自动化及仪表技术基础 教学课件 ppt 作者 薄永军 李駪 主编4.第四单元 测量及检测仪表.ppt

第四单元 测量及检测仪表 单元学习目标 认知自动检测系统与传感器的构成； 了解测量仪表的误差及品质指标； 掌握典型压力、物位、流量、温度测量仪表的原理及应用要求； 熟悉典型显示仪表的使用。 第一节 认知检测技术一、自动检测系统与传感器 1.自动检测仪表与系统 常规工业检测仪表、控制系统的构成基本相同，而与具体采用的仪表类型无关。 基本构成包括被控对象、变送器、显示仪表、调节器、给定器和执行器等。 由于各控制子系统被控变量的不同，各子系统采用的变送器和调节器的控制规律因而有所不同。 一、自动检测系统与传感器 典型工业检测仪表及控制系统结构 检测单元（敏感元件）、变送单元（传感器）与显示仪表构成自动检测系统。 检测单元是系统实现控制调节作用的基础，它完成对所有被控变量的直接测量。 变送单元对被测变量信号转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。 显示单元是控制系统的附属单元，它将检测单元测量获得的有关参数，通过适当的方式显示给操作人员。 一、自动检测系统与传感器 2.传感器及检测技术 （1）传感器的基本概念 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置被称为传感器，通常由敏感元件和转换元件组成。如图，其中接口电路的作用是把转换元件输出的电信号变换为便于处理、显示、记录和控制的可用的电信号。 变送器是将非标准物理信号 转换为标准信号的仪表。 当传感器的输出为规定的标准信号时，也称为变送器。 工程上也有一次仪表、二次仪表的称谓，一次仪表指现场测量仪表或基地控制表，二次仪表指利用一次表信号完成其他功能：诸如控制，显示等功能的仪表。 一、自动检测系统与传感器 （2）传感器的分类 传感器的种类很多，常用传感器的分类有： ①根据被测量的性质进行分类 ②按传感器工作原理分类 ③还有很多种其它分类方法，如： a.按能量的关系分类 可分为有电源传感器和无电源传感器。 b.按输出信号的性质分类 可分为模拟式传感器和数字式传感器。 c.根据检测对象分类，如温度、压力、位移等； d.从传感原理或反应效应分类，如光电、压电、热阻等； e.根据传感器材料分类，如导电体、半导体、有机、无机材料、生物材料等； f.按应用领域分类，如化工、纺织、造纸、电力、环保、家电、交通、科学计量等； g.按反应形式或能量供给方式分类，如能动型和被动型、能量变换型和能量控制型等； 基本被测量和派生被测量 按工作原理分类 （3）检测方法基本概念 除传感器外还需要一定的检测结构，用于有选择地实现信号转换。检测技术理论就是针对复杂问题的检测方法、检测结构以及检测信号处理等方面进行研究。 ①开环型检测与闭环型检测 a.开环型检测系统，一般由传感器、信号放大器、转换电路、显示器等串联组成。 b.反馈型闭环检测系统，正向通道中的变换器通常是将被测信号转换成电信号，反向变换器则将电信号变换为非电信号。 ②直接检测与间接检测 a.与同类基准进行简单的比较就能得到测量值的检测方法称直接检测 。 b.间接检测就是测量与被检测量有一定关系的2个或2个以上物理量，然后再推算出被检测量。 二、测量的基本知识 1.测量过程。——测量，基准单位，测量工具，检测仪表。 2.测量误差。——误差分类： （1）按误差的表示方式分 ①绝对误差：仪表的测量值与被测量真实值之差。△＝x－xt≈x－x0 ②相对误差：绝对误差与近似真实值百分比。δ％＝△/ x0×100％ ③引用误差：也叫满度百分误差，仪表指示值的绝对误差与仪表的量程之比的百分数 。δ＝△/M＝△/（Xmax－Xmin）×100％ 其中，x—测量值，即检测仪表的指示值；xt—真实值，通常用更精确仪表的指示值x0近似地表示实际值；△—绝对误差。δ—引用误差；M—仪表的量程，M＝Xmax－Xmin；Xmax—仪表量程上限值；Xmin—仪表量程下限值。 ☆ 引用误差的大小反映的是仪表性能的好坏。 二、测量的基本知识 （2）按误差出现的规律来分 系统误差（又称规律误差）大小和方向具有规律性误差。一般可以克服。 过失误差（又称疏忽误差） 测量者在测量过程中疏忽大意造成的误差。加强责任心，提高操作水平，可以克服疏忽误差。 随机误差（又称偶然误差） 同样条件下反复测量多次，每次结果均不重复的误差。是由偶然因素引起的，不易被发觉和修正。 （3）按误差的工作条件分 基本误差 仪表在规定的工作条件（如温度、湿度、振动、电源电压、电源频率等）下，仪表本身所具有的误差。 附加误差 仪表在偏离规定的工作条件下使用时附加产生的误差。此时产生的误差等于基本误差与附加误差之和。 三、检测仪表的基础知识 1.检测仪表的分类 （1）根据敏感元件与被测介质是否接触，可分为接触式检