第1章 测量仪表基本知识.ppt

要控制一个生产过程，首先必须实时检测生产过程中的有关参数。例如温度、压力、流量、液位等。用来检测这些参数的工具称为检测仪表，其中包括测量指示仪表及将被测参数转换成标准信号输出的测量变送器。;一、 测量过程与测量误差 ;2、测量误差; 系统误差（规律误差）：在相同的测量条件下，多次测量同一量值时，误差的大小或者不变，或者按一定的规律变化。 疏忽误差：测量过程中，由于测量者在测量过程中疏忽大意所造成的测量误差。 偶然误差：指在同样的测量条件下，多次测量同一量值时，每次结果都不重复的误差。这种误差是由于一些随机的因素引起的，亦称随机误差。偶然误差的大小反映了测量过程的精密度。 ;测量误差：仪表测得的测量值 与被测真值 之差，称为绝对误差：;测量误差的几种表示形式：;二、测量仪表的品质指标; 由于仪表的绝对误??在测量范围内的各点上是不相同的，因此在工业上通常将绝对误差中的最大值，即把最大绝对误差折合成测量范围的百分数表示，称为最大相对百分误差:; 仪表量程 = 测量上限－测量下限 附加误差：是仪表未在规定的工作条件下使用时，测量过程中出现的额外误差。;☆☆仪表的精确度等级☆☆; 所谓的0.5级仪表，表示该仪表允许的最大相对百分误差为±0.5％，以此类推。 精度等级一般用一定的符号表示在仪表面板上：;☆☆仪表的精确度等级☆☆;例：根据工艺要求选择一测量范围为0~40m3/h的流量计，要求测量误差不超过?0.5 m3/h，请确定该仪表的精度等级。 ;2、检测仪表的恒定度——变差; 变差的大小，根据在同一被测值下正反特性间仪表输出的最大绝对误差和测量仪表量程之比的百分数来表示 ：;3、灵敏度和分辨力; 例如：七位数字电压表，若在最低量程时，满度值为1V，则该数字式电压表的分辨力为0.1μV。 数字仪表能稳定显示的位数越多，则分辨力就越高。 分辨率是指数字仪表显示的最小数值与最大数值之比。例如：最小测量范围为0～999.9℃ 的数字温度显示仪表，最小显示 0.1 ℃(末位跳变1个字)，最大显示999.9 ℃，则分辨率为0.01 ％。显然，分辨力为分辨率与最低量程的乘积，即该仪表的分辨力为0.01％× 999.9 ℃ = 0.1 ℃。;4、非线性误差——线性度; 通常非线性误差用实际测得的输入－输出特性曲线（也称为校准曲线）与理论直线的之间的最大偏差和测量仪表量程之比的百分数来表示：;5、重复性 重复性表示检测仪表在被测参数按同一方向作全量程连续多次变动时所得的标定特性曲线不一致的程度。若标定的特性曲线一致， 重复性就好，重复性误差就小。 ; 引起该误差的原因是由于检测元件和检测系统中各种运动惯性以及能量形式转换需要时间所造成的。 衡量各种运动惯性的大小，以及能量传递的快慢常采用时间常数T和过渡时间两个参数表示，即反应时间。有时也用纯滞后时间τ表示。 它们的存在会降低检测过程的动态性能，其中纯滞后时间τ的不利影响，会远远超过时间常数T的影响。 ;三、测量系统中的常见信号类型; 3、 电气信号：模拟、数字仪表 有电压信号、电流信号、阻抗信号和频率信号等。 传送快、滞后小、可远距离传递、便于和电子计算机联接。 4、 光信号： 包括光通量信号、干涉条纹信号、衍射条纹信号、莫尔条纹信号等。可以是连续的，也可以是断续（脉冲）式的。;四、测量系统中信号的传递形式;? 2、 数字信号： 是一种以离散形式出现的不连续信号，通常用二进制数“0”和“1”组合的代码序列来表示。数字信号变换成电信号就是一连串的窄脉冲和高低电平交替变化的电压信号。 连续变化的工艺参数（模拟信号）可以通过数字式传感器直接转换成数字信号。 然而，大多数情况是首先把这些参数变换成电形式的模拟信号，然后再利用模拟-数字（A/D）转换技术把电模拟量转换成数字量。;3、 开关信号： 用两种状态或用两个数值范围表示的不连续信号。 例如：用水银触点温度计来检测温度的变化时，可利用水银触点的“断开”与“闭合”来判断温度是否达到给定值。 在自动检测技术中，利用开关式传感器（如干簧管、电触点式传感器）可以将模拟信号变换成开关信号。;五、检测仪表与测量方法的分类;（二）测量方法的分类; 偏差法测量时仪表示值偏离零位或静态平衡位置的具体数值，就反映了被测参数的大小。 偏差法优点：仪表的结构比较简单、读数简便、直观。缺点是一般来说，精度较低。 平衡法是将被测量与标准量进行比较，二者的差值为零值时，标准量的读数就是被测量的大小。 平衡法具有很高的测量精度