仪表自动化第三章检测仪表与传感器1.pptx

检测仪表的主要性能指标
非线性误差
在通常情况下，总是希望测量仪表的输出量和输入量之间呈线性对应 关系。测量仪表的非线性误差就是用来表征仪表的输出量和输入量的 实际对应关系与理论直线的吻合程度。
通常非线性误差用实际测得的输入－输出特性曲线（也称为校准曲线）与理论直 线的之间的最大偏差和测量仪表量程之比的百分数来表示：
检测仪表的主要性能指标
动态误差 相对百分误差、非线性误差、变差都是稳态（静态）误差。
由于检测元件的输出信号种类繁多，且信号较弱不易察 觉，一般都需要将其经过变送器处理，转换成标准统一的 电气信号（如4～20mA 或 0～10mA直流电流信 号 ,20～100KPa气压信号）送往显示仪表，指示或记录 工艺变量，或同时送往控制器对被控变量进行控制。有时 将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表, 或者将 检测元件称为一次仪表，将变送器和显示装置称为二次仪 表。
虽然后者的最大绝对误差较小，但这并不说明后者较前者精度高。 在自动化仪表中，通常是以最大相对百分误差来衡量仪表的精确度，定义仪表的精度等级。
由于仪表的绝对误差在测量范围内的各点上是不相同的，因此在工业上通常将绝对误差 中的最大值，即把最大绝对误差折合成测量范围的百分数表示，称为最大相对百分误差:
最大绝对误差＝ max
检测——实施正确控制的第一步
变送——将检测元件输出的各种信号、微弱信号转化成统一 (标准)的电气信号。
过程控制对检测仪表要求：
静态：正确——y(t)正确反映c(t)的值 可靠——长期工作
动态：迅速——y(t)迅速反映c(t)的变化
3.1.1 检测过程与测量误差
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。
量程
xmax xmin
100%
仪表的精度等级（精确度等级）是指仪表在规定的工 作条件下允许的最大相对百分误差。
3.1.3检测仪表的主要性能指标
☆☆仪表的精确度等级☆☆
仪表的精度等级（精确度等级）是指仪表在规定的工作条件下允许的最大相对百分误差。 把仪表允许的最大相对百分误差去掉“±”号和“％”号，便可以用来确定仪表的精度等级。 目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有：
差和测量仪表量程之比的百分数来表示 ：
变差
m ax
100％
测量范围上限－测量范围下限
仪
表
输 出
下行程
上行程 被测变量
m ax
检测仪表的主要性能指标
灵敏度和分辨力 灵敏度是表征检测仪表对被测量变化的灵敏程度，它是指仪表
输出变化量和输入变化量之比，即
灵敏度＝Δy/Δx
分辨力又称为灵敏限，是仪表输出能响应和分辨的最小输入变化量，它也是灵 敏度的一种反映。对数字式仪表来说，分辨力就是数字显示仪表变化一个LSB（二 进制最低有效位）时输入的最小变化量。
被测 被测对象
变量
传感器
变送器
显示装置
参数检测的基本过程
传感器又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量，经能量转 换并转化成一个与被测变量成对应关系的便于传送的输出信号，如mV、V、 mA、Ω、Hz、位移、力等等。
由于传感器的输出信号种类很多，而且信号往往很微弱，一般都需要 经 过 变 送 环 节 的 进 一 步 处 理 ， 把 传 感 器 的 输 出 转 换 成 如 0 ～ 10mA 、 4 ～ 20mA等标准统一的模拟量信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检 测仪表称为变送器。
仪
表
f
max
100％
测量范围上限－测量范围下限
输 出
理论
max
实际
被测变量
检测仪表的主要性能指标
变
差 在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对被测变量在全量程范围内
进行正反行程（即逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量时，对应于同
一被测值的仪表输出可能不等，二者之差的绝对值即为变差。
变差的大小，根据在同一被测值下正反特性间仪表输出的最大绝对误
0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。 所谓的0.5级仪表，表示该仪表允许的最大相对百分误差为±0.5％，以此类推。 精度等级一般用一定的符号形式表示在仪表面板上：
1.0
1.5
仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。 精度等级数值越小，表示仪表的精确度越高。 精度等级数值小于等于0.05的仪表通常用来作为标准表，而工业用表的精度等级 数值一般大于等于0.5。
xi x0 x0——标准表读数
测量误差的几种表示形式： 绝对误差 xi x0
实际相对误差
1
xt
100%
标称相对误差
2
x0
100%
相对百分误差
3
xmax
xmin
100%
3.1.3检测仪表的主要性能指标
仪表的精确度
一台测量范围0～1000kPa的压力测量仪表，其最大绝对误差10kPa(在整个 量程范围内)，另一台测量范围0～400kPa的压力测量仪表，其最大绝对误 差5kPa， 请问哪一台压力检测仪表的精度更高？
3.1 概 述
3.1.0 检测变送的重要性 3.1.1 测量误差 3.1.2 仪表性能指标 3.1.3 过程参数的一般测量原理
3.1.0 检测变送的重要性
在过程自动化中要通过检测元件获取生产工艺变量， 最常见变量是温度、压力、流量、物位（四大参数）。
检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接响应工 艺变量，并转化成一个与之成对应关系的输出信号。 这些输出信号包括位移、电压、电流、电阻、频率、 气压等。
第三章 检测仪表与变送器
简单控制系统构成回顾：
控制器
扰动
比较
f(t)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
广义对象
机构
设定值
e(t)
被控变量
r(t) -
控制装置 u(t)
执行器
过程
q(t)
c(t)
测量值 y(t)
检测元件、变送器
简单控制系统的方块图
本章主要内容：
3.1 概述 3.2 压力检测 3.3 流量检测 3.4 物位检测 3.5 温度检测 3.6 成分分析
有些时候，传感器可以不经过变送环节，直接通过显示装置把被测量 显示出来。
测量误差
测量误差——仪表测得的测量值
与被测真值
之差 xi xt
由于真值在理论上是无法真正被获取的，因此，测量误差就是指检测仪 表（精度较低）和标准表（精度较高）在同一时刻对同一被测变量进行测 量所得到的2个读数之差。 即：