化工仪表及自动化课件第一章-检测仪表及传感器

第一章检测仪表及传感器

本章内容

概述压力检测及仪表流量检测及仪表物位检测及仪表温度检测及仪表第一节

概述

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用来检测生产过程中的各个有关参数的技术工具称为检测仪表。

---用来将这些参数转换为一定的便于传送的信号（例如电信号或气压信号）的仪表通常称为传感器。

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当传感器的输出为单元组合仪表中规定的标准信号时，通常称为变送器。

检测环节

是检出元件和传感器，直接感受被测变量，并将它变换成适于测量的信号形式。

转换放大环节

对信号进行转换、放大等处理，并传给显示部分进行显示或纪录。

显示部分

就地指示型仪表、单元组合型仪表、数字式显示仪表。一、检测仪表组成二、工业仪表的分类按仪表使用的能源分类

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气动仪表、电动仪表和液动仪表。按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类

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检测仪表、显示仪表、集中控制装置、控制仪表和执行器。按仪表的组成形式分类

---基地式仪表和单元组合仪表。三、测量过程与测量误差测量过程将被测参数与其相应的测量单位进行比较，并将之经过一次或多次能量的交换，获得一种便于显示和传递的信号的过程。测量误差误差测量值与真实值之间的差值。误差产生的原因选用的仪表精确度有限，实验手段不够完善，环境中存在各种干扰因素，以及检测技术水平等限制的原因。误差分类

根据误差的性质及产生的原因，分为系统误差、疏忽误差、随机误差三类。定义

在同一测量条件下，对同一被测参数进行多次重复测量时，误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化。特点

有一定规律，一般可通过试验或分析的方法找出其规律或影响因素，引入相应的校正补偿措施，便可消除或大大减小。误差产生的原因

系统误差主要是由于检测仪表本身的不完善、检测中使用仪表的方法不正确以及测量者固有的不良习惯等引起的。系统误差定义

明显的歪曲测量结果的误差，又称粗差。特点

无任何规律可循。误差产生的原因

引起的原因主要是操作者的粗心（如读错、算错数据等）、不正确操作、实验条件突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙测试等原因造成的。这时含有粗差的测量值称为异常值或坏值，一般都应从测量结果中剔除。疏忽误差定义

在相同条件下多次重复测量同一量时，误差的大小、符号均为无规律变化，又称偶然误差。特点

变化难以预测，无法修正误差产生的原因

随机误差主要是由于测量过程中某种尚未认识的或无法控制的各种随机因素（如空气扰动、噪声扰动、电磁场等）所引起的综合结果。随机误差绝对误差

绝对误差指仪表指示值与被测参数真值之间的差值，即χ——仪表指示值

χt

——被测量的真值χ0——标准表读数思考

A

B0-100℃0-1000℃1℃四、误差的表示方法相对百分误差δ——相对百分误差Μ——仪表量程

仪表的绝对误差在测量范围内的各点上是不相同的，在这里的绝对误差是指绝对误差中的最大值△max.思考

A

B0-100℃0-1000℃1℃相对误差相对误差等于某一点的绝对误差△x与标准表在这一点的指示值x0之比。即

y——仪表在x0的相对误差x——被测表读数x0——标准表读数六、检测仪表的基本技术性能指标1、精确度（精度）根据仪表的使用说明，规定一个在正常情况下允许的最大误差，这个允许的最大误差就叫允许误差。精度等级0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0精度等级符号

将允许的相对百分误差去掉±及%，便可以确定仪表的精度等级。例1

有两台测温仪表，它们的测温范围分别为0~100℃和100~300℃，校验表时得到它们的最大绝对误差均为2℃，试确定这两台仪表的精度等级。解这两台仪表的相对百分误差分别为一台仪表的精度等级为2.5级，而另一台仪表的精度等级为1级。例2某台测温仪表的工作范围为0~500℃，工艺要求测温时测量误差不超过±4℃，试问如何选择仪表的精度等级才能满足要求？例2某台测温仪表的工作范围为0~500℃，工艺要求测温时测量误差不超过±4℃，试问如何选择仪表的精度等级才能满足要求？解根据工艺要求，仪表的相对百分误差为应选择0.5级的仪表才能满足要求允小结在确定一个仪表的精度等级时，要求仪表的允许误差应该大于或等于仪表校验时所得到的最大百分误差；而根据工艺要求来选择仪表的精度等级时，仪表的允许误差应该小于或等于工艺上所允许的最大百分误差。

2、灵敏度与灵敏限

灵敏度

表示仪表对被测参数变化反应的能力，是指仪表达到稳态后输出增量与输入增量之比，即

S——仪表的灵敏度

Δα——仪表指针的线位移或角位移

Δx——仪表输入变量的增量

灵敏限

指引起仪表指针发生可见变化的被测参数的最小变化量。通常不应大于仪表允许绝对误差的一半。3、分辨力数字式仪表常用分辨力来表示灵敏度。分辨力是指数字仪表的最末位数字间隔所代表的被测参数变化量。它反映了数字仪表能够检测到的被测参数中最小变化的能力。4、变差

在外界条件不变的情况下，当被测参数从小到大（正行程）和从大到小（反行程）时，同一输入的两个相应输出值常常不相等。两者绝对值之差的最大值和仪表量程之比的百分数称为变差，也称回差。反行程正行程被测参数仪表示值变差=最大绝对差值/M注意：仪表的变差不能超过仪表的允许误差。4、线性度与反应时间线性度

测量仪表在全量程范围内实际校准值与理论对应值的吻合程度。被测变量仪表显示值反应时间

表示显示值变化相对于实际值变化的滞后时间。当输出信号突然变化后，输出信号将由原始值逐渐变化到新的稳态值。仪表的输出信号又开始变化到新稳态值的63.2%所用的时间，叫做反应时间。某一标尺为0~1000oC的温度计出厂前经校验，其刻度标尺上的各点测量结果分别为：标准表读数/oC02004006007008009001000oC被校表读数/oC02014026047068059031001oC（1）求出该温度计的最大绝对误差值；（2）

确定该温度计的精度等级；（3）如果工艺上允许的最大绝对误差为8oC，问该温度计是否符合要求？解：（1）最大绝对误差（2）允许误差按照靠系列的要求，选择等级低的为此温度计的精度等级1.0;

（3）工艺要求按照靠系列，根据工艺要求选取，要选择等级高的精度等级，0.5;所以此温度计不符合要求。例：如果有一台压力表，其测量范围为0~10MPa，经校验得出下列数据：被校表读数/MPa0246810MPa被校表正行程读数/MPa01.983.965.947.979.99被校表反行程读数/MPa02.024.036.068.0310.01（1）

求出该压力表的变差；（2）问该压力表是否符合1.0级精度？例：如果有一台压力表，其测量范围为0~10MPa，经校验得出下列数据：