检测仪表基本知识

1、检测仪表基本知识检测仪表基本知识*从从信息论信息论角度讲，角度讲，测量测量就是就是获得信息获得信息的过程。的过程。在科研、生产和军事等领域，检测是必不可少在科研、生产和军事等领域，检测是必不可少的过程。的过程。通常所讲的检测是指使用专门的通常所讲的检测是指使用专门的工具工具，通过，通过实实验验和和计算计算，进行，进行比较比较，找出被测参数的，找出被测参数的量值量值或判定或判定被测参数的被测参数的有无有无。*温度检测温度检测Cu50*DS18B20 TO-92 DS18B20 TO-92 温度传感器温度传感器DS18B20 DS18B20 测温模块测温模块温度探头温度探头温度检测温度检测*压力检

2、测压力检测压力表压力表福禄克福禄克Fluke-700G06，-100PSIG液压液压气动气动压力表压力表*流量检测流量检测电磁流量计电磁流量计孔板流量计孔板流量计涡轮流量计涡轮流量计*原因原因仪表本身仪表本身安装不当安装不当测量中的测量中的动态误差动态误差一切测量都有误差，误差自始至终存在于所有科学一切测量都有误差，误差自始至终存在于所有科学实验中。实验中。*绝对误差绝对误差tIxx x xI I：仪表指示值：仪表指示值, , x xt t：被测量的真实值：被测量的真实值0 xx 由于真值无法得到由于真值无法得到 x x：被校表的读数值，：被校表的读数值，x x0 0 ：标准表的读数值：标准表

3、的读数值 相对误差相对误差ttIxxxxxxx或000*比如：一段比如：一段4 4米长的绳子，仪表测量是米长的绳子，仪表测量是4.054.05米，米，则这个仪表的绝对误差和相对误差是？则这个仪表的绝对误差和相对误差是？ 绝对误差绝对误差ttIxxxxxxx或000相对误差相对误差0 xx = 4.05 - 4.0 = 0.05m= 0.05 / 4.0 = 1.25 %*准确度（精确度）准确度（精确度）恒定度恒定度灵敏度与灵敏限灵敏度与灵敏限反应时间反应时间线性度线性度重复性重复性*测量范围测量范围测量下限测量下限测量上限测量上限量程量程=测量上限值测量下限值测量上限值测量下限值*1.1.测量

4、仪表的准确度（精确度）测量仪表的准确度（精确度） 两大影响因素两大影响因素绝对误差绝对误差和和仪表的量程仪表的量程说明：仪表的测量误差可以用绝对误差说明：仪表的测量误差可以用绝对误差来表示。来表示。但是，但是，仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。因此，常说的。因此，常说的“绝对误差绝对误差”指的是绝对误差中的指的是绝对误差中的最大值最大值maxmax。*%100max标尺下限值标尺上限值%100标尺下限值标尺上限值差值仪表允许的最大绝对误允量程：仪表的标尺上限值与下限值之差。量程：仪表的标尺上限值与下限值之差。相对百分误差相对百分误差= = 最大绝对误

5、差最大绝对误差/ /量程量程* *100%100%允许误差允许误差允允 = = 允许的最大绝对误差允许的最大绝对误差/ /量程量程* *100%100%*仪表的仪表的允允越大越大，表示它的，表示它的精确度越低精确度越低；反之，；反之，仪表的仪表的允允越小，表示仪表的精确度越高。越小，表示仪表的精确度越高。目前常用的目前常用的精确度等级精确度等级有有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。等。例：例：0.5级，表示最大百分误差不超过级，表示最大百分误差不超过0.5%精度为精度为0.5，测量范围为，测量范围为01000的测温仪表，的测温仪表

6、，它的最大误差为它的最大误差为5精度为精度为0.5，测量范围为，测量范围为0100的测温仪表，的测温仪表，它的最大误差为它的最大误差为0.5* 准确度等级数值越小准确度等级数值越小，就表征该仪表的准确度等，就表征该仪表的准确度等级越高，仪表的级越高，仪表的准确度越高准确度越高。工业工业现场用的现场用的测量测量仪表仪表，其准确度大多在，其准确度大多在0.50.5级以下级以下。 仪表的精度等级一般可用不同的符号形式标志在仪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。表面板上。举例举例1.51.0如：如：高高精度等级精度等级低低0.02，0.050.5，1.01.5，2.5，4.0标准仪表

7、用标准仪表用准确测量用准确测量用一般工业用一般工业用要求不高要求不高*2.2.检测仪表的恒定度检测仪表的恒定度 图1-1 测量仪表的变差同一仪表同一仪表 正反行程指示值之间存在差值正反行程指示值之间存在差值%100标尺下限值标尺上限值最大绝对差值变差*3.3.灵敏度与灵敏限灵敏度与灵敏限 仪表的灵敏限仪表的灵敏限是指能是指能引起引起仪表仪表指针指针发生发生动动作的被测参作的被测参数的数的最小变化量最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应。通常仪表灵敏限的数值应不大于不大于仪表仪表允允许绝对误差许绝对误差的的一半一半。 注意：注意：上述指标仅适用于指针式仪表。在数字式仪表中，上述指标仅适用于指针式仪表

8、。在数字式仪表中，往往用分辨率表示。往往用分辨率表示。 死区死区( (不灵敏区不灵敏区) )输入变化不致引起输出输入变化不致引起输出可察觉可察觉变化的区间。变化的区间。灵敏度为零灵敏度为零*4.4.反应时间反应时间 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繁的参数。准确的指示值，那就不宜用来测量变化频繁的参数。 仪表反应时间的长短，实际上反映了仪表仪表反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性动态特性的

9、好坏。的好坏。 *5.5.线性度线性度 线性度线性度是表示线性刻度仪表的输出量与输入量的实际是表示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。通常总是校准曲线与理论直线的吻合程度。通常总是希望希望测量仪表测量仪表的的输出输出与与输入输入之间呈之间呈线性关系线性关系。 图1-2 线性度示意图%100max仪表量程ff 式中，式中，f为线性度（又称非线为线性度（又称非线性误差）；性误差）；fmax为校准曲线对于理为校准曲线对于理论直线的最大偏差（以仪表示值的论直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。单位计算）。 *6.6.重复性重复性 重复性重复性表示检测仪表在被测参数按同一方

10、向作全量程连表示检测仪表在被测参数按同一方向作全量程连续续多次变动多次变动时所得标定时所得标定特性曲线不一致的程特性曲线不一致的程度。若标定的度。若标定的特性曲线一致特性曲线一致, ,重复性就好重复性就好, ,重复性误差就小。重复性误差就小。 图1-3 重复性示意图%100max仪表量程ZZ*位移信号（线位移、角位移）位移信号（线位移、角位移）压力信号（压力信号（2020100KPa100KPa）电气信号（电压信号电气信号（电压信号0 0 5V5V、电流信号、电流信号 0 0 10mA 410mA 4 20mA20mA、阻抗信号、频率、阻抗信号、频率信号）信号）光信号（光通信信号）光信号（光通

11、信信号）*模拟信号模拟信号 在在时间时间上是上是连续变连续变化的。化的。数字信号数字信号 离散离散的、的、不连续不连续的信号。的信号。开关信号开关信号 两个状态、不连续。两个状态、不连续。*按所测参数不同：温度、压力、流量、物按所测参数不同：温度、压力、流量、物位检测仪表、成分分析仪表。位检测仪表、成分分析仪表。表达示数的方式不同：指示、记录、讯号表达示数的方式不同：指示、记录、讯号。按精度等级：实用仪表、范型仪表、标准按精度等级：实用仪表、范型仪表、标准仪表仪表按适用场合：现场、实验室、标定室。（按适用场合：现场、实验室、标定室。（防护等级、防爆等级、安装维护、精度）防护等级、防爆等级、安装

12、维护、精度）*1. 某台具有线性关系的温度变送器,其测温范围为 0200,变送器的输出为 420mA。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/050100150200输出信号/mA正行程读数x正正行程读数x反44.0288.1012.0112.1016.0116.092020.01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。234输入下限值输入上限值输出下限值）温度值（输出上限值I)(840200)420(50mAI解:该题的解题步骤如下。 (1)根据仪表的输出范围确定在各温度测试点的输出标准值x标。任一温度值的标准输出信号(mA)为 例如,当温度为50时,对

13、应的输出应为 其余类推。 (2)算出各测试点正、反行程时的绝对误差正与反 ,并算出正、反行程之差变 ,分别填入下表内(计算变时可不考虑符号,取正值)。 输入信号/050100150200输出信号/mA正行程读数x正反行程读数x反标准值44.02488.10812.0112.101216.0116.09162020.0120绝对误差/mA正行程正反行程反00.0200.100.010.100.010.0900.01正反行程之差变0.020.100.090.080.0125 (3)由上表找出最大的绝对误差max ,并计算最大的相对百分误差max。由上表可知 )(10. 0maxmA%625. 0%10042010. 0max 去掉max的“”号及“%”号后,其数值为0.625 ,数值在0.51.0之间,由于该表的max已超过0.5级表所允许的允,故该表的准确度等级为1.0级。 26%625. 0%100420max变变(4)计算变差 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。 27(5)由计算结果可知,非线性误差的最大值fmax = 0.10 ,故线性度f为 %625. 0%10042010. 0%100max仪表量程ff注意 在具体校验仪表时,为了可靠起见,应适当增加测试点