检测技术及仪表

第一章 基础知识
1.4 测量的相关概念
二、测量的基本方程式
X = αx − δ
X α
——为被测量 ——为比值 ——为测量单位 ——为测量误差
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δ
x
第一章 基础知识
1.4 测量的相关概念
三、测量的分类 1）按测量用途分类
一般测量（生活测量） ：对测量结果无需给 出误差值或估计测得值的可信度。 工业测量（技术测量） ：对测量结果只需考 虑误差的最大可能性。 精密测量（实验室测量） ：对取得的测量结 果要估计器误差，并评定其不确定度
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仪器仪表： instrumentation， apparatus，meter
第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——基本作用 改善、扩展、补充或延伸人的感官功能 人的感官 改善、扩展、补充或延伸人的感官功能 “十八界”——《佛学大辞典》
6根：眼、耳、鼻、舌、身、意 6尘：色、声、香、味、触、法 6识：眼识、耳识、鼻识、舌识、身识、意识 识： 获取信息的手段、认识世界的工具 ！
提高自动化程度 对工艺及设备进行分析、诊断 满足特殊评估需要
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——课程开设的目的 4）是创业、就业的重要领域 4）是创业、就业的重要领域
总 研究开发：研究院、所，科学院… 适 制造生产：设备制造厂、公司… 有 合 产品设计：专业设计院、所，企事业设计部门… 一 代理销售：各种代理公司… 你 设备集成：成套专业公司，院、所… 个 运行维护：各种使用单位…
【工业自动化仪表】按功能：检测仪表、显示 仪表、调节仪表和执行器等 【检测仪表】按被测物理量：温度仪表、压力 仪表、流量仪表、物位仪表、机 械量仪表等 【温度仪表】按测量方式：接触式和非接触式 【接触式仪表】热电式、膨胀式、电阻式等。
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1.1 检测技术及仪表概述——种类划分
根据国际发展潮流和我国的现状，现代仪器 仪表按其应用领域和自身技术特性大致划分 为6个大类： 工业自动化仪表与控制系统 科学仪器 电子与电工测量 医疗仪器 各类专用仪器 传感器与仪用元件、材料
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现 代 仪 器 仪 表
第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——种类划分
习 惯 称 呼
习惯分类
【一次仪表】直接感触被测信号的部分 【二次仪表】放大、显示、传递信号部分
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1.1 检测技术及仪表概述——课程开设的目的
利用仪表装置完成控制策 感知并表达被测参数 1）自动化专业课主要内容 略，实现对生产过程的干 1）自动化专业课主要内容 预，使其按照预定的要求 （检测技术及仪表、 运行。达到安全、经济、 现代测试技术、…） 高效（自控原理、控制系 实现智能功能的工具和手 统、模糊、神经元…） 段（计算机原理、计算机 控制系统、单片机、网 检测技术及仪表 + 自控理论及装置 络、DCS、PLC…）
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第一章 基础知识
1.4 测量的相关概念
2）按测量方法分类
直接测量：单位与被测量直接比较即可获 得比值 间接测量：测量值函数运算后才能获得被 测量 组合测量：几个参数测得值组合运算得出 结果 软 测 量：利用较易测量的辅助变量和离 线分析信息去估计不可测或难 测变量的方法。
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第一章 基础知识
1.4 测量的相关概念
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第一章 基础知识
1.4 测量的相关概念
2、误差产生的原因 2、误差产生的原因
①
原理误差：测量原理及测量方法本身先天存 在的误差。 对被测对象认识不足，未考虑到一些因素 客观条件限制，只能近似测量 测量原理本身的近似性 测量设备干扰被测对象 常数近似、有效数字的取舍 动态参数用静态方法测量 ……
第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——基本含义 检测技术 ：Measurement Technique
基 本 含 义
Testing Technology ——通过实验方法，求取被测量数值的过程 （亦称测量技术、测试技术）。
——获取被测对象组分、物性、状态、运动 和变化信息，并能转换、检出、观察、处理 信息的器具或装置。
自动化工程学院 王建国
1
“应用技术主导型”普通工科高等教育
课程定位
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第一章 基础知识 主 要 内 容
1.1 检测技术及仪表概述 1.2 电厂热工检测技术及仪表 1.3 典型仪表控制系统组成 1.4 测量的相关概念 1.5 仪表的组成及其性能指标
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1.1 检测技术及仪表概述——产品展示 模 模 拟 拟 指 指 示 示 记 记 录 录
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——产品展示 数 数 字 字 指 指 示 示 记 记 录 录
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——产品展示
传 传 感 感 变 变 送 送 器 器
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——产品展示
执 执 行 行 一 一 体 体 化 化
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计算机软、硬件，网络技术等
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——课程开设的目的 2）是实现生产自动化的前提和必要条件 2）是实现生产自动化的前提和必要条件
为运行人员提供操作依据 为自动化装置提供准确及时的信号 为宏观技术管理、经济管理提供参 考依据
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——课程开设的目的 3）为改善劳动条件提高劳动效率、 3）为改善劳动条件提高劳动效率、 提高设备可靠性的重要依据 提高设备可靠性的重要依据
以工程测量为背景研究和解决测量原 理及测量仪表问题（区别于实验室精 密测量仪器和计量） 测量参数分章，各章相对独立。 涉及学科多内容综合性强。理论不深 强调应用。
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——课程特点及学习方法 学习方法 学习方法
① 掌握课程特点，善于理解、掌握实质、记 忆与推理结合。 ② 及时预习，带着问题听课，有疑难及时与 教师沟通。 ③ 强化基本概念、理论、方法的掌握，避免 “压题”、“突击”、“参考往届试题” 等投机式学习。 ④ 按时完成规定的任务，作业、实验、实战 练习等。 25
① 检测仪表：传感器、变送器… ② 显示仪表：指示、记录、报警… ③ 调节仪表：按预定的控制规律控制执行 器动作。 ④ 集中控制装置：自成体系的控制装置， 如DAS、FSSS、SCS… ⑤ 执行器：完成控制动作。
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第一章 基础知识
1.3 典型仪表控制系统组成
给定单元
调节 单元
执行 单元
调节 对象
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——种类划分 使用行业分：机械工业产品
工业自动化仪表、电工仪器仪表、 光学仪器、分析仪器、实验室仪器与装 置、材料试验机、气象海洋仪器、电影 机械、照相机械、复印缩微机械、仪器 仪表元器件、仪器仪表材料、仪器仪表 工艺装备等——13类
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1.1 检测技术及仪表概述——种类划分 不同特征：功能、测控对象、结构、原理等
3）按测量过程分类
接触测量：测量工具直接接触被测对象，感 受其变化后得出测量结果。 非接触测量：测量工具无需直接接触被测对 象就能感受其变化得出测量结果
4）按测量机理分类
能量变换型：将被测参数的能量转换成另一种 易测量的能量类型（电、光等） 能量控制型：被测参数的变化使其它参数发生 变化，从而控制外部能量。
被调量
测量变送单元
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第一章 基础知识
1.3 典型仪表控制系统组成
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1.4 测量的相关概念
一、测量的定义 用实验的方法，把被测量与所选定的 测量单位进行比较，求其比值以获得 被测量数值的过程。
三 要 素 测量单位：必须预先确定（计量） 测量工具：单位的实物复现形式 测量方法：进行比较的实验
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第一章 基础知识
1.4 测量的相关概念
② 装置误差：使用的测试设备本身固有的误差 测量用的仪器仪表本身，在设计、制造、安 装等方面存在的误差。 ③ 环境误差：环境因素对测量工作的影响 测量环境不同于规定的标准状态，温度、湿 度、大气压、电场、磁场、振动…… ④ 人员误差：测量人员的操作过程引入的误差 感官分辨率、生理变化、精神状态、技术水 平、责任心、反应速度……
真实值（真值）：与给定的特定量定义一 致的值（计量学范畴）
1）理论真值（理论值、定义值）： 根据一定的理论，在严格的条件下按定义确定的真值 （平面三角形三个内角之和的真值等于π弧度 ）。 2）约定真值（相对真值、代替真值、指定值）国际计量大 会认定，得到大家公认的各种基准、标准或相当于标 准的指示值。 3）最佳估计值：国际数据委员会(CODATA)给出的物理常 量与常数（如推荐的真空光速、阿伏加德罗常量等特 定量的最新值） 4）传递值（参考值、实际值）：由计量网传递下来的标准 仪器、标准量器和标准物质所给出的值。
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第一章 基础知识
1.4 测量的相关概念
四、测量的误差与不确定度
1、测量误差的表示形式 1、测量误差的表示形式 绝对误差：测量结果减被测量真实值所得的偏差 称为测量的绝对误差，简称误差。
δ = x − x0
相对误差：绝对误差除以被测量的真值的百分数
γ =
δ
x0
× 100 %
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第一章 基础知识
1.4 测量的相关概念
售后服务：专业维修服务部门…
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——课程主要内容 1、概念 1、概念
测量、误差、测量仪表的基本概念
2、原理 2、原理
过程参数（温度、压力…）的测量原理
3、装置 3、装置
测量仪表、传感器的使用
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——课程特点及学习方法 课程特点 课程特点
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基 本 作 用
第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——重要性
国 民 经 济
国家、地区的竞争力 经济竞争力 企业竞争力 产品竞争力 倍增器
自动化技术保证
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——重要性
催化剂
科 学 研 究
20世纪：诺贝尔全部获奖中，实验成果的比例如下：
90 90 74.6 80 70 60 百分比 50 40 30 20 10 0
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第一章 基础知识
Baidu Nhomakorabea
1.4 测量的相关概念
5）按测量示值状态分类
偏位法测量：被测参数使测量装置的参数产生偏 差，以此进行刻度；（开环） 平衡法测量：上述偏差用已知参数进行平衡，偏 差为零时由已知量刻度被测量；
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第一章 基础知识
1.4 测量的相关概念
6）按被测参数时变状态分类
静态测量：被测量在测量过程中无需考虑时间 因素。 动态测量：测量过程中被测量处于时变状态中
第一章 基础知识
1.2 电厂热工检测技术及仪表
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第一章 基础知识
1.2 电厂热工检测技术及仪表
电厂热工过程自动化内容 电厂热工过程自动化内容
① ② ③ ④ ⑤
自动检测 自动控制（自动调节） 自动保护 顺序控制 自动化管理
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1.2 电厂热工检测技术及仪表
电厂热工自动控制系统的实现 电厂热工自动控制系统的实现
7）按测量条件分类
等精度测量：在相同条件下进行测量，数据无论 偏差大小，具有相同的可信度 不等精度测量：在不同的条件下测量的数据
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第一章 基础知识
1.4 测量的相关概念
常 见 的 过 程 检 测 量
热工量 电工量 物性与 成分量 状态量 温度、热量、压力、真空度、压差、流量、 物位等 电压、电流、电阻、电感、电容、电功率、 频率等 成分、浓度、黏度、粒度、浊度、湿度、露 点、水分、密度、酸碱度、分子量、纯度等 机械运转状态：启停、振动、位移、声音等 设备异常状态：过热、泄漏、变形、裂纹、 磨损、过负荷等 产品在线检测：表面质量、疵品形状等 仪表装置状态：绝缘、断线、电源等
——王大珩（两院院士、“两弹一星”元勋， “863计划”倡导者之一） ——门捷列夫
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——种类划分 使用目的和用途：
量具量仪、汽车仪表、拖拉机仪表、 船用仪表、航空仪表、导航仪器、驾 多种分类 驶仪器、无线电测试仪器、载波微波 方法 测试仪器、地质勘探测试仪器、建材 测试仪器、地震测试仪器、大地测绘 仪器、水文仪器、计时仪器、农业测 试仪器、商业测试仪器、教学仪器、 医疗仪器、环保仪器等
物理学 化学 生物医学
所有实验都必须借助于先进的科学仪器
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68.4 系列1
第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——重要性 战斗力
军 事 国 防
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第一章 基础知识
1.1 检测技术及仪表概述——重要性
名 人 语 录
科学，只有当人类懂得测量时才开始。 新技术革命的关键是信息技术，信息技术 是由测量技术、计算机技术和通信技术三 仪表是人们认识世界的工具， 部分组成，测量技术则是关键和基础。 机器是人们改造世界的工具， ——钱学森（院士） 认识世界是改造世界的前提。