过程控制与自动化仪表-第二章-误差

检测误差
检测误差
检测误差是指检测仪表的测量值与被测物理量的真值之间的差值，它反 映了仪表的检测精度 1、真值 即被测物理量的真实（或客观）取值。在当前现行的检测体系中，是 将“认定设备”的检测结果作为真值，用Xa表示。 2、绝对误差
仪表的实测值与“真值”之差，记为
x xa
检测误差
3、相对误差
练习题
利用压力表测量某容器中的压力，工艺要求其压力为 1.3±0.06MPa，现可供选择压力表的量程有0~1.6MPa， 0~2.5MPa，0~4.0MPa，其精度等级有1.0,、1.5、2.0、2.5、 4.0，试合理选择压力表的量程和精度等级。
检测仪表的工作特性
3、量程调整： 零点不变的情况下将检测仪表的输出信号上限值与被测参数上 限值相对应
y
y(max)
y(min)
o x(min)
x(max)
x(max) x
检测仪表的基本特性
检测仪表的工作特性
示例：某测温仪表的测量范围为0~500℃，输出信号为4~20mA DC， 欲将该仪表用于测量200~1000℃的某信号，试问应作如何调整？
100% xa
4、引用误差
100% xmax xmin
某台测温仪表测量的上下限为500~1000°C，工艺要求该仪表 最大绝对值误差不得超过 2C 确定该仪表的引用误差
检测仪表的基本特性
仪表固有特性和性能指标
1、精确度及其等级 度量办法 去掉最大引用误差中的“±”和“％”表示：0.001、0.005、0.02、 0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5
上行程
o
被测变量
o
x
检测仪表的基本特性
仪表固有特性和性能指标
5、漂移
时漂、温漂
6、动态误差
被测参数在干扰作用下处于变动状态时仪表的输出值与参数实际 值之间的差异
原因：仪表内部的惯性，即时间常数T 物质传递需要的时间，即纯滞后时间τ
练习题
对某一标定为200~1200℃的温度计进行效验，得到各点的测 量结果： 被校表读数/℃ 标准表读数/℃ 201 203 347 345 487 482 599 723 855 989 1117 601 721 852 994 1120
变送器构成原理
模拟式变送器
x
零点迁移
测量部分 Ki
z0
－
zi
zf
放大器 K 反馈回路 Kf
y
＋ ＋
数字式变送器
存储器
x
传感器组件
A/D 转换器
CPU
D/A 转换器
FSK 信 号
通信电路
变送器信号传输方式
模拟式：四线制和二线制
四 线 制 变 送 器
I0
RL
电源
二 线 制 变 送 器
电源
UT I0
1）试求该仪表的最大绝对误差
2）确定该仪表的精度等级 3）经过一段时间使用后，仪表的最大绝对误差为±6℃，问 此时仪表精度等级是多少？
检测仪表的基本特性
检测仪表的工作特性
1、理想工作特性
y
y(max)
y(min)
o x(min)
x(max) x
检测仪表输出表达式：
ymax ymin y ( x xmin ) ymin xmax xmin
第2章 过程参数检测与变送
参数检测与变送
检测与变送仪表
传感器 能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器 件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
测量电路 被测量 输入量 敏感元件 转换元件 信号调理与转换电路 电量 输出量
电源
变送器 将输出信号转变成统一标准信号的仪器。
20～100kPa 4~20mA、1～5V DC
2、非线性误差
仪表输出
f
f max xmax xmin
f max
100%
理论 实际
o
被测变量
检测仪表的基本特性
仪表固有特性和性能指标
3、变差 4、灵敏度
b max f 100% xmax xmin
y
dy s dx
仪表输出
下行程
b max
dx
dy
S dy dx
RL
二线制优点：节省电缆、抗干扰
变送器信号传输方式
数字式：HART协议传输
数字信号传输基于频移键控（FSK）：
0.5mA
模拟信号
0.5mA 1200 Hz
“1”
2200 Hz
“0”
练习题
有一台DDZ-3型两线制差压变送器，当输入信号为40kPa和 80kPa时，变送器的输出分别是多少？
设某台DDZ-3型毫伏输入变送器，其零点迁移值umin=6mV DC， 量程为12mV DC。现已知变送器输出电流为12mA DC，问被测 信号为多少毫伏？
练习题
某控制系统中有一个量程为20~100kPa、精度等级为0.5 级的差压变送器，在校验时发现，该仪表在整个量程范围内 的绝对误差的变化范围为-0.5~+0.4kPa，试问该变送器能否 直接被原系统继续使用？
练习题
某被测温度信号在40~80℃范围内变化，工艺要求测量误 差不超过±1％，现有两台测温仪表，精度等级均为0.5级， 其中一台仪表测量范围为0~100℃，另一台仪表测量范围为 0~200℃，试问这两台仪表能否满足上述测量要求？
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
检测仪表的基本特性
检测仪表的工作特性
2、零点调整与迁移 零点调整：使Xmin=0的过程 零点迁移：使Xmin≠0的过程
y(max)
y
y(max)
y
y(max)
y
y(min)
y(min)
(min)
y(min) x(max) x
ox
x x(max)
o x (min)
o x(min)
x(max) x
检测仪表的基本特性