过程检测及仪表教学课件作者丁炜第１章　过程检测技.ppt

第１章　过程检测技术基础 １．１　测量的概念 １．２　测量误差及处理 １．３　检测仪表的组成与分类 １．４　检测仪表的性能指标 １.１　测量的概念 １.１.１　测量的定义 测量就是借助于专用的技术工具，将研究对象的被测变量与同性质的标准量进行比较，并确定出测量结果准确程度的过程，简单地说，测量就是用实验的方法求出某个量的大小。比如用精度为０．５级，量程为０～５００ｍｍ的直尺以ｍｍ为单位测量容器中液位高度，得到液位高度犡＝３００ｍｍ，则表示液位的高度约为３００ｍｍ，相应误差不超过２．５ｍｍ。 上例表明，测量过程包含三个含义：确定基准单位；将被测变量与基准单位比较；估计测量结果的误差。 １.１　测量的概念 １.１.２　测量方法 对于测量方法，从不同的角度出发，有不同的分类方法。按被测变量变化速度分为静态测量和动态测量；按测量敏感元件是否与介质接触，可分为接触式测量和非接触式测量；按比较方式分为直接测量和间接测量；按测量原理分为偏差法、零位法、微差法等。 １．按比较方式分 （１）直接测量　是指用事先标定好的测量仪表对某被测变量直接进行比较,从而得到测量结果的过程。例如上例中的容器液位测量。 １.１　测量的概念 １.１.２　测量方法 对于测量方法，从不同的角度出发，有不同的分类方法。按被测变量变化速度分为静态测量和动态测量；按测量敏感元件是否与介质接触，可分为接触式测量和非接触式测量；按比较方式分为直接测量和间接测量；按测量原理分为偏差法、零位法、微差法等。 １．按比较方式分 （１）直接测量　是指用事先标定好的测量仪表对某被测变量直接进行比较,从而得到测量结果的过程。例如上例中的容器液位测量。 １.１　测量的概念 （２）间接测量　是指多个仪表（或环节）所组成的一个测量系统。它包含了被测变量的测量、变换、传输、显示、记录和数据处理等过程。这种测量方法在工程中应用广泛。例如，用电子皮带秤测量煤的输送量，可通过荷重传感器测出检测点处有效称量段犔０上的煤的质量犠，通过测速传感器测出检测点处煤的传送速度狏，经信息处理单元对犠／犔０及狏进行合成处理后送入显示单元显示瞬时输送量，再送入比例计算器显示输送总量。 ２．按测量原理分 （１）偏差法　用测量仪表的指针相对于刻度初始点的位移（偏差）来直接表示被测量的大小。指针式仪表是最常用的一种类型。如图１．１所示弹簧秤。在用此方法测量的仪表中，分度是预先用标准仪器标定的，如弹簧秤用砝码标定。这种方法的优点是直观、简便，缺点是精度较低、量程窄。 １.１　测量的概念 （２）零位法　将被测量与标准量进行比较，二者的差值为零时，标准量的读数就是被测量的大小。这种方法要求有一灵敏度很高的指零机构。例如，图１．２所示天平就是用这个原理。这种方法具有很高的测量精度，但响应慢、测量时间长，不宜测量快速变化的信号。 （３）微差法　是将偏差法和零位法组合起来的一种测量方法。测量过程中将被测量的大部分用标准信号去平衡，而剩余部分采用偏差法去测量。这种方法准确度高，不需要微进程的可变标准量，测量速度快，指零机构用一个有刻度可指示偏差量的指示机构所代替。 无论采用哪种方法进行测量，都是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程，而测量仪表就是实现这种比较的工具。 １.２　测量误差及处理 １.２.１　测量误差的概念 测量的目的，是希望能正确地反映客观实际，也就是要测量参数的“真实值”。但是，人们无论怎么努力（包括从测量原理、测量方法、仪表精度等方面进行的努力），都无法测得“真实值”，而只能尽量接近“真实值”。也就是说，测量值与“真实值”之间始终存在着一定差值，这一差值就是测量误差。 实际上，往往是利用精度较高的标准仪表指示值作为被测参数的真实值，而一般检测仪表的指示值与标准仪表的指示值之差就是测量误差，该差值越小，说明测量仪表的可靠性越高。因此，求知测量误差的目的就在于用来判断测量结果的可靠程度。 １.２　测量误差及处理 １.２.２　测量误差的分类 １．按误差的表示形式可将误差分为三类 （１）绝对误差　测量值与“真实值”之间的差值，表示为： １.２　测量误差及处理 （２）相对误差　测量的绝对误差与真实值（或测量值）之比，表示为： 式中　δ———仪表在T处的相对误差。 （３）引用误差　绝对误差与量程比值的百分数，表示为： 　在实际应用时，通常用最大引用误差来描述仪表测量的质量，并用它来确定仪表的精度，表示为： 式中　δ引Ｍ———最大引用误差； ΔＭ———在测量范围内产生的绝对误差的最大值。 １.２　测量误差及处理 ２．按误差的出现的规律可将误差分为三类 （１）系统误差（又称规律误差）　即大小和方向（即符号）均不改变的误差。产生这种误差的原因，主要有仪表本身的缺陷，观测者的习惯或偏向，单因素环境条件的变化等。这类误差