、我国过控专业的现状
目前全国共有76所学校开设有这一专业，其中 绝大多数学校在开始这一专业之前都有相关专 业的办学背景（我校为粮油食品背景），如化 机、炼油、造纸、食品、制药等相关专业，因 此各校的办学质量存在一定的差异。
本专业培养的质量总体来说比较好，能够满足
过程工业对人才的要求，成为企业的技术骨干
硕士专业(化工过程机械)——“能源动力与工程热物理”一级学科
专业选择范围广：机械类、工艺类、自控类等
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二.特种设备监管
➢ 政府职能部门
国家质检总局、国家质检总局特种设备安全监察局，省市质检局，省市质检局特 种设备安全监察处
➢ 监检机构
国家质检总局特种设备检验检测研究院、省市质检局特种设备检验检测研究院、 锅炉压力容器检验研究所、特种设备监督检验所
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专业的内涵
行业背景——过程工业
硬件(hardware)
—— 离散工业
社会产 品分类
流程性材料产品(processed material) 以流体（气、液、粉粒体等）形态为主的材料—
— 过程工业
软件(software)
通过化学和物理方法以达到改变物料性能，加工制造流程性材料 产品的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至 于冶金等众多行业部门，涉及工业领域产值占整个制造业的50%以上。
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制作PPT—李浩天 收集影音资料—高杨杨、邵一峰
收集文本资料—李柠盈
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2
我国过控专业的历史、现状与发展
1 我国过控专业的历史 2 我国过控专业的发展历程 3 我国过控专业的现状 4 过控专业的就业
相关主题
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量。 动态测量的分析与处理静态测量复杂得
多，对测量系统的要求也高得多。
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12
三．测量仪器与设备 测量仪器仪表的组成： 传感器、变换器、显示器以及连接各环节组 成的传输通道。
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13
1.传感器： 感受被检测量的变化，信息，并将被检测量
转换成相应的电信号输出。 传感器是检测仪表与被测对象直接发生联系
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8
② 不等精度测量法： 在测量过程中，测量环境条件不相
同，如测量仪器精度、重复测量次数、 测量环境、测量人员熟练程度有变化， 所得到的测量结果的可靠程度不同，称 不等精度测量法。
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9
等精度测量与不等精度测量的适用场合： ①在进行科学研究或重要的检定工作
时，在众多的被检测量中，为了获得其 中某几个参数更可靠和精度更高的测量 结果才采用不等精度测量法。
可以利用概率论和数理统计的方法来 估计其影响。
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24
随机误差的正态分布规律：
a．单峰性：概率密度的峰值只
出现在零误差附近，即小的误
差比大的误差出现的机会多；
b．对称性：绝对值相等的正误
差与负误差出现的概率相等；
c．有界性：在一定的测量条件
下，误差的绝对值一般不超出
一定的范围；
d．抵偿性：当测量次数时，随
差的范围，所得的测量结果才有意义。
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20
1．测量误差及分类 根据测量误差的性质，误差分为：
误差
系统误差 随机误差 粗大误差
ppt课件
21
（1）系统误差
在相同条件下，多次测量同一被检测量的 过程中，误差的绝对值和符号恒定不变，或按某 一规律变化。 产生原因：
a.测量工具不准确或安装调整不正确； b.测试人员的分辨能力差或读数习惯有误； c.测量方法有缺陷。
n
机 误 差 的 代 数 和 趋 向 于 零 ， 即 ：lim x ppt课件
i 1
xi
0
25
正态分布密度函数
y
1
x2
e2 2
2
式中： ——随机误差的标准差； X ——测量值(即测量结果)； y ——误差的概率密度（出现次数）
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当 x 0 时，误差的概率y最大: 1
2
是曲线的最高峰
的部分。 传感器的好坏，直接影响检测仪表的质量。
所以它是检测仪表的重要部件。
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14
对传感器的要求： （1）准确性 传感器的输出信号必须准确地反映被检测 量的变化，即： 传感器输入输出关系必须是严格的单值函 数关系，最好为线性关系。
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（2）稳定性 ①传感器输入、输出的单值函数关系应不随
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6
例：测量水泵的轴功率N，是通过可以进行 直接测量的转矩M和转速n，然后经过计算 得到轴功率N。
M n
N
[KW]
9554
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7
(3)等精度测量和不等精度测量 ① 等精度测量法： 在环境条件、仪器仪表、测量人员、
测量方法均保持不变情况下，对同一组被 检测量进行次数相同的重复测量。
利用等精度测量法所得到的每个参数 的测量数据，其可靠程度是相同的。
②通常工程技术中，采用的是等精度 测量法。
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(4)接触测量与非接触测量 接触测量法：测量时仪表的某一部分
(一般为传感器部分)必须接触被测对象 (被测介质)。
非接触测量法：仪表的任何部分均不 与被测对象接触。
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(5)静态测量与动态测量 ① 被测参数不随时间变化或随时间变
化非常缓慢，称静态测量。 ② 被测参数随时间变化，称为动态测
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27
在 x区间内，曲线下
面的面积占整个曲线下面 积的68.3%；
在 x2 区间内，曲线下 面的面积占整个曲线下面 积的95.4%；
在 x3区间内，曲线下 面的面积占整个曲线下面 积的99.7%。
时间和温度的变化而变化； ②受外界干扰因素影响应很小； ③工艺上应能准确地复现。
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（3）灵敏性 要求有较小的输人量便可得到较大的输出信
号。 传感器的别名：敏感元件、一次仪表。
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2.中间变换器(变送器) ①功能及作用: 将传感器输出的信号进行放大、线性化处 理、远距离传送并转变成规定的统一信号等。 ② 要求: 准确稳定地传输、放大和转换信号， 受外界干扰因素的影响小，变换信号的误差小。
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（2）随机误差 在相同条件下多次测量同一被检测量
的过程中，出现不可预计的误差。 产生原因：
大量彼此独立的微小因素对被测值的 综合影响。
例如，气温和电源电压的微小波动， 气流的微小改变，电磁场微变、大地微震等。
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23
随机误差定义：
单次测量的随机误差的大小和方向都 不确定，在多次测量中随机误差服从统 计规律。
第三章 过程检测技术
§3-1 测量基本知识
一．测量的概念 1.测量：人类对自然界的客观事物取得“数量概
念”的认识过程。 2.测量过程：使用专门设备，求出被测未知量的
数值。
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1
3.应用领域：过程控制、科学实验、日常生活。 4.测量目的：准确获取被测对象特征参数的定 量信息。 5.测量技术反映了一个国家的经济发展和科学
技术水平。
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2
6.测量的定义： 借助仪器设备，把被检测量与相应单位进行
比较，求取二者之比值，得到被检测量数值大小 的过程。
用数学形式描述测量的基本方程式为:
x0 X0 /u
式中: x 0 ---被检测量的真实数值，简称为真值； X 0 ---被检测量； u ---单位。
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3
测量过程三要素： ① 测量单位 ② 测量方法 ③ 测量仪器与设备
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18
3.显示件(显示器) 作用：显示被检测量的数值，可以显示瞬时量、 累积量、越限报警等。 类型： 指针式(模拟式显示)； 数字式； 屏幕式(图像显示式)。 显示仪பைடு நூலகம்常被称为二次仪表。 ***
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§3-2 误差
一.误差基础 测量误差：测量结果与被检测量真值之间
的差异，称为测量误差。 只有在得到测量结果的同时，指出测量误
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4
二．测量方法： 1．测量方法的分类
(1)直接测量法： ①用“被检测量”与单位进行直接比较得到
比值； ②能在仪表上直接读出的“被检测量”的数
值。
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5
（2）间接测量法 在测量中，被检测量不能与标准量
直接进行比较，只能通过对与被检测量 有函数关系的其他物理量进行测量，再 通过计算得到被测量的值。
多，对测量系统的要求也高得多。
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三．测量仪器与设备 测量仪器仪表的组成： 传感器、变换器、显示器以及连接各环节组 成的传输通道。
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1.传感器： 感受被检测量的变化，信息，并将被检测量
转换成相应的电信号输出。 传感器是检测仪表与被测对象直接发生联系
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8
② 不等精度测量法： 在测量过程中，测量环境条件不相
同，如测量仪器精度、重复测量次数、 测量环境、测量人员熟练程度有变化， 所得到的测量结果的可靠程度不同，称 不等精度测量法。
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9
等精度测量与不等精度测量的适用场合： ①在进行科学研究或重要的检定工作
时，在众多的被检测量中，为了获得其 中某几个参数更可靠和精度更高的测量 结果才采用不等精度测量法。
可以利用概率论和数理统计的方法来 估计其影响。
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随机误差的正态分布规律：
a．单峰性：概率密度的峰值只
出现在零误差附近，即小的误
差比大的误差出现的机会多；
b．对称性：绝对值相等的正误
差与负误差出现的概率相等；
c．有界性：在一定的测量条件
下，误差的绝对值一般不超出
一定的范围；
d．抵偿性：当测量次数时，随
差的范围，所得的测量结果才有意义。
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1．测量误差及分类 根据测量误差的性质，误差分为：
误差
系统误差 随机误差 粗大误差
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（1）系统误差
在相同条件下，多次测量同一被检测量的 过程中，误差的绝对值和符号恒定不变，或按某 一规律变化。 产生原因：
a.测量工具不准确或安装调整不正确； b.测试人员的分辨能力差或读数习惯有误； c.测量方法有缺陷。
n
机 误 差 的 代 数 和 趋 向 于 零 ， 即 ：lim x ppt课件
i 1
xi
0
25
正态分布密度函数
y
1
x2
e2 2
2
式中： ——随机误差的标准差； X ——测量值(即测量结果)； y ——误差的概率密度（出现次数）
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当 x 0 时，误差的概率y最大: 1
2
是曲线的最高峰
的部分。 传感器的好坏，直接影响检测仪表的质量。
所以它是检测仪表的重要部件。
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对传感器的要求： （1）准确性 传感器的输出信号必须准确地反映被检测 量的变化，即： 传感器输入输出关系必须是严格的单值函 数关系，最好为线性关系。
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15
（2）稳定性 ①传感器输入、输出的单值函数关系应不随
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6
例：测量水泵的轴功率N，是通过可以进行 直接测量的转矩M和转速n，然后经过计算 得到轴功率N。
M n
N
[KW]
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(3)等精度测量和不等精度测量 ① 等精度测量法： 在环境条件、仪器仪表、测量人员、
测量方法均保持不变情况下，对同一组被 检测量进行次数相同的重复测量。
利用等精度测量法所得到的每个参数 的测量数据，其可靠程度是相同的。
②通常工程技术中，采用的是等精度 测量法。
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10
(4)接触测量与非接触测量 接触测量法：测量时仪表的某一部分
(一般为传感器部分)必须接触被测对象 (被测介质)。
非接触测量法：仪表的任何部分均不 与被测对象接触。
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11
(5)静态测量与动态测量 ① 被测参数不随时间变化或随时间变
化非常缓慢，称静态测量。 ② 被测参数随时间变化，称为动态测
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在 x区间内，曲线下
面的面积占整个曲线下面 积的68.3%；
在 x2 区间内，曲线下 面的面积占整个曲线下面 积的95.4%；
在 x3区间内，曲线下 面的面积占整个曲线下面 积的99.7%。
时间和温度的变化而变化； ②受外界干扰因素影响应很小； ③工艺上应能准确地复现。
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（3）灵敏性 要求有较小的输人量便可得到较大的输出信
号。 传感器的别名：敏感元件、一次仪表。
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2.中间变换器(变送器) ①功能及作用: 将传感器输出的信号进行放大、线性化处 理、远距离传送并转变成规定的统一信号等。 ② 要求: 准确稳定地传输、放大和转换信号， 受外界干扰因素的影响小，变换信号的误差小。
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22
（2）随机误差 在相同条件下多次测量同一被检测量
的过程中，出现不可预计的误差。 产生原因：
大量彼此独立的微小因素对被测值的 综合影响。
例如，气温和电源电压的微小波动， 气流的微小改变，电磁场微变、大地微震等。
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23
随机误差定义：
单次测量的随机误差的大小和方向都 不确定，在多次测量中随机误差服从统 计规律。
第三章 过程检测技术
§3-1 测量基本知识
一．测量的概念 1.测量：人类对自然界的客观事物取得“数量概
念”的认识过程。 2.测量过程：使用专门设备，求出被测未知量的
数值。
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1
3.应用领域：过程控制、科学实验、日常生活。 4.测量目的：准确获取被测对象特征参数的定 量信息。 5.测量技术反映了一个国家的经济发展和科学
技术水平。
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2
6.测量的定义： 借助仪器设备，把被检测量与相应单位进行
比较，求取二者之比值，得到被检测量数值大小 的过程。
用数学形式描述测量的基本方程式为:
x0 X0 /u
式中: x 0 ---被检测量的真实数值，简称为真值； X 0 ---被检测量； u ---单位。
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测量过程三要素： ① 测量单位 ② 测量方法 ③ 测量仪器与设备
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3.显示件(显示器) 作用：显示被检测量的数值，可以显示瞬时量、 累积量、越限报警等。 类型： 指针式(模拟式显示)； 数字式； 屏幕式(图像显示式)。 显示仪பைடு நூலகம்常被称为二次仪表。 ***
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§3-2 误差
一.误差基础 测量误差：测量结果与被检测量真值之间
的差异，称为测量误差。 只有在得到测量结果的同时，指出测量误
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二．测量方法： 1．测量方法的分类
(1)直接测量法： ①用“被检测量”与单位进行直接比较得到
比值； ②能在仪表上直接读出的“被检测量”的数
值。
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（2）间接测量法 在测量中，被检测量不能与标准量
直接进行比较，只能通过对与被检测量 有函数关系的其他物理量进行测量，再 通过计算得到被测量的值。