检测技术及传感器S防爆等级.pptx
T&M,I 绪论绪论误差理论误差的表征误差传递与合成绝对误差（通常针对系统误差）若仪表的各个组成部分的系统误差已知，但符号不确定时，考虑最不利情况但一般采用统计特征值计算总系统比较符合实际第1页/共56页T&M,I 绪论绪论误差理论误差的表征误差传递与合成绝对误差（通常针对系统误差）方差（针对随机误差）第2页/共56页T&M,I 绪论绪论误差理论误差的表征误差传递与合成绝对误差（通常针对系统误差）方差（针对随机误差）合成（首先需要将随即误差表示为极限误差）第3页/共56页第第部分部分基础知识基础知识第一章绪论第一章绪论提高测量精度的途径仪表的分析设计原则防爆等级与防护等级第4页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差提高测量途径的途径控制测量误差因素、选择有利的测量方案、控制最大误差分量、充分利用测量误差的抵偿性仪表的分析设计原则仪表的防爆等级仪表的防护等级第5页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差误差的表述方法给出数据的精度参数标准差、扩展不确定度或某些特定的约定。以有效数字的形式表示数据的精度常采用规定“有效数字”位数的方法来表达。第6页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差舍入误差位数较多的小数、无理数等，根据需要要截取其一定位数，使所得数据有误差。有效数字若数据的最末一位有半个单位以内的误差，而其它数字都是准确的，则各位数字都是“有效数字”。第7页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差有效数字一般，为确切表述数据的精度，给出的数据只应保留有效数字。对于小数，第一个非零有效数字前面的零不是有效数字如：0.000.0023 23 有效数字为最后两位数据末尾的一个或数个零应为有效数字如：1451450 0 有效数字应为 4 4 位0.460.460 0 有效数字为 3 3 位第8页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差有效数字数字末尾的零的含义有时并不清楚，此时往往采用科学记数法如：12000 表示为 1.2104 有效数字为 2 位若写成 1.20104 有效数字为 3 位记录数据时，数据的位数应适当对于给出不确定度的数据，其不确定度的数字取一到二位。数据的最末一位取到与不确定度末位同一量级。第9页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差有效数字对于一般的数据，应按有效数字取舍数据的位数。若舍去部分的数值小于保留数字末位的 0.5 0.5 个单位，则舍去多余数字后保留数字不变。若舍去部分的数值大于保留数字末位的 0.5 0.5 个单位，则舍去多余数字后，保留数字的末位加 1 1。若舍去部分的数值正好等于保留数字末位的 0.5 0.5 个单位，则在舍去多余数字后，保留数字的末位凑成偶数。第10页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差有效数字对于一般的数据，应按有效数字取舍数据的位数。“四舍六入五凑双”例：将 3.14159 分别取 3、4 位有效数字？舍入后的有效数字分别为 3.14 和 3.142。例：2.55（保留二位有效数字）2.62.65（保留二位有效数字）2.6第11页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差有效数字对于一般的数据，应按有效数字取舍数据的位数。“四舍六入五凑双”按此规则舍入数字，可保证数据的舍入误差最小，在数据运算中不会造成舍入误差的迅速累积。但对于表示精度的数据（标准差、扩展不确定度等），在去掉多余位数时，只入不舍。第12页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差有效数字数据加减运算中，所得运算结果（和或差）的小数点后保留的位数，应与参与加减运算的各数据中小数点后位数最少的那一数据的位数相同。例：4.2861.320.45635.1497（5.15）数据乘除运算时，参与运算的各数据中有效数字位数最少的数据的相对误差最大，运算结果的有效数字位数应与这一数据的有效数字位数相同。例：462.80.641.22242.78033（2.410）第13页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差有效数字数据经乘方与开方运算，所得结果的有效数字位数与该数据的位数相同。例：3.2510.5625（10.6）对数计算中，所取对数应与真数有效数字位数相同。例：lg32.81.51587（1.52）第14页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差有效数字对于常数 、e、2 及其他无误差的数值，其有效数字的位数可认为是无限的，在计算中需要几位就取几位。例：1/2=0.5000 其有效数字可任意取用若第一位有效数字等于或大于 8，则其有效数字的位数可多计一位。例：8.51.380.2673.13191（3.13）第15页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差有效数字为尽力减小数字舍入带来的误差，参与运算的各数据可多保留一位数字。运算的中间结果的数字可多保留 1 12 2 位，以便减小舍入误差的影响。第16页/共56页T&M,I 绪论绪论数据处理的误差同学们容易犯的错误。例采用热电阻Cu50测温，表头显示值为1178。后来发现所采用的热电阻为Cu100，请估计实际温度是多少。已知第17页/共56页T&M,I 绪论绪论提高测量精确度的途径控制测量误差因素选择有利的测量方案满足误差分量的均衡条件（控制最大误差分量）充分利用测量误差的抵偿性第18页/共56页T&M,I 绪论绪论提高测量精确度的途径控制测量误差因素从根源上消除或减小误差因素的影响（测量器具、环境条件、测量者）通过修正或补偿技术消除已知系统误差选择适当的测量方法避免某些误差因素的影响第19页/共56页T&M,I 绪论绪论提高测量精确度的途径选择有利的测量方案选择测量方案的出发点：测量精度和经济性目的：在一定的条件下获得较高的测量精度，或者在满足一定测量精度的要求下获得较好的经济效果。措施：测量方程式的确定、测量参数的转换、对测量误差因素的限定要求。第20页/共56页T&M,I 绪论绪论提高测量精确度的途径选择有利的测量方案确定测量方程式的最佳形式确定测量方程式，要考虑测量的原理方案、测量的仪器设备、测量的条件、现有的能力、测量的难易程度、测量的方式，根据不确定度的合成公式分析测量的精度和经济效果，给出最佳的测量方程式。正确选择测量系统的参数根据给出的不确定度的合成表达式进行分析，适当选择测量系统参数，可有效减小测量误差的影响。第21页/共56页T&M,I 绪论绪论提高测量精确度的途径满足误差分量的均衡条件为了有效地提高测量精度，应从减小最大的误差分量着手，适当地控制最大误差分量，可在比较经济的条件下获得较高的精度。第22页/共56页T&M,I 绪论绪论提高测量精确度的途径充分利用测量误差的抵偿性随机误差具有抵偿性。在多次重复测量的算术平均值中，其标准差减小为测量标准差的。在不等精度测量的条件下，按加权算术平均值原理处理测量数据。在组合测量中，用最小二乘法处理测量数据。充分利用随机误差的抵偿性，可使所得结果的不确定度最小，为增强这一抵偿效果，应适当增加测量次数。第23页/共56页T&M,I 绪论绪论提高测量精确度的途径充分利用测量误差的抵偿性不同系统误差间也表现出抵偿性，对于同一不确定的系统误差不具有抵偿性。系统误差的随机化能有效的减小系统误差的影响。第24页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的分析设计原则采用由整体到局部的方法进行分析、设计即首先对仪表作总体概貌性的了解、设计，然后将仪表划分成几个部分，再对各划分部分逐一进行分析、设计，最后综合出整机的特性。了解仪表的测量对象和基本原理；按照结构框图将仪表划分为部分；根据信号的传递方向对各部分逐一进行分析或设计；综合仪表的整机特性。第25页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的分析设计原则根据信号的传递方向对各部分逐一进行分析或设计 了解各部分的结构、作用、特点、输出与输入的关系，直至每一个元部件的作用。对复杂的部分，可作进一步划分，直到划分为最基本的构成部件为止。第26页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的分析设计原则根据信号的传递方向对各部分逐一进行分析或设计 画等效框图。在画图时可以忽略一些次要元件和因素，突出主要部分，也可以把画成习惯的形式。应用基本理论，分析或设计各个部分。第27页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级仪表防爆的基本知识防爆仪表的标志（分类、分级、分组）控制系统的防爆措施第28页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 仪表防爆的基本知识在某些生产现场存在着各种易燃、易爆的气体或粉尘（炼油、化工等生产现场）。安装在这种危险场所的仪表如果产生火花，就容易引起爆炸，因而必须具有防爆性能。机械传动、气动液动、光纤仪表从本质上来讲具有防爆性能（不可能产生火花）。电动仪表必须采取必要的防爆措施。第29页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 仪表防爆的基本知识国家标准 GB3836.1GB3836.1爆炸性环境用防爆电气设备通用要求国家标准 GB50058-92GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范第30页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 防爆仪表的标志过程控制仪表的外壳上经常可以看到的标识ExEx iaCT5iaCT5、ExEx dBT3dBT3 二种。第31页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 防爆仪表的标志防爆仪表的防爆标志为“ExEx”仪表的防爆等级标志的顺序为防爆型式、类别、级别、温度组别第32页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 防爆仪表的标志防爆仪表的分类按照国标 GB3836.1 GB3836.1 规定，防爆电气设备分为三类类：有易爆甲烷气体的煤矿井下用电气设备 类：有易燃易爆气体的工业生产现场用电气设备类：有易燃易爆粉尘的场所用电气设备第33页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 防爆仪表的标志防爆仪表的分类类（工厂用）电气设备又分为 8 8 种类型隔爆型隔爆型 d d增安型增安型 e e本质安全型本质安全型 i i正压型正压型 p p充油型充油型 o o充沙型充沙型 q q无火花型无火花型 n n特殊型特殊型 s s第34页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 防爆仪表的标志防爆仪表的分类隔爆型防爆仪表仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内。本质安全型防爆仪表也称安全火花型防爆仪表。在正常状态下或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不会引起规定的易爆性气体混合物爆炸。本质安全型 iaia 和 ibib 两个等级，前者安全性更高。第35页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 防爆仪表的标志在爆炸性气体或蒸汽中使用的仪表，引起爆炸主要有两方面原因仪表产生能量过高的电火花或仪表内部因故障产生的火焰通过表壳的缝隙引燃仪表外的气体或蒸汽仪表过高的表面温度防爆仪表的分级和分组就是针对上述两个方面第36页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 防爆仪表的标志防爆仪表的分级根据最大试验安全间隙或最小点燃电流的比值级别级别MESG(mm)MESG(mm)MICR MICR A A 1.141.14MESGMESG0.9 0.9 1.01.0MICRMICR0.8 0.8 B B 0.9MESG0.9MESG0.5 0.5 0.8MICR0.8MICR0.45 0.45 C C 0.5MESG 0.5MESG 0.45MICR 0.45MICR 第37页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 防爆仪表的标志防爆仪表的分组根据仪表最高表面温度。仪表的最高表面温度实测最高表面温度实测时环境温度规定最高环境温度温度组别温度组别T1T1T2T2T3T3T4T4T5T5T6T6最高表面温度最高表面温度4504503003002002001351351001008585第38页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 防爆仪表的标志防爆仪表的分组组别组别T1450 T2300400 T3200300 T4135200 T5100135 T685100 IIA 甲烷、氨、乙烷、丙烷、丙酮、苯、甲苯、一氧化碳、丙烯酸、甲脂、苯乙烯、醋酸乙脂、醋酸、氯苯、醋酸甲脂 乙醇、丁醇、丁烷、醋酸丁脂、醋酸戊脂、环戊烷、丙烯、乙苯、甲醇、丙醇 环乙烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、汽油、煤油、柴油、戊醇、己醇、环乙醇 乙醛、三甲胺 亚硝酸乙脂 IIB 丙烯脂、二甲醚、环丙烷、市用煤气 环氧丙烷、丁二烯、乙烯 二甲醚、丙烯醛、碳化氢 乙醚、二乙醚 IIC 氢、水煤气 乙炔 二硫化碳 硝酸乙脂 第39页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 防爆仪表的标志ExEx iaCT5iaCT5表示类本质安全型 ia ia 等级 C C 级 T5 T5 组。ExEx dBT3dBT3表示类隔爆型 B B 级 T3 T3 组。第40页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 控制系统的防爆措施要使整个测量或控制系统的防爆性能符合安全火花防爆要求在危险场所使用安全火花型防爆仪表在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅第41页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 控制系统的防爆措施要使整个测量或控制系统的防爆性能符合安全火花防爆要求在危险场所使用安全火花型防爆仪表在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅第42页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 控制系统的防爆措施要使整个测量或控制系统的防爆性能符合安全火花防爆要求在危险场所使用安全火花型防爆仪表在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅爆炸性危险场所还可继续划分为区类场所：0 0 区、1 1 区、2 2 区类场所：10 10 区、11 11 区第43页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 控制系统的防爆措施爆炸性气体环境危险场所区域划分（GB 3836.14-2000GB 3836.14-2000）0 0区：爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。1 1区：在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的扬所。2 2区：在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。第44页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级 控制系统的防爆措施可燃性粉尘环境危险场所区域划分（GB 12476.1-2000GB 12476.1-2000）2020区：在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和/或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。2121区：在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入2020区的场所。2222区：在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。第45页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防爆等级仪表防爆的基本知识电动仪表必须依据国家标准满足防爆要求防爆仪表的标志（分类、分级、分组）防爆标志的含义，安全性比较控制系统的防爆措施安全栅的作用和安装场所第46页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防护等级国家标准 GB4208GB4208外壳防护等级分类参照标准国际标准 IEC529IEC529德国工业标准 DIN40050DIN40050第47页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防护等级防护等级由“IP”IP”字母和两个数字表示识别字母IPIP接触防护，对外来物体侵入的防护，对水侵入的防护。第一个数字防护等级，接触防护和对外来物体侵入的防护。第二个数字防护等级，对水侵入的防护。第48页/共56页T&M,I 绪论绪论仪表的防护等级防护等级第一个识别号第一个识别号防护范围名称防护范围名称第二个识别号第二个识别号防护范围名称防护范围名称0无防护无防护0无防护无防护1/2对大型对大型/中等外来物的防护中等外来物的防护1/2垂直垂直/倾斜水滴的防护倾斜水滴的防护3/4对小型对小型/很小外来物的防护很小外来物的防护3/4喷洒喷洒/溅洒的防护溅洒的防护5/6对尘降对尘降/粉尘侵入的防护粉尘侵入的防护5/6水流水流/水淹的防护水淹的防护7/8水没水没/浸没的防护浸没的防护第49页/共56页T&M,I 绪论绪论绪论内容总结检测技术的概念测量、计量单位、测量的准确度、误差的分类检测仪表的组成检测技术的分类按被测参数分类、按能源分类、按结构分类等等开环结构仪表、闭环结构仪表第50页/共56页T&M,I 绪论绪论绪论内容总结仪器仪表的指标静态指标：测量范围和量程、输入输出特性、稳定性、重复性与再现性、可靠性、准确度与准确度等级等动态指标：响应时间输入输出特性与各误差概念之间的关系数据处理舍入误差、有效数字仪表的防爆等级仪表的防护等级第51页/共56页T&M,I 绪论绪论绪论内容总结误差理论误差的表征（贝塞尔公式）随机误差、粗大误差、系统误差拉依达法、标准差法（别捷尔斯公式）误差传递与合成第52页/共56页T&M,I 绪论绪论绪论内容总结误差理论误差的表征（贝塞尔公式）随机误差、粗大误差、系统误差拉依达法、标准差法（别捷尔斯公式）误差传递与合成例：一台推导式质量流量计，已知体积流量仪表的准确度等级为1%，密度计的准确度等级为1.5%，请估计这台推导式质量流量计的准确度等级。第53页/共56页T&M,I 绪论绪论绪论内容总结测量不确定度的估计矩法、贝塞尔公式、别捷尔斯公式、极差法、最大误差法提高测量精度途径的途径控制测量误差因素选择有利的测量方案控制最大误差分量充分利用测量误差的抵偿性第54页/共56页T&M,I 绪论绪论绪论内容总结仪表的分析设计原则采用由整体到局部的方法进行分析、设计根据信号的传递方向对各部分逐一进行分析、设计第55页/共56页感谢您的观看。第56页/共56页
