《电子仪表系统概况》课件

电子仪表系统概况电子仪表系统是现代工业自动化控制的重要组成部分，广泛应用于各种工业领域。电子仪表系统以其高精度、高可靠性、数字化和智能化等优势，在生产过程的测量、控制、监控和管理中发挥着关键作用。课程目标理解电子仪表的基本原理掌握电子仪表的工作原理、测量方法和应用领域。学会使用电子仪表进行测量掌握电子仪表的调试、校准和维护技能。掌握电子仪表的设计方法了解电子仪表的设计流程、电路分析和器件选择。了解电子仪表在不同行业的应用了解电子仪表在工业自动化、医疗、航空等领域的应用实例。电子仪表系统概述电子仪表系统是指利用电子元件和电路来完成测量、显示、控制等功能的仪表系统。电子仪表系统广泛应用于工业自动化、过程控制、电力电子等领域。电子仪表系统具有高精度、高可靠性、高灵敏度、响应速度快等优点，在现代工业生产中发挥着至关重要的作用。电子仪表系统的组成传感器传感器将物理量转换成电信号。它可以感知温度、压力、流量等。信号处理电路信号处理电路对传感器输出的信号进行放大、滤波、转换等处理。显示器显示器将处理后的信号以数字或模拟形式显示出来。控制电路控制电路控制整个仪表的运行，并完成设定、校准、报警等功能。电子仪表系统的分类1模拟量电子仪表测量模拟信号，如电压、电流、温度等，显示结果为连续变化的模拟值。2数字量电子仪表测量数字信号，如频率、脉冲宽度、数字计数等，显示结果为离散的数字值。3智能电子仪表具备一定的智能功能，可以进行数据处理、分析、存储和通信，实现自动化测量和控制。模拟量电子仪表模拟量电子仪表概述模拟量电子仪表，顾名思义，直接测量和显示连续变化的物理量，例如电压、电流、温度等。它们通常采用指针式显示器，指针的偏转程度与被测量的物理量成正比。模拟量电子仪表的优势模拟量电子仪表结构简单，成本低廉，便于维护和修理。它们适用于不需要高精度和快速响应的场合。数字量电子仪表数字显示数字量电子仪表使用数字显示器，例如液晶显示器(LCD)或发光二极管显示器(LED)，直接显示测量结果。高精度数字量电子仪表能够提供更高的精度，因为数字信号不易受噪声和干扰的影响。多种功能数字量电子仪表通常具有更多功能，例如数据存储、数据分析和通信功能。模拟量仪表与数字量仪表的比较模拟量仪表模拟量仪表显示指针位置，反映测量值，使用直流电流或电压驱动。精度受指针和刻度盘影响，读数误差较大，且只能测量单一参数。数字量仪表数字量仪表通过数字显示测量结果，使用微处理器接收传感器信号并进行数字处理，可以测量多种参数，并且精度较高。两种仪表各有优缺点，模拟量仪表结构简单，成本低廉，易于使用。数字量仪表精度高，功能丰富，但成本相对较高。电子仪表的基本性能参数测量精度测量精度是电子仪表最重要的指标之一，它表示测量值与真实值的接近程度。分辨率分辨率是指仪表能够分辨的最小测量值，它决定了仪表能够测量到的最小变化量。响应时间响应时间是指仪表从输入信号变化到输出信号稳定所需要的时间，它反映了仪表对变化的反应速度。线性度线性度是指仪表输出值与输入值之间的关系，它反映了仪表的测量误差随输入值变化的规律。电子仪表的测量精度电子仪表的测量精度是指仪表测量结果与被测量的真实值之间的接近程度。它是衡量仪表性能的重要指标，表示仪表测量的准确程度。0.1%精度等级电子仪表一般分为多个精度等级，用百分比表示。0.05%误差范围精度等级越高的仪表，误差范围越小。0.01%测量结果测量精度越高，测量结果越准确。电子仪表的分辨率电子仪表的分辨率是指仪表显示的最小刻度值。分辨率越高，仪表显示的精度越高，能够更精确地显示测量值。分辨率精度低低高高电子仪表的线性度电子仪表的线性度是指仪表输出量与输入量之间的线性关系。线性度是衡量仪表性能的重要指标之一。线性度越高，仪表的测量精度就越高。如果仪表的线性度不好，则会导致测量结果的偏差，影响测量的准确性。线性度通常用线性误差来表示。线性误差是指仪表实际输出量与理想输出量之间的偏差，用百分比来表示。例如，线性误差为±0.5%，表示仪表实际输出量与理想输出量之间的最大偏差为±0.5%。电子仪表的灵敏度电子仪表的灵敏度是指仪表对输入信号变化的响应程度。灵敏度越高，仪表对微小变化的响应越明显，测量精度也越高。灵敏度定义单位电流灵敏度满量程输出电流与满量程输入电流的比值A/A电压灵敏度满量程输出电压与满量程输入电压的比值V/V功率灵敏度满量程输出功率与满量程输入功率的比值W/W电子仪表的响应时间响应时间是电子仪表从接收到输入信号到输出稳定值的所需时间。它反映了仪表对输入信号变化的响应速度，是一个重要的性能指标。10ms毫秒级高频信号测量仪表100ms百毫秒级通用仪表1s秒级低频信号测量仪表10s十秒级特殊应用电子仪表的输入/输出特性输入信号电子仪表接收来自传感器的信号。这些信号通常是模拟信号，例如电压、电流或频率。输出信号电子仪表处理输入信号后，会生成输出信号，可以是模拟信号或数字信号。输出信号可以是电压、电流、数字值或其他形式。特性仪表的输入/输出特性包括输入阻抗、输出阻抗、带宽、线性度、灵敏度等，这些特性会影响仪表的测量精度和可靠性。电子仪表的电源要求电源电压电子仪表通常需要稳定的直流电源。不同的仪表型号有不同的电压要求，需仔细阅读说明书。电流需求电子仪表所需的电流大小因仪表的类型和功能而异。电源极性电子仪表对电源极性非常敏感，必须确保正确连接正负极。电源接口不同仪表使用的电源接口类型可能不同，需要确保电源适配器的兼容性。电子仪表的外形尺寸11.尺寸标准电子仪表外形尺寸通常遵循国家标准或行业标准，例如IEC标准或DIN标准。22.安装方式根据安装方式的不同，电子仪表的外形尺寸也会有所差异，例如面板式、嵌入式或便携式。33.尺寸要求尺寸要求包括仪表的长度、宽度和高度，以及安装孔的尺寸和位置。44.外观设计外观设计应简洁大方，便于操作和维护，并符合现代工业设计理念。电子仪表的安装调试1安装准备选择合适的安装位置，确保通风良好。安装环境要符合仪表的运行要求。电源供应充足。连接线缆完好无损。2安装过程根据安装说明书，将仪表固定在安装位置。3调试过程连接仪表到测试系统，进行校准和测试。检查仪表的显示值是否准确。调整参数，使仪表工作正常。验证仪表的功能是否符合要求。电子仪表的校准电子仪表校准是确保测量准确性的重要环节，通过校准可以将仪表的实际测量值与标准值进行比较，并对偏差进行调整。1确定标准选择符合国家标准的标准仪器或参考值。2测量比较用标准仪器或参考值对被校准仪表进行测量，获取实际测量值。3偏差调整根据测量结果，对仪表进行调整或校正，使其达到规定的精度要求。4记录结果记录校准过程、校准结果和调整参数，为以后的维护保养提供依据。电子仪表校准需由具备资质的专业人员进行，确保校准过程的规范性和结果的可靠性。电子仪表的标定1确定标定点选择合适的标定点，例如零点、满量程等。2选用标定仪器确保标定仪器精度高、性能稳定。3进行标定操作根据标定方法和步骤进行操作。4记录标定结果记录标定参数和偏差。电子仪表的标定是指将仪表的实际测量值与标准值进行比较，并校正仪表偏差的过程。标定过程需要根据仪表类型、精度要求、环境条件等因素进行选择合适的标定方法和步骤。电子仪表的维护与保养定期清洁清洁仪表表面和内部灰尘，避免影响仪表性能。使用软布和清洁剂，避免使用腐蚀性物质。定期校准定期校准仪表，确保其精度和可靠性。使用标准仪器进行校准，并记录校准结果。避免过度使用不要长时间超负荷使用仪表，避免造成损坏。定期检查仪表工作状态，及时发现故障。妥善保管将仪表存放在干燥通风的环境中，避免潮湿和高温。使用防尘罩或包装盒保护仪表，避免意外损伤。电子仪表的故障诊断故障现象分析首先观察仪表故障现象，如指示值不准、指示值漂移、指示值跳动、指示值不稳定等。排查故障原因根据故障现象，进行排查，确定故障原因，例如电路故障、元器件故障、安装故障等。解决故障问题根据故障原因采取相应的解决措施，例如更换元器件、调整电路、修复线路等。测试验证故障排除后，进行测试验证，确保仪表功能正常。电子仪表的环境适应性工作温度范围电子仪表应在规定的温度范围内正常工作，避免高温或低温导致的性能下降或损坏。湿度电子仪表应能承受一定程度的湿度变化，避免潮湿环境导致的电路短路或元件失效。振动电子仪表应能承受一定的振动，避免机械振动导致的元件松动或电路故障。电磁干扰电子仪表应能抵抗电磁干扰，避免外部电磁信号导致的测量误差或数据失真。电子仪表的可靠性11.稳定性稳定性是指仪表在一定时间内保持其测量结果稳定性的能力。22.可重复性可重复性是指仪表在相同条件下重复测量同一被测量的结果的一致程度。33.故障率故障率是指在一定时间内仪表发生故障的次数。44.维修率维修率是指仪表在使用过程中需要维修的次数。电子仪表的防护措施防潮电子仪表应避免潮湿环境，防止内部元件受潮，影响性能。防尘防尘罩或密封设计，防止灰尘进入，影响仪表内部电路。防静电静电会损坏敏感元件，应采取静电防护措施。防震使用减震措施，避免外部振动影响仪表精度。电子仪表的应用领域工业自动化电子仪表在工业自动化系统中发挥着重要作用，如过程控制、数据采集、故障诊断等。医疗领域电子仪表用于医疗设备，如心电图仪、血压计、血糖仪等，提供精准的测量和监控。电子仪表的发展趋势智能化智能电子仪表将嵌入式系统、人工智能技术和云计算技术相结合，具备自我学习、数据分析和故障诊断功能。小型化随着微电子技术的发展，电子仪表尺寸不断缩小，更加便携和灵活，适应多种应用场景。网络化电子仪表与互联网和物联网技术相结合，实现远程监控、数据共享和无线通信，提高效率和可靠性。绿色环保电子仪表采用低功耗设计、节能材料和环保工艺，降低能耗和污染，符合可持续发展理念。本课程的主要内容总结电子仪表概述电子仪表是自动控制、工业自动化和科学研究等领域的重要组成部分。电子仪表分类电子仪表可分为模拟量仪表和数字量仪表两类，各自具有不同的特点和应用领域。电子仪表性能了