第一章 检测仪表基本知识

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测量 是用实验的方法,求出某个量的大小。
举例:测一段导线的的长度
测量单位
被测值
Q/V=q
测量值
测量实质 是将被测参数与其相应的测量单位
进行比较的过程。
测量过程有三要素
①测量单位; ②测量方法; ③测量仪表。
测量单位
单位→基准
米基准:光在真空中1/299,792,458 S时间间隔内 所经路径的长度。 秒基准:以铯原子(133)的原子基态两个超精 细能级间跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间。 千克基准:以铂铱合金制成、底面直径为39毫 米、高为39毫米的国际千克原器(圆柱体)的 质量。 ……….
2. 检测仪表的集成化、数字化、智能化 3. 软测量技术和虚拟仪器
例题分析
1. 某台具有线性关系的温度变送器,其测温范围 为 0~200℃,变送器的输出为 4~20mA。对这台 温度变送器进行校验,得到下列数据:
输入信号 标准温度/℃ 0 50 100 150 200
输出信号 正行程读数x正 4 8 12.01 16.01 20 /mA 正行程读数x反 4.02 8.10 12.10 16.09 20.01
(3) 偶然误差 在同样条件下反复多次测量结果都不重 复的误差
测量过程与测量误差
测量误差按表示方法的不同,分为绝对误差和相对误差
绝对误差
xI:仪表指示值, xt :被测量的真值。
由于真值无法得到
x:被校表wk.baidu.com读数值, x0 :标准表的读数值。
相对误差
检测仪表的品质指标
1. 检测仪表的准确度(或精确度)与允许误差
2. 检测仪表的恒定度与变差 3. 灵敏度 与灵敏限(或分辨率) 4. 反应时间 5. 线性度 (δ f) 6. 重复性 (重复性误差)
检测仪表的品质指标
1. 测量仪表的准确度(精确度)
绝对误差
说明:仪表的测量误差可以用绝对误差Δ来表示,但是, 仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。因此,常 说的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值Δ max
检测仪表的品质指标
3. 灵敏度和灵敏限
指针式仪表中 仪表的灵敏度是指仪表指针的线位移或角位移,与引起这 个位移的被测参数变化量的比值。即
式中,S为仪表的灵敏度; Δ α 为指针的线位移或角位移; Δ x为引起Δ α 所需的被测参数变化量。 仪表的灵敏限是指能引起仪表指针发生动作的被测参 数的最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应不大于 仪表 允许绝对误差的一半。
检测仪表的品质指标
3. 灵敏度和灵敏限
数字式仪表中 用分辨率表示灵敏度。 仪表分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量. 分辨率就是在仪表的最低量程上最末一位改变一个数所表 示的被测参数变化量。 例如:七位数字电压表,最低量程为1V
检测仪表的品质指标
4. 反应时间
反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变 化的品质指标。反应时间长,说明仪表需要 较长时间才能 给出准确的指示值,那就不宜用来测量变化频率的参数。 仪表反应时间的长短,实际上反映了仪表动态特性的好坏。 仪表的 反应时 间有不 同的表 示方法 当输入信号突然变化一个数值后,输出 信号将由原始值逐渐变化到新的稳定态。 仪表的输出信号由开始变化到新稳态值 的63.2%(95%)所用的时间,可用来表示反 应时间。
根据仪表校验数据来确定仪表精度
等级和根据工艺要求选择仪表精度 等级是不同的。
根据仪表校验数据来确定仪表精度等 级时,仪表的允许误差应该 ≥ 仪表 校验得到的相对百分误差。
根据工艺要求选择仪表精度等级时, 仪表的允许误差应该 ≤ 工艺允许的 最大相对百分误差。
例3 某被测温度信号在70-80℃范围内变化,工艺要 求测量误差不得超过±1%,现有两台测温仪表,精 度等级均为0.5级,其中一台仪表的测量范围是0100℃,另一台仪表的测量范围是0-200℃,试问这两 台仪表能否满足上述测量要求。
检测仪表的品质指标
2. 检测仪表的恒定度
变差是指在外界条件不变的情况下,用同一仪表对被 测量在仪表全部测量范围内进行正反行程(即被测参数逐 渐由小到大和逐渐由大到小)测量时,被测量值正行和反 行所得到的两条特性曲线之间的差值。
仪表的变差不能超出仪表的允 许误差,否则应及时检修。
用一只标准压力表校验一只待校压力表,待校
试根据以上校验数据确定该仪表的变差、准确度等 级与线性度。
检测系统中信号的传递形式
1. 模拟信号
在时间上是连续变化的,即在任何瞬时都可以确定其 数值的信号。
2. 数字信号
数字信号是一种以离散形式出现的不连续信号,通常 用二进制数“0”和“1”组合的代码序列来表示。
3. 开关信号
用两种状态或用两个数值范围表示的不连续信号。
检测仪表与测量方法的分类
1、检测仪表的分类
检测仪表的品质指标
5. 线性度
线性度是表征线性刻度仪表的 输出量与输入量的实际校准曲线与 理论直线的吻合程度。通常总是希 望测量仪表的输出与输入之间呈线 性关系。
式中, δ
f
为线性度(又称非线性误差);Δ fmax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)。
检测仪表的品质指标
6. 重复性
压力表的测量范围为0~100kPa。校验结果如下 表所示。试计算各点的绝对误差、变差,并确 定待校压力表的准确度等级。
待校压力表读数 0 /kPa 标准压 正行程 0 力表读 数/kPa 反行程 0 绝对误 正行程 差/kPa 反行程 变差
25 24.9
50 49.6
75 74.3
100 99.6
25.1
① 根据仪表使用的能源的不同,可分为气动仪表、电动仪 表和液动仪表。 ② 按信息传递的作用不同,可分成检测仪表、显示仪表、 控制仪表、执行器。 ③ 按仪表组成形式的不同,可分为基地式仪表和单元组合 仪表。
检测仪表与测量方法的分类
1、检测仪表的分类
④ 根据所测参数的不同,可分为压力(包括差压、负压) 检测仪表、流量检测仪表、物位(液位)检测仪表、温 度检测仪表、物质成分分析仪表及物性检测仪表等。 ⑤ 按表达示数的的方式不同,可分成指示型、记录型、讯 号型、远传指示型、累积型。 ⑥按精度等级及使用场合的不同,可分为实用仪表、范型 仪表和标准仪表,分别使用在现场、实验室和标定室。
测量方法的分类
间接测量:通过直接测量于被测量有确定函数关系 的其他各个变量,然后将所得的数值代 入函数进行计算,从而求得被测量值的 方法称为间接测量。 y = f (x)
a b
S=a×b
测量方法的分类
按测量仪表的特点分类:
接触测量法
非接触测量法
接触测量
非接触测量
化工检测的发展趋势
1. 检测技术的现代化
重复性是表示检测仪表在被测参数按同一方向作全量 程连续多次变动时所得标定特性曲线不一致的程度。若标 定的特性曲线一致,重复性就好,重复性误差就小。
检测系统中的常见信号类型
作用于检测装置输入端的被测信号,通常要转换成 以下几种便于传输和显示的信号类型
1.位移信号 2.压力信号 3.电气信号 4.光信号
越小,表示仪表的精确度越高。目前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, 2.5,4.0等。
检测仪表的品质指标
例1 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
检测仪表的品质指标
仪表的准确度等级是衡量仪表质量优劣
的重要指标之一。
仪表的精度等级一般可用不同的符号形式 标志在 仪表面板上。 例如:
1.5 注意 在工业上应用时,对检测仪表准确度的要求,应根据生产操 作的实际情况和该参数对整个工艺过程的影响程度所提供的 误差允许范围来确定,这样才能保证生产的经济性和合理性。 1.0
绝对误差 说明:仪表的测量误差可以用绝对误差Δ来表示,但是, 仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。因此,常 说的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值Δ max
检测仪表的品质指标
1. 测量仪表的准确度(精确度)
测量范围:ymim~ymax

量程:yF.S= ymax-ymim
仪表精度与量程有关。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。
检测仪表
检测仪表 用来检测生产过程中的各个有关参数的技 术工具。
检测过程 参数检测就是用专门的技术工具,依靠能 量的变换、实验和计算找到被测量的值。
测量过程与测量误差
测量误差:由仪表读得的被测值(测量值)
与被测参数的真实值之间的差距。
测量误差按其产生原因的不同,可以分为三类: (1) 系统误差 误差大小和方向均不随测量过程而改变 (2) 疏忽误差 测量者在测量过程中的疏忽大意所致
-0.1
49.8
-0.4 -0.2 0.2
74.8
-0.7 -0.2 0.5
99.9
-0.4 -0.1 0.3
0 0
0.1
0.2
0
确定准确度等级: △max=-0.7kPa δ=(△max/N)×100%=(-0.7/100)×100%=-0.7% 去掉δ的±和%后,其数值在0.5~1之间,由于该表的 △max已经超过了0.5级表允许的△max,故该表的准确 度等级为1.0级。 计算变差: δ变差=(△变max/N)×100%=(0.5/100) ×100%=0.5% 由于该变差数值在1.0级表允许的误差范围内,故不影 响表的准确度等级。 注意:若变差数值△变max超过了绝对误差△max,则应 以△变max来确定仪表的准确度等级。
化工 仪表及自动化
第一篇 化工检测仪表 检测仪表 用来检测生产过程中 有关技术 参数的技术工具。
第一章 检测仪表基本知识
内容提要
测量过程与测量误差 测量仪表的品质指标 测量系统中的常见信号类型 检测系统中信号的传递形式
检测仪表与测量方法的分类、
化工检测的发展趋势
测量过程与测量误差
2、测量方法的分类
按照测量结果的获得过程
直接测量 间接测量
测量方法的分类
按测量结果的获得过程分类: 直接测量法
间接测量法
直接测量:用事先分度或标定好的测量仪表,直接 读取被测量测量结果的方法。直接将被 测量与标准量进行比较。
如: 测量结果:20.1 mm
特点:简单、直观、明了、精确度较高
(1)偏差法 (2)零值法 (3)微差法
检测仪表的品质指标
1. 测量仪表的准确度(精确度)
一台0~1000kPa的压变,其最大绝对误差
10kPa(在整个量程范围内)
另一台0~400kPa的压变,其最大绝对误差
5kPa
哪台精度更高?
检测仪表的品质指标
1. 测量仪表的准确度(精确度) 两大影响因素 绝对误差 和 仪表的标尺范围(量程)
仪表量程的上限Ymax: 4/3~3/2倍(被测变量)
波动较大时:3/2~2倍(被测变量) 下限Ymin: :一般地,被测变量的值不低于全量程的1/3。
检测仪表的品质指标
相对百分误差δ
允许误差δ允
检测仪表的品质指标
精确度等级
仪表的允许相对百分误差去掉“±”号及“%”号
仪表的δ
允越大,表示它的精确度越低;反之,仪表的δ 允
解 根据工艺要求,该仪表的最大允许误差为
±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 200~ 700℃ ,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%,即精确度等级为 0.5 级的仪表,才能满足工艺要求。
压力检测仪表
温度检测仪表
流量检测仪表
液 位 检 测 仪 表
指示型、记录型、讯号型、远传指示型、累积型等
XSR50 彩色无纸记录仪 XRS30 单色无纸记录仪
实用仪表、范型仪表和标准仪表,分别使用在现场、实验室和标定室
隔膜压力表
智能压力校验仪 压力仪表校验装置
热电偶校验仿真仪
检测仪表与测量方法的分类
如果将该仪表的去掉“±”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。
例2 某台测温仪表的量程是200--700℃,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。
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