检测仪表基本知识.ppt
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1、化工 仪表及自动化第一篇 化工检测仪表检测仪表 用来检测生产过程中 有关技术参数的技术工具。第一章 检测仪表基本知识内容提要内容提要qq测量过程与测量误差测量过程与测量误差测量过程与测量误差测量过程与测量误差qq测量仪表的品质指标测量仪表的品质指标测量仪表的品质指标测量仪表的品质指标qq测量系统中的常见信号类型测量系统中的常见信号类型qq检测系统中信号的传递形式检测系统中信号的传递形式qq检测仪表与测量方法的分类、检测仪表与测量方法的分类、qq化工检测的发展趋势化工检测的发展趋势测量过程与测量误差q测量 是用实验的方法,求出某个量的大小。q测量实质 是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程
2、测量过程有三要素测量过程有三要素测量单位;测量方法;测量仪表。被测值被测值举例:测一段导线的的长度举例:测一段导线的的长度Q/V=q测量单位测量单位测量值测量值测量单位单位单位基准基准p米基准米基准:光在真空中:光在真空中1/299,792,458 S时间间隔内时间间隔内所经路径的长度。所经路径的长度。p秒基准秒基准:以铯原子(:以铯原子(133)的原子基态两个超精)的原子基态两个超精细能级间跃迁辐射细能级间跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间。周所持续的时间。p千克基准千克基准:以铂铱合金制成、底面直径为:以铂铱合金制成、底面直径为39毫毫米、高为米、高为39毫米的国际千克原器
3、圆柱体)的毫米的国际千克原器(圆柱体)的质量。质量。.检测仪表检测仪表 用来检测生产过程中的各个有关参数的技用来检测生产过程中的各个有关参数的技术工具。术工具。检测过程 参数检测就是用专门的技术工具,依靠能参数检测就是用专门的技术工具,依靠能量的变换、实验和计算找到被测量的值。量的变换、实验和计算找到被测量的值。测量过程与测量误差q测量误差:由仪表读得的被测值(测量值)与被测参数的真实值之间的差距。测量误差按其测量误差按其产生原因产生原因的不同的不同,可以分为三类:,可以分为三类:(1)(1)系统误差系统误差系统误差系统误差 误差大小和方向均不随测量过程而改变误差大小和方向均不随测量过程而改
4、变(2)(2)疏忽误差疏忽误差疏忽误差疏忽误差 测量者在测量过程中的疏忽大意所致测量者在测量过程中的疏忽大意所致(3)(3)偶然误差偶然误差偶然误差偶然误差 在同样条件下反复多次测量结果都不重在同样条件下反复多次测量结果都不重复的误差复的误差 测量过程与测量误差q绝对误差xI I:仪表指示值,:仪表指示值,xt t :被测量的真值。:被测量的真值。由于真值无法得到由于真值无法得到x:被校表的读数值,:被校表的读数值,x0 0 :标准表的读数值。:标准表的读数值。q相对误差测量误差按测量误差按表示方法表示方法的不同的不同,分为绝对误差和相对误差,分为绝对误差和相对误差检测仪表的品质指标1.检测仪
5、表的检测仪表的准确度准确度(或精确度(或精确度)与允许误差与允许误差2.检测仪表的检测仪表的恒定度恒定度与变差与变差3.灵敏度灵敏度 与灵敏限(或分辨率)与灵敏限(或分辨率)4.反应时间反应时间5.线性度线性度(f f)6.重复性重复性(重复性误差)(重复性误差)检测仪表的品质指标1.测量仪表的准确度(精确度测量仪表的准确度(精确度)绝对误差绝对误差绝对误差绝对误差说明:仪表的测量误差可以用绝对误差来表示,但是,仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。因此,常说的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值 max检测仪表的品质指标q一台01000kPa的压变,其最大绝对误差10kPa(在整个量程范围
6、内)q另一台0400kPa的压变,其最大绝对误差5kPa哪台精度更高?1.测量仪表的准确度(精确度测量仪表的准确度(精确度)检测仪表的品质指标1.测量仪表的准确度(精确度测量仪表的准确度(精确度)两大影响因素两大影响因素绝对误差绝对误差 和和 仪表的标尺范围(量程)仪表的标尺范围(量程)绝对误差绝对误差绝对误差绝对误差说明:仪表的测量误差可以用绝对误差来表示,但是,仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。因此,常说的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值 max检测仪表的品质指标测量范围:测量范围:测量范围:测量范围:y ymimmimyymaxmax 量程:量程:量程:量程:y yF.SF.S
7、y=ymaxmaxy ymimmim1.测量仪表的准确度(精确度测量仪表的准确度(精确度)仪表精度与量程有关。在仪表精度等级一定的前仪表精度与量程有关。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量程,可以减小测量误差,提高测量准提下适当缩小量程,可以减小测量误差,提高测量准确性。确性。仪表量程的上限仪表量程的上限Ymax:4/33/2倍(被测变量)倍(被测变量)波动较大时:波动较大时:3/22倍(被测变量)倍(被测变量)下限下限Ymin::一般地,被测变量的值不低于全量程的:一般地,被测变量的值不低于全量程的1/3。检测仪表的品质指标相对百分误差相对百分误差相对百分误差相对百分误差 允许误差允许误差
8、允许误差允许误差 允允允允检测仪表的品质指标仪表的允许相对百分误差去掉“”号及“”号 精确度等级精确度等级仪表的仪表的允允越大,表示它的精确度越低;反之,仪表的越大,表示它的精确度越低;反之,仪表的允允越越小,表示仪表的精确度越高。目前常用的精确度等级有小,表示仪表的精确度越高。目前常用的精确度等级有0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等。等。检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标例例1 某台测温某台测温 仪表的测温范围为仪表的测温范围为200-700,校验校验该表该表时得到的最大绝对误差为时得到的最大绝对误差为4,试确定该仪表的相对,试
9、确定该仪表的相对百分误差与准确度等级。百分误差与准确度等级。解:解:该仪表的相对百分误差为如果将该仪表的去掉如果将该仪表的去掉“”号与号与“”号,其数值为号,其数值为0.8。由于国家规定的精度等级中没有由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表,同时,该仪表的误级仪表,同时,该仪表的误差超过了差超过了0.5级仪表所允许的最大误差,所以,这台测温仪表的级仪表所允许的最大误差,所以,这台测温仪表的精度等级为精度等级为1.0级。级。例例2 某台测温仪表的量程是某台测温仪表的量程是200-700,工艺要求工艺要求该该仪表指示值的误差不得超过仪表指示值的误差不得超过4,应选精度等级为,应选精度等级为多少的
10、仪表才能满足工艺要求。多少的仪表才能满足工艺要求。0.8%介介于于允允许许误误差差0.5%与与1.0%之之间间,如如果果选选择择允允许许误误差差为为1.0%,则则其其精精度度等等级级应应为为1.0级级。量量程程为为200700,精精确确度度为为1.0级级的的仪仪表表,可可能能产产生生的的最最大大绝绝对对误误差差为为5,超超过过了了工工艺艺的的要要求求。所所以以只只能能选选择择一一台台允允许许误误差差为为0.5%,即即精精确确度度等等级级为为0.5级级的的仪仪表,才能满足工艺要求。表,才能满足工艺要求。解解 根据工艺要求,该仪表的最大允许误差为根据工艺要求,该仪表的最大允许误差为q根据仪表校验数
11、据来确定仪表精度等级和根据工艺要求选择仪表精度等级是不同的。根据仪表校验数据来确定仪表精度等根据仪表校验数据来确定仪表精度等级时,仪表的允许误差应该级时,仪表的允许误差应该 仪仪表校验得到的相对百分误差。表校验得到的相对百分误差。根据工艺要求选择仪表精度等级时,根据工艺要求选择仪表精度等级时,仪表的允许误差应该仪表的允许误差应该 工艺允许工艺允许的最大相对百分误差。的最大相对百分误差。例例3 某被测温度信号在某被测温度信号在70-80范围内变化,范围内变化,工艺要工艺要求测量误差不得超过求测量误差不得超过1%,现有两台测温仪表,精度,现有两台测温仪表,精度等级均为等级均为0.5级,其中一台仪表
12、的测量范围是级,其中一台仪表的测量范围是0-100,另一台仪表的测量范围是,另一台仪表的测量范围是0-200,试问这两台仪,试问这两台仪表能否满足上述测量要求。表能否满足上述测量要求。检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标q仪表的准确度等级是衡量仪表质量优劣是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。的重要指标之一。仪表的精度等级一般可用不同的符号形式标志在 仪表面板上。例如:1.51.0在工业上应用时,对检测仪表准确度的要求,应根据生产操作在工业上应用时,对检测仪表准确度的要求,应根据生产操作的实际情况和该参数对整个工艺过程的影响程度所提供的误差的实际情况和该参数对整个工艺过程的影响程度所提供的误差允许
13、范围来确定,这样才能保证生产的经济性和合理性。允许范围来确定,这样才能保证生产的经济性和合理性。注意注意检测仪表的品质指标2.检测仪表的恒定度检测仪表的恒定度变差变差变差变差是指在外界条件不变的情况下,用同一仪表对被是指在外界条件不变的情况下,用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程(即被测参数逐测量在仪表全部测量范围内进行正反行程(即被测参数逐渐由小到大和逐渐由大到小)测量时,被测量值正行和反渐由小到大和逐渐由大到小)测量时,被测量值正行和反行所得到的两条特性曲线之间的差值。行所得到的两条特性曲线之间的差值。仪表的变差不能超出仪表的允仪表的变差不能超出仪表的允许误差,否则应及时检修
14、许误差,否则应及时检修。q用一只标准压力表校验一只待校压力表,待校用一只标准压力表校验一只待校压力表,待校压力表的测量范围为压力表的测量范围为0100kPa。校验结果如下。校验结果如下表所示。试计算各点的绝对误差、变差,并确表所示。试计算各点的绝对误差、变差,并确定待校压力表的准确度等级。定待校压力表的准确度等级。0-0.1 0.10-0.4-0.2-0.2-0.1-0.4-0.70 0.2 0.2 0.5 0.3确定准确度等级:确定准确度等级:qmax=-0.7kPaq=(max/N)100%=(-0.7/100)100%=-0.7%q去掉去掉的的和和%后,其数值在后,其数值在0.51之间
15、由于该表的之间,由于该表的max已经超过了已经超过了0.5级表允许的级表允许的max,故该表的准确度,故该表的准确度等级为等级为1.0级。级。计算变差:计算变差:q变差变差=(变变max/N)100%=(0.5/100)100%=0.5%q由于该变差数值在由于该变差数值在1.0级表允许的误差范围内,故不影级表允许的误差范围内,故不影响表的准确度等级。响表的准确度等级。q注意:注意:若变差数值若变差数值变变max超过了绝对误差超过了绝对误差max,则应,则应以以变变max来确定仪表的准确度等级。来确定仪表的准确度等级。检测仪表的品质指标3.灵敏度和灵敏限灵敏度和灵敏限指针式仪表中指针式仪表中指
16、针式仪表中指针式仪表中仪表的灵敏度仪表的灵敏度仪表的灵敏度仪表的灵敏度是指仪表指针的线位移或角位移,与引起这是指仪表指针的线位移或角位移,与引起这个位移的被测参数变化量的比值。即个位移的被测参数变化量的比值。即式中,式中,S S为仪表的灵敏度;为仪表的灵敏度;为指针的线位移或角位移;为指针的线位移或角位移;x x为引起为引起所需的被测参数变化量。所需的被测参数变化量。仪表的灵敏限仪表的灵敏限仪表的灵敏限仪表的灵敏限是指能引起仪表指针发生动作的被测参是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应不大于数的最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应不大于 仪表仪表允许绝对误差的一
17、半。允许绝对误差的一半。检测仪表的品质指标3.灵敏度和灵敏限灵敏度和灵敏限数字式仪表中数字式仪表中数字式仪表中数字式仪表中 用分辨率表示灵敏度。用分辨率表示灵敏度。用分辨率表示灵敏度。用分辨率表示灵敏度。仪表分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量仪表分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量.分辨率就是在仪表的最低量程上最末一位改变一个数所表分辨率就是在仪表的最低量程上最末一位改变一个数所表分辨率就是在仪表的最低量程上最末一位改变一个数所表分辨率就是在仪表的最低量程上最末一位改变一个数所表示的被测参数变化量。示的被测参数变化量。示的被测参数变化量。示的被测参数变化量。例如:七位数字电压表,最低
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- 检测仪表 基本知识
