过程检测技术及仪表第一节课件.ppt

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1、过程检测技术及仪表过程检测技术及仪表第一节第一节第1页，此课件共28页哦内容提要内容提要n 测量过程与测量误差测量过程与测量误差n 测量仪表的品质指标测量仪表的品质指标n 测量系统中的常见信号类型测量系统中的常见信号类型n 检测系统中信号的传递形式检测系统中信号的传递形式n检测仪表与测量方法的分类检测仪表与测量方法的分类n化工检测的发展趋势化工检测的发展趋势1第2页，此课件共28页哦测量过程与测量误差测量过程与测量误差测量测量是用实验的方法是用实验的方法,求出某个量的大小。求出某个量的大小。举例举例测一段导线的长度测一段导线的长度直接测量间接测量间接测量测量实质：测量实质：是将被测参数与其相应

2、的测量单位进行比较的过程。是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。2第3页，此课件共28页哦测量过程与测量误差测量过程与测量误差测量误差：测量误差：由仪表读得的被测值由仪表读得的被测值 (测量值测量值)与被测参数的与被测参数的真实值之间的差距。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：系统误差系统误差 疏忽误差疏忽误差偶然误差偶然误差3第4页，此课件共28页哦测量过程与测量误差测量过程与测量误差绝对误差绝对误差xI I：仪表指示值：仪表指示值,xt：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，：

3、被校表的读数值，x0：标准表的读数值：标准表的读数值 相对误差相对误差4第5页，此课件共28页哦检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标51.1.1.1.测量仪表的准确度（精确度）测量仪表的准确度（精确度）说说明明：仪仪表表的的测测量量误误差差可可以以用用绝绝对对误误差差来来表表示示。但但是是，仪仪表表的的绝绝对对误误差差在在测测量量范范围围内内的的各各点点不不相相同同。因因此此，常常说说的的“绝绝对对误误差差”指的是绝对误差中的最大值指的是绝对误差中的最大值max。两大影响因素两大影响因素绝对误差和仪表的标尺范围绝对误差和仪表的标尺范围第6页，此课件共28页哦检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标

4、相对百分误差相对百分误差允许误差允许误差6第7页，此课件共28页哦检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标 仪仪表表的的允允越越大大，表表示示它它的的精精确确度度越越低低；反反之之，仪仪表表的的允允越越小小，表表示示仪仪表表的的精精确确度度越越高高。将将仪仪表表的的允允许许相相对对百百分分误误差差去去掉掉“”号号及及“”号号，便便可可以以用用来来确确定定仪仪表表的的精精确确度度等等级级。目目前前常常用用的的精精确确度度等等级级有有0.0050.005，0.020.02，0.050.05，0.10.1，0.20.2，0.40.4，0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.52.5，4.04.0等

5、。等。小结7第8页，此课件共28页哦检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标8举例举例例例1-1某某台台测测温温仪仪表表的的测测温温范范围围为为200700，校校验验该该表表时时得得到到的的最最大大绝绝对对误误差差为为4，试试确确定定该该仪仪表表的的相相对对百百分分误误差与准确度等级。差与准确度等级。解解 该仪表的相对百分误差为该仪表的相对百分误差为 如如果果将将该该仪仪表表的的去去掉掉“”号号与与“”号号，其其数数值值为为0.80.8。由由于于国国家家规规定定的的精精度度等等级级中中没没有有0.80.8级级仪仪表表，同同时时，该该仪仪表表的的误误差差超超过过了了0.50.5级级仪仪表所允许的最大

6、误差，所以，这台测温仪表的精度等级为表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的精度等级为1.01.0级。级。第9页，此课件共28页哦检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标9仪表的准确度等级仪表的准确度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。准准确确度度等等级级数数值值越越小小，就就表表征征该该仪仪表表的的准准确确度度等等级级越越高高，仪仪表表的的准准确度越高。工业现场用的测量仪表，其准确度大多在确度越高。工业现场用的测量仪表，其准确度大多在0.50.5级以下。级以下。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。仪表的精度等级一般可用不同的符号形式标志在仪表

7、面板上。举例举例1.51.0如：如：第10页，此课件共28页哦检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标注意 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允许范围来确定,这样才能保证生产的经济性和合理性。10第11页，此课件共28页哦检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标2.2.2.2.检测仪表的恒定度检测仪表的恒定度检测仪表的恒定度检测仪表的恒定度 变变差差是是指指在在外外界界条条件件不不变变的的情情况况下下，用用同同一一仪仪表表对对被被测测量量在在仪仪表表全全部部测测量量范范围围内内进进行行正正反反行行程程（即即被被测测参参数数逐逐渐

8、渐由由小小到到大大和和逐逐渐渐由由大大到到小小）测测量量时时，被被测测量量值值正正行行和和反反行行所所得得到到的的两两条特性曲线之间的差值。条特性曲线之间的差值。图图1-1 1-1 测量仪表的变测量仪表的变差差11仪表的变差不能超出仪表的允许误差，仪表的变差不能超出仪表的允许误差，仪表的变差不能超出仪表的允许误差，仪表的变差不能超出仪表的允许误差，否则应及时检修。否则应及时检修。否则应及时检修。否则应及时检修。第12页，此课件共28页哦检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标123.3.3.3.灵敏度与灵敏限灵敏度与灵敏限灵敏度与灵敏限灵敏度与灵敏限 仪仪表表的的灵灵敏敏度度是是指指仪仪表表指指针

9、针的的线线位位移移或或角角位位移移，与与引引起起这这个个位移的被测参数变化量的比值。即位移的被测参数变化量的比值。即 式式中中，S为为仪仪表表的的灵灵敏敏度度；为为指指针针的的线线位位移移或或角角位位移移；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。仪仪表表的的灵灵敏敏限限是是指指能能引引起起仪仪表表指指针针发发生生动动作作的的被被测测参参数数的的最最小小变变化化量量。通通常常仪仪表表灵灵敏敏限限的的数数值值应应不不大大于于仪仪表表允允许许绝绝对对误误差差的一半。的一半。注注意意：上上述述指指标标仅仅适适用用于于指指针针式式仪仪表表。在在数数字字式式仪仪表表中中，往往用分辨率表示

10、。往往用分辨率表示。第13页，此课件共28页哦检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标134.4.4.4.反应时间反应时间反应时间反应时间 反反应应时时间间就就是是用用来来衡衡量量仪仪表表能能不不能能尽尽快快反反映映出出参参数数变变化化的的品品质质指指标标。反反应应时时间间长长，说说明明仪仪表表需需要要较较长长时时间间才才能能给给出出准准确确的的指指示示值值，那那就不宜用来测量变化频繁的参数。就不宜用来测量变化频繁的参数。仪表反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。仪表反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。仪仪表表的的反反应应时时间间有有不不同同的的表表示方法示方法 当当输输入入

11、信信号号突突然然变变化化一一个个数数值值后后，输输出出信号将由原始值逐渐变化到新的稳态值。信号将由原始值逐渐变化到新的稳态值。仪仪表表的的输输出出信信号号由由开开始始变变化化到到新新稳稳态态值值的的63.263.2（9595）所所用用的的时时间间，可可用用来来表表示示反应时间。反应时间。第14页，此课件共28页哦检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标145.5.5.5.线性度线性度线性度线性度 线线性性度度是是表表征征线线性性刻刻度度仪仪表表的的输输出出量量与与输输入入量量的的实实际际校校准准曲曲线线与与理理论论直直线线的的吻吻合合程程度度。通通常常总总是是希希望望测测量量仪仪表表的的输输出出与

12、与输输入入之之间间呈呈线线性关系。性关系。图图1-2 线性度示意图线性度示意图 式式中中，f为为线线性性度度（又又称称非非线线性性误误差差）；fmax为为校校准准曲曲线线对对于于理论直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。理论直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。第15页，此课件共28页哦检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标 6.6.6.6.重复性重复性 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标定特性曲线不一致的程度。若标定的特续多次变动时所得标定特性曲线不一致的程度。若标定的特性曲线一致性曲线一致,重复性就好重复性就

13、好,重复性误差就小。重复性误差就小。图图1-3 重复性示意图重复性示意图15第16页，此课件共28页哦检测系统中的常见信号类型检测系统中的常见信号类型作用于检测装置输入端的被测信号，通常要转换成以下几种便于传输作用于检测装置输入端的被测信号，通常要转换成以下几种便于传输和显示的信号类型和显示的信号类型1.1.位移信号位移信号2.2.压力信号压力信号3.3.电气信号电气信号4.4.光信号光信号16第17页，此课件共28页哦检测系统中信号的传递形式检测系统中信号的传递形式 1.1.模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号 在时间上是连续变化的在时间上是连续变化的,即在任何瞬时都可以确定其数即在任何瞬时都可

14、以确定其数值的信号。值的信号。2.2.数字信号数字信号 数字信号是一种以离散形式出现的不连续信号数字信号是一种以离散形式出现的不连续信号,通常用二进通常用二进制数制数“0 0”和和“1 1”组合的代码序列来表示。组合的代码序列来表示。3.3.开关信号开关信号开关信号开关信号 用两种状态或用两个数值范围表示的不连续信号。用两种状态或用两个数值范围表示的不连续信号。17第18页，此课件共28页哦检测仪表与测量方法的分类检测仪表与测量方法的分类 1.1.1.1.检测仪表的分类检测仪表的分类检测仪表的分类检测仪表的分类依据依据所测参数所测参数所测参数所测参数的不同的不同,可分成压力可分成压力 (包括差

15、压、负压包括差压、负压)检测检测仪表、流量检测仪表、物位仪表、流量检测仪表、物位 (液位液位)检测仪表、温度检测仪表、物检测仪表、温度检测仪表、物质成分分析仪表及物性检测仪表等。质成分分析仪表及物性检测仪表等。按按表达示数表达示数表达示数表达示数的方式不同的方式不同,可分成指示型、记录型、讯号型、远可分成指示型、记录型、讯号型、远传指示型、累积型等。传指示型、累积型等。按按精度等级及使用场合精度等级及使用场合精度等级及使用场合精度等级及使用场合的不同的不同,可分为实用仪表、范型仪表和可分为实用仪表、范型仪表和标准仪表标准仪表,分别使用在现场、实验室和标定室。分别使用在现场、实验室和标定室。18

16、第19页，此课件共28页哦检测仪表与测量方法的分类检测仪表与测量方法的分类 2.2.2.2.测量方法的分类测量方法的分类按照测量结果的获得过程按照测量结果的获得过程 直接测量直接测量 间接测量间接测量 19第20页，此课件共28页哦检测仪表与测量方法的分类检测仪表与测量方法的分类 （1 1）直接测量）直接测量 利用经过标定的仪表对被测参数进行测量，直接从显示结利用经过标定的仪表对被测参数进行测量，直接从显示结果获得被测参数的具体数值的测量方法。果获得被测参数的具体数值的测量方法。根据被测参数获得方式的不同根据被测参数获得方式的不同，直接测量又有偏差法与平，直接测量又有偏差法与平衡法（零位法）之

17、分。衡法（零位法）之分。除此之外除此之外,还有一种将平衡法还有一种将平衡法与偏差法结合起来的与偏差法结合起来的微差法微差法 20第21页，此课件共28页哦检测仪表与测量方法的分类检测仪表与测量方法的分类（2 2）间接测量）间接测量 当被测量不宜直接测量时当被测量不宜直接测量时,可以通过测量与被测量有可以通过测量与被测量有关的几个相关量后关的几个相关量后,再经过计算来确定被测量的大小。再经过计算来确定被测量的大小。21第22页，此课件共28页哦化工检测的发展趋势化工检测的发展趋势 1.1.检测技术的现代化检测技术的现代化 2.2.检测仪表的集成化、数字化、智能化检测仪表的集成化、数字化、智能化

18、3.3.软测量技术和虚拟仪器软测量技术和虚拟仪器22第23页，此课件共28页哦例题分析例题分析1.1.某台具有线性关系的温度变送器某台具有线性关系的温度变送器,其测温范围为其测温范围为 0 0200,200,变送器的变送器的输出为输出为 4 420mA20mA。对这台温度变送器进行校验。对这台温度变送器进行校验,得到下列数据得到下列数据:输入信号标准温度/050100150200输出信号/mA正行程读数x正正行程读数x反44.0288.1012.0112.1016.0116.092020.01试根据以上校验数据确定该仪表的变差、准确度等级与线性度。试根据以上校验数据确定该仪表的变差、准确度等级

19、与线性度。23第24页，此课件共28页哦解解:该题的解题步骤如下。该题的解题步骤如下。(1)(1)根据仪表的输出范围确定在各温度测试点的输出标准值根据仪表的输出范围确定在各温度测试点的输出标准值x标。任一温度值的标准输出信号标。任一温度值的标准输出信号(mA)(mA)为为 例如例如,当温度为当温度为5050时时,对应的输出应为对应的输出应为 其余类推。其余类推。24第25页，此课件共28页哦(2)(2)算出各测试点正、反行程时的绝对误差算出各测试点正、反行程时的绝对误差正正与与反反 ,并算出正、并算出正、反行程之差反行程之差变变 ,分别填入下表内分别填入下表内(计算计算变变时可不考虑符号时可不

20、考虑符号,取正取正值值)。输入信号/050100150200输出信号/mA正行程读数x正反行程读数x反标准值44.02488.10812.0112.101216.0116.09162020.0120绝对误差/mA正行程正反行程反 00.0200.100.010.100.010.0900.01正反行程之差变 0.020.100.090.080.0125第26页，此课件共28页哦(3)(3)由上表找出最大的绝对误差由上表找出最大的绝对误差maxmax,并计算最大的相对并计算最大的相对百分误差百分误差maxmax。由上表可知。由上表可知 去掉去掉maxmax的的“”号及号及“%”号后号后,其数值为其

21、数值为0.625,0.625,数值在数值在0.50.51.01.0之间之间,由于该表的由于该表的maxmax已超过已超过0.50.5级表所允许的级表所允许的允允,故该表的准故该表的准确度等级为确度等级为1.01.0级。级。26第27页，此课件共28页哦(4)(4)计算变差计算变差 由于该变差数值在由于该变差数值在1.01.0级表允许的误差范围内级表允许的误差范围内,故不故不影响表的准确度等级。注意若变差数值影响表的准确度等级。注意若变差数值变变maxmax超过了绝对超过了绝对误差误差maxmax,则应以则应以变变maxmax来确定仪表的准确度等级。来确定仪表的准确度等级。27第28页，此课件共28页哦