过程参数检测概述

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浙江大学信息学院控制系
—过程控制基础及应用—
测量误差
x 测量误差——仪表测得的测量值 i 与被测真值 xt 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：
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
400 0
去掉和%为1.25，因此该变送器精度等级为1.5级
例2：根据工艺要求选择一测量范围为0~40m3/h的流量计，要求测量误差不超过 0.5 m3/h，请确定该仪表的精度等级。
解：同样，先求最大相对百分误差
0.5 *100% 1.25% 40 0
因此该流量计必须选择1.0级的流量计
结论： 工艺要求得允许误差 ≥ 仪表的允许误差 ≥ 校验所得到的相对百分误差 7
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浙江大学信息学院控制系 检测仪表的主要性能指标
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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：
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%
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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？
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
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。
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
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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。
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。
6 数值一般大于等于0.5。
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检测仪表的主要性能指标 ☆☆仪表的精确度等级☆☆
例1：某压力变送器测量范围为0～400kPa，在校验该变送器时测得的最大绝对误 差为—5kPa，请确定该仪表的精度等级。
解：先求最大相对百分误差 5 *100% 1.25%
解：由题意可知，被测温度的允许最大绝对误差为：|△max|＝70×1％＝0.7℃ 测量范围为0～100℃的仪表的最大允许绝对误差为：|△max|1＝100×0.5％＝0.5℃ 测量范围为0～200℃的仪表的最大允许绝对误差为：|△max|2＝200×0.5％＝1.0℃
根据上述计算，虽然两台仪表的精度等级均为0.5级，但只有测量范围是0～100℃ 的温度测量仪表才满足本题的测量要求。
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检测仪表的主要性能指标 ☆☆仪表的精确度等级☆☆
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超过±1％， 现有两台温度测量仪表，精度等级均为0.5级，其中一台仪表的测量范围是 0～100℃，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。
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。 5
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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：
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
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浙江大学信息学院控制系 检测仪表的主要性能指标
Hale Waihona Puke Baidu
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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。
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第3章 过程参数的检测
概述 压力检测 温度检测 流量检测 物位检测 成分和物性参数的检测 软测量技术简介
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3.1 概述
检测过程与测量误差 过程参数的一般检测原理 变送器的基本特性和构成原理 变送器的若干共性问题