自动检测技术-自动检测技术-1-绪论-课件1

自动检测技术南华大学电气工程学院自动化教研室课程安排《自动检测技术》是自动化专业一门专业基础课，是一门必选课，它是后续课程的重要基础，主要讲述工业参数的自动检测技术。本课程的前修课程：《电路原理》、《大学物理》、《模拟电子技术》总学时：48学时，理论课36学时，实验12学时使用教材：《自动检测技术及仪表控制系统》，张毅等，化学工业出版社，主要学习本书的前二篇。主要参考书：《自动检测技术与装置》张宏健化工出版社

《检测及转换技术》常健生机械工业出版社

《自动检测技术》吴训一机械工业出版社本课程的主要内容：①自动检测的基本概念和理论：包括常用的基本概念和误差理论、测量方法等。（教材的第一篇）②常用工业参数的自动检测技术：常用工业参数有温度t、压力P、流量q、液位L和成分、物性等。主要学习测量这些参数的转换元件、检测仪表、检测系统及其设计等内容。不同的参数，不同的检测方法有对应的检测仪表。（教材第二篇）举例：1、电冰箱温控系统。需检测的物理量：温度---(热电阻,热电偶测温)2、锅炉系统。包括有蒸汽出口温度、炉膛内压力、锅炉水位等参数的检测和控制。TTLTPT冷水蒸汽1绪论1.1检测仪表控制系统1.2基本概念1.3检测仪表技术发展趋势1.1.1典型检测仪表控制系统以天然气为原料生产合成氨

压力调节（PC），流量调节（FC），液位调节（LC）脱硫塔控制流程流量系统结构框图1.1.2检测仪表控制系统结构分析核心：被控（被测）对象基础：检测单元处理：变送，显示，调节，执行典型工业检测仪表控制系统结构图汽车中的传感器

能将温度转换为电压的传感器—热电偶

ABTT0T0电动机转速测量安装有直线光栅的数控机床加工实况

防护罩内为直线光栅光栅扫描头被加工工件切削刀具角编码器安装在夹具的端部1.2.1测量范围、上下限及量程测量范围：仪器按照规定的精度进行测量的被测变量

的范围测量下限：测量范围的最小值测量上限：测量范围的最大值量程：量程=测量上限值-测量下限值例：某温度测量仪表的下限值是-50℃，上限值为150℃，则其测量范围可表示为-50℃～150℃，量程为200℃1.2.2零点迁移和量程迁移在实际使用中，由于测量要求或测量条件的变化，需要改变仪表的零点或量程。X：被测变量值相对于量程的百分数Y：仪表指针位移或转角相对于标尺长度的百分数零点迁移和量程迁移示意1.2.3灵敏度和分辨率、线性度灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值达到稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比灵敏度的量纲由U和Y确定注意与分辨率的区别分辨率是灵敏度的一种反映，表示仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称灵敏限灵敏度和分辨率灵敏度是指在稳态下输出量变化和引起此变化的输入量变化的比值。s是输入输出特性曲线的斜率，或者说等于仪表的放大倍数。对于多环节：s1s2s3xyy1y2提高灵敏度，可以获得较高测量精度；但灵敏度愈高，稳定性愈差，测量范围愈窄。分辨率：指检测仪表能够精确检测出被测量的最小变化的能力。灵敏度愈高，分辨率愈好。模拟式仪表分辨率规定为最小刻度分格值的一半；数字式仪表分辨率规定为最后一位的一个字。举例：10mA模拟电流表数字万用表，200mV,2V,20V3位半、4位半(1)线性度指传感器输出与输入之间的线性程度。具有线性输出—输入关系的优点：可大大简化传感器的理论分析和设计计算；传感器的标定、数据处理很方便；仪表刻度盘可均匀刻度，制作、安装、调试容易；避免了非线性补偿环节。

传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。理想的线性特性：

y=sx

静态特性曲线可实际测试获得。在获得特性曲线之后，可以说问题已经得到解决。但是为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系。这时可采用各种方法，其中也包括硬件或软件补偿，进行线性化处理。一般来说，这些办法都比较复杂。所以在非线性误差不太大的情况下，总是采用直线拟合的办法来线性化。在使用非线性特性的传感器时，在测量误差容许的条件下，用切线或割线等直线来近似地代表实际曲线的一段，这种方法称为传感器非线性特性的“线性化”(Linearization)在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合曲线之间的最大偏差，就称为非线性误差(LinearityError)或线性度通常用相对误差eL表示：Δmax一最大非线性误差；yFS—满量程输出。1.2.4误差绝对误差：绝对误差=示值－约定真值相对误差：相对误差（%）=绝对误差/约定真值引用误差：引用误差（%）=绝对误差/量程最大引用误差：最大引用误差（%）=最大绝对误差/量程允许误差：最大引用误差≤允许误差1.2.5精确度仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量精确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高曲线1：实际上升曲线曲线2：实际下降曲线曲线1和2愈接近直线OA，

则仪表的精度等级越高精度等级确定过程示意测量精度等级输入(被测量)输出0标准输入输出特性曲线实际上升校验曲线实际下降校验曲线误差上限误差下限精度等级0.5级：基本误差不超过量程的±0.5%基本误差限1.2.6滞环、死区和回差滞环：储能效应

例如弹性变形、磁滞实际上升曲线和实际下降

曲线不重合特性曲线形成环状。滞环效应分析1.2.6滞环、死区和回差死区：死区效应，例如传动机构

的摩擦和间隙实际上升曲线和实际

下降曲线不重合仪表输入小到一定范围后

不足以引起输出的任何变

化死区效应分析1.2.6滞环、死区和回差综合效应：既有储能效应，也具有

死区效应各种情况下，实际上升曲

线和实际下降曲线间的差

值称为回差综合效应分析滞环、死区和回差输入输出0下降曲线上升曲线重复性和再现性

（随机性）（稳定性）1.2.7重复性和再现性重复性：在同一工作条件下，同方向连续多次对同一输入值进行测量所得的多个输出值之间相互一致的程度再现性：包括滞环和死区，

仪表实际上升曲线和实际下

降曲线之间离散程度的表示，

常取两种曲线之间离散程度

最大点的值来表示综合效应分析重复性和再现性

（随机性）（稳定性）输入输出0重复性再现性1.2.8可靠性可靠度：衡量仪表能够正常工作并发挥其同能的程度体现在仪表正常工作和出现