1化工仪表基本知识
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在军事上，仪器仪表是“战斗力”。
现代仪器仪表还是当今社会的“物化法官”。
科学技术与生产水平的高度发达，要求有 更先进的测试技术与仪器作基础。
在现代装备系统的设计和制造工作中，测试工作 已占首位。
一些生产过程或装备使用监测仪表数量的统计 数据：
生产过程（装备） 监测仪表数量（台）
大型发电机组 大型石油化工厂
便于处理和传输的信号
人的五官：眼睛 耳朵 鼻子 舌头 皮肤
视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉
传感器是 科学的感 觉器官
敏感元件是测量系统与被测对象发生联 系的部分，它直接接收来自被测介质的 能量，并且产生一个以某种方式与被测 量有关的输出信号。
理想的敏感元件应满足以下几方面的要 求：
①稳定的函数关系；
②只对被测信号敏感，对一切可能的输 入信号不敏感；
量
SI基本单位名称 符号
长度
米，公尺metre
m
质量
公斤Kilogram
kg
时间
秒second
s
电流
安培ampere
A
温度
开Kelvin
K
物量(物质量) 摩耳mole
mol
亮度
烛光candela
cd
如基本物理常数中的冰点绝对温度 T0 273.15 K ， 真空中的光速 c 2.99792458 108 m s1 等 ；
化工仪表及自动化
第一章 概述
本章主要内容： 1.测量的概念； 2.测量的意义； 3.测量的方法； 4.测量系统及组成； 5.测量误差与测量精度； 6.测量技术的发展状况； 7.评定仪表的技术指标。
重点：
测量方法、测量系统及 组成、评定仪表的技术 指标。
难点：
评定仪表的技术指标及 相关计算。
1.1测量的概念
测量（measurement)是人类认识自然 界中客观事物，并用数量概念描述客观 事物，进而达到逐步掌握事物的本质和 揭示自然界规律的一种手段， 即对客观 事物取得数量概念的一种认识过程。
在测量过程中，要借助于专门工具，通 过试验和对试验数据的分析计算，求得 被测量的值，获得对于客观事物的定量 的概念和内在规律的认识。
1.直接测量法：是被测量直接与选用的标准量 进行比较，或者用预先标定好的测量仪器进行 测量，从而直接得到被测量数值的测量方法。
2.间接测量法：通过直接测量与被测量有某种 函数关系的其它各个变量，然后将所测量的数 值带入函数关系进行计算，从而得到被测量数 值的方法。
组合测量法：测量中使各个未知量以不 同的组合形式出现（或改变测量条件以 获得不同的组合），根据直接测量或间 接测量所获得的数据，通过联立方程求 解的到未知量的数值。
待测量的大小在一定条件下都有一个客 观存在的值，称为真值。真值是一个理 想的概念，一般是不可知的。我们通常 所说的真值主要有以下三类：
(1)理论真值或定义真值 如三角形的三 个内角之和等于180°等；
(2)计量学约定真值 根据国际计量委员 会通过并发布的各种物理参量单位的定 义，利用当今最高科学技术复现的这些 实物单位基准，其值被公认为国际或国 家基准、称为约定真值。
有三种基本形式：
①模拟显示元件：用指示器与标尺的相对位置 的变化表示被测量的大小。其特点是结构简单、 价格低廉、易产生视差，以曲线形式记录。
②数字式显示元件：以数字的形式显示被测量 的大小。其特点是不产生视差、反应迅速、精 度高，但直观性差，有量化误差。
③屏幕显示元件：CRT 、液晶显示。模拟数 字均可，其特点是形象、数据量大，便于比较 判断，价格较贵。
四、 传送元件的作用：将信号从一个环 节送到另一个环节，建立环节输入输出 信号之间的联系。如导线、导管、光纤、 无线电等。要求其能量损失小、失真小， 不易引入干扰等。
1.5 测量误差与测量精度
误差（error)测量结果不可能准确地反 映被测量的真值而存在的偏差即为测量 误差。
任何测量结果都有误差 ——误差公理。
③在测量过程中，敏感元件应该不干扰 或尽量少干扰被测介质的状态。
二、变换元件的作用：将敏感元件输出 的信号变换成显示元件易于接收的信号， 即变换成性质上、强弱上显示元件所能 接收的信号。要求其性能稳定、精度高， 信息损失小。
三、显示元件的作用：测量系统与观察 者发生联系的部分。要求将被测信号变 成人们的感官能识别的形式。（翻译） 可以进行指示、记录。
其他分类方法：
按测量条件分：等精度测量与非等精度 测量；
按被测量在测量过程中的状态分：静态 测量和动态测量。
按被测量的属性分：电量测量和非电量 测量。
按对测量结果的要求不同分：工程测量 和精密测量。
按被测参数不同分：热工测量、成份测 量和机械测量等
1.4 测量系统及组成 为实现一定的测量目的而将设备进行的组合称 为测量系统。任何测量系统都是由有限个具有 一定功能的测量环节组成的。
式中：X: 被测量；
U: 标准量；
a: 被测量与标准量的数字比值。
欲使测量结果有意义，测量必须满足以 下条件：
1. 用来测量比较的标准量应该是国际上 或国家公认的，且性能稳定；
2. 进行比较所用的方法和仪器必须经过 校准验证。
1.2 测量的意义 人类的知识许多是依靠测量得到的。
信息产业是21世纪的首要产业。仪器仪表 也制造业是信息产业的龙头。
总之，测量就是取得未知参数值而做的，包括 测量的误差分析和数据处理等计算工作在内的 全部工作。
从计量学的角度讲，测量就是用实验的方法， 把被测量与同性质的标准量进行比较，确定两 者的比值，从而得到被测量的量值的过程。其 目的是获得被测对象的确定量值，关键是进行 比较。
则被测量的值可表示为：X=aU
3000 6000
钢铁厂
2Hale Waihona Puke Baidu000
一个电站
5000
一辆汽车
30~100
一架飞机
3600
因此，无论是在科学实验中还是在生产 过程中，一旦离开了测量，必然会给工 作带来巨大的盲目性。
1.3 测量方法
测量方法就是实现被测量与标准量比较的方法。
按测量结果产生的方式分，测量方法可分为直 接测量法、间接测量法和组合测量法。
测量环节是指建立输入和输出两种物理量之间 某种函数关系的基本部件。
有四个基本环节：敏感元件、变换元件、显 示元件和 传送元件。
测量系统：敏感元件
变换元件
显示元件
传感器（重要、关键）
一、敏感元件（传感器）的作用
传感器 --- 被测信息按照一定的规律转换成某种可用信号输出器件/装置
物理量、化学量、生物量/其他
现代仪器仪表还是当今社会的“物化法官”。
科学技术与生产水平的高度发达，要求有 更先进的测试技术与仪器作基础。
在现代装备系统的设计和制造工作中，测试工作 已占首位。
一些生产过程或装备使用监测仪表数量的统计 数据：
生产过程（装备） 监测仪表数量（台）
大型发电机组 大型石油化工厂
便于处理和传输的信号
人的五官：眼睛 耳朵 鼻子 舌头 皮肤
视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉
传感器是 科学的感 觉器官
敏感元件是测量系统与被测对象发生联 系的部分，它直接接收来自被测介质的 能量，并且产生一个以某种方式与被测 量有关的输出信号。
理想的敏感元件应满足以下几方面的要 求：
①稳定的函数关系；
②只对被测信号敏感，对一切可能的输 入信号不敏感；
量
SI基本单位名称 符号
长度
米，公尺metre
m
质量
公斤Kilogram
kg
时间
秒second
s
电流
安培ampere
A
温度
开Kelvin
K
物量(物质量) 摩耳mole
mol
亮度
烛光candela
cd
如基本物理常数中的冰点绝对温度 T0 273.15 K ， 真空中的光速 c 2.99792458 108 m s1 等 ；
化工仪表及自动化
第一章 概述
本章主要内容： 1.测量的概念； 2.测量的意义； 3.测量的方法； 4.测量系统及组成； 5.测量误差与测量精度； 6.测量技术的发展状况； 7.评定仪表的技术指标。
重点：
测量方法、测量系统及 组成、评定仪表的技术 指标。
难点：
评定仪表的技术指标及 相关计算。
1.1测量的概念
测量（measurement)是人类认识自然 界中客观事物，并用数量概念描述客观 事物，进而达到逐步掌握事物的本质和 揭示自然界规律的一种手段， 即对客观 事物取得数量概念的一种认识过程。
在测量过程中，要借助于专门工具，通 过试验和对试验数据的分析计算，求得 被测量的值，获得对于客观事物的定量 的概念和内在规律的认识。
1.直接测量法：是被测量直接与选用的标准量 进行比较，或者用预先标定好的测量仪器进行 测量，从而直接得到被测量数值的测量方法。
2.间接测量法：通过直接测量与被测量有某种 函数关系的其它各个变量，然后将所测量的数 值带入函数关系进行计算，从而得到被测量数 值的方法。
组合测量法：测量中使各个未知量以不 同的组合形式出现（或改变测量条件以 获得不同的组合），根据直接测量或间 接测量所获得的数据，通过联立方程求 解的到未知量的数值。
待测量的大小在一定条件下都有一个客 观存在的值，称为真值。真值是一个理 想的概念，一般是不可知的。我们通常 所说的真值主要有以下三类：
(1)理论真值或定义真值 如三角形的三 个内角之和等于180°等；
(2)计量学约定真值 根据国际计量委员 会通过并发布的各种物理参量单位的定 义，利用当今最高科学技术复现的这些 实物单位基准，其值被公认为国际或国 家基准、称为约定真值。
有三种基本形式：
①模拟显示元件：用指示器与标尺的相对位置 的变化表示被测量的大小。其特点是结构简单、 价格低廉、易产生视差，以曲线形式记录。
②数字式显示元件：以数字的形式显示被测量 的大小。其特点是不产生视差、反应迅速、精 度高，但直观性差，有量化误差。
③屏幕显示元件：CRT 、液晶显示。模拟数 字均可，其特点是形象、数据量大，便于比较 判断，价格较贵。
四、 传送元件的作用：将信号从一个环 节送到另一个环节，建立环节输入输出 信号之间的联系。如导线、导管、光纤、 无线电等。要求其能量损失小、失真小， 不易引入干扰等。
1.5 测量误差与测量精度
误差（error)测量结果不可能准确地反 映被测量的真值而存在的偏差即为测量 误差。
任何测量结果都有误差 ——误差公理。
③在测量过程中，敏感元件应该不干扰 或尽量少干扰被测介质的状态。
二、变换元件的作用：将敏感元件输出 的信号变换成显示元件易于接收的信号， 即变换成性质上、强弱上显示元件所能 接收的信号。要求其性能稳定、精度高， 信息损失小。
三、显示元件的作用：测量系统与观察 者发生联系的部分。要求将被测信号变 成人们的感官能识别的形式。（翻译） 可以进行指示、记录。
其他分类方法：
按测量条件分：等精度测量与非等精度 测量；
按被测量在测量过程中的状态分：静态 测量和动态测量。
按被测量的属性分：电量测量和非电量 测量。
按对测量结果的要求不同分：工程测量 和精密测量。
按被测参数不同分：热工测量、成份测 量和机械测量等
1.4 测量系统及组成 为实现一定的测量目的而将设备进行的组合称 为测量系统。任何测量系统都是由有限个具有 一定功能的测量环节组成的。
式中：X: 被测量；
U: 标准量；
a: 被测量与标准量的数字比值。
欲使测量结果有意义，测量必须满足以 下条件：
1. 用来测量比较的标准量应该是国际上 或国家公认的，且性能稳定；
2. 进行比较所用的方法和仪器必须经过 校准验证。
1.2 测量的意义 人类的知识许多是依靠测量得到的。
信息产业是21世纪的首要产业。仪器仪表 也制造业是信息产业的龙头。
总之，测量就是取得未知参数值而做的，包括 测量的误差分析和数据处理等计算工作在内的 全部工作。
从计量学的角度讲，测量就是用实验的方法， 把被测量与同性质的标准量进行比较，确定两 者的比值，从而得到被测量的量值的过程。其 目的是获得被测对象的确定量值，关键是进行 比较。
则被测量的值可表示为：X=aU
3000 6000
钢铁厂
2Hale Waihona Puke Baidu000
一个电站
5000
一辆汽车
30~100
一架飞机
3600
因此，无论是在科学实验中还是在生产 过程中，一旦离开了测量，必然会给工 作带来巨大的盲目性。
1.3 测量方法
测量方法就是实现被测量与标准量比较的方法。
按测量结果产生的方式分，测量方法可分为直 接测量法、间接测量法和组合测量法。
测量环节是指建立输入和输出两种物理量之间 某种函数关系的基本部件。
有四个基本环节：敏感元件、变换元件、显 示元件和 传送元件。
测量系统：敏感元件
变换元件
显示元件
传感器（重要、关键）
一、敏感元件（传感器）的作用
传感器 --- 被测信息按照一定的规律转换成某种可用信号输出器件/装置
物理量、化学量、生物量/其他