测量仪表与传感器基本知识课件.ppt

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1、一、 测量过程与测量误差,1.测量过程,参数检测：专门的技术工具,传感器又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量，经能量转换并转化成一个与被测变量成对应关系的便于传送的输出信号，如mV、V、mA、Hz、位移、力等等。 变送器：传感器的输出010mA、420mA等标准统一信号。 有些时候，传感器可以不经过变送环节，直接通过显示装置把被测量显示出来。,测量仪表的基本知识,依靠能量的变换、实验和计算,被测量的值。,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,2. 测量误差,测量误差仪表测得的测量值 与被测真值 之差,由于真值在理论上是无法真正获取，因此，测量误差就

2、是指检测仪表（精度较低）和标准表（精度较高）在同一时刻对同一被测变量进行测量所得到的2个读数之差。 即：,x0 标准表读数,测量误差几种表示形式：,绝对误差:,实际相对误差:,标称相对误差:,相对百分误差:,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,二、测量仪表的性能指标,1、测量仪表的准确度（精度）,一台测量范围01000kPa的压力测量仪表，其最大绝对误差10kPa(在整个量程范围内)，另一台测量范围0400kPa的压力测量仪表，其最大绝对误差5kPa， 请问哪一台压力检测仪表的精度更高？,在仪表中，通常以最大相对百分误差来衡量仪表的精确度、精度等级。,把最大绝对误差折合成测量范围的百分数表示

3、，称为最大相对百分误差:,仪表的精度等级（精确度等级）是指仪表在规定的工作条件下允许的最大相对百分误差。,例：,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,仪表的精确度等级,仪表的精度等级是指仪表在规定的工作条件下允许的最大相对百分 误差去掉“”、“”号，即可确定仪表精度等级。目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有： 0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。 精度等级一般用一定的符号形式表示在仪表面板上：,1.5,仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。精度等级数值越小，表示仪表的精确度越高。精度等级数值小于等于0.05的仪表通常用来作为标

4、准表， 而工业用表的精度等级数值一般大于等于0.5。,仪表的精确度等级,例1：某压力变送器测量范围为0400kPa，在校验该变送器时测得的 最大绝对误差为-5kPa，请确定该仪表的精度等级。,解：先求最大相对百分误差,去掉和%为1.25，因此该变送器精度等级为1.5级,例2：根据工艺要求选择一测量范围为040m3/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。,解：同样，先求最大相对百分误差,因此该流量计必须选择1.0级的流量计,结论：工艺要求的允许误差仪表的允许误差校验所得到的相对百分误差,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,2、非线性误差(线性度),测量仪表的非

5、线性误差就是用来表征仪表的输出量和输入量的实际对应关系与理论直线的吻合程度。,非线性误差用实际测得的输入输出特性曲线（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：,正元项目部,北京创联天工科技有限公司,3、变 差,在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对被测变量在全量程范围内正反行程测量时，对应于同一被测值的仪表输出可能不等，二者之差的绝对值即为变差。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 ：,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,4、灵敏度和分辨力,灵敏度是表征检测仪表对被测量变化的灵敏程度，它是指仪表输出变化量

6、和输入变化量之比，即,灵敏度y/x,分辨力又称为灵敏限，是仪表输出能响应和分辨的最小输入变化量，它也是灵敏度的一种反映。 对数字式仪表来说，分辨力就是数字显示仪表变化一个LSB（二进制最低有效位）时输入的最小变化量。,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,5、反应时间,反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参 数变化的品质指标。反应时间长，说明仪表需要 较长时间才能给出准确的指示值，那就不宜用来 测量变化频繁的参数。 仪表的输出信号（即指示值）由开始变化到新稳 态值的63.2所用的时间，可用来表示反应时 间，也有用变化到新稳态值的95所用的时间来 表示反应时间的。,北京创联天工科技有限公司,

7、正元项目部,三、测量系统中的常见信号类型,作用于输入端的被测信号，要转换成便于传输和显示的信号类型：1.位移信号： 是一种机械信号，包括直线位移和角位移。如在测量力、压力、质量、 振动等物理量时，要先把它们转换成位移量再处理。2.压力信号： 包括气压信号和液压信号，工业检测中主要应用气压信号。3.电气信号： 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。 可是连续的，也可是断续（脉冲）式的。,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,四、测量系统中信号的传递形式,从传递信号

8、的连续性的观点来分： 1、模拟信号： 在时间上是连续变化的，在任何瞬时都可以确定其数值的信号。 可以变换为电信号，即是平滑地、连续地变化的电压或电流信号。 例如：连续变化的温度信号可以利用热电偶转换为与之成比例的连 续变化的电势信号。 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 号是一连串的窄脉冲和高低电平交替变化的电压信号。,正元项目部,北京创联天工科技有限公司,3、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。 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

9、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。,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,北京创联天工科技有限公司,五、测量仪表的分类,1、按仪表使用的能源分类 （1）电动仪表：便于远传/集控/联机。复杂/干扰。 （2）气动仪表：简单/可靠/抗干扰。传递慢/短。 2、按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类 （1）检测仪表：获取、转换 （2）显示仪表： （3）集中控制装置： （4）控制仪表：运算 （5）执行器：操作3、按仪表的组成形式分类 （1）基地式仪表：适于现场检测/控制 （2）单元组合仪表：灵活性高,北京创联天工科技有

10、限公司,正元项目部,4、根据所测参数的不同 （1）压力测量仪表 （2）流量测量仪表 （3）物位（液位）测量仪表 （4）温度测量仪表 （5）物质成分分析仪表及物性检测仪表等。5、按表达示数的方式不同 指示型、记录型、讯号型、远传指示型、累积型等。6、按精度等级及使用场合的不同 实用仪表、范型仪表和标准仪表，分别用在现场、实验室、标定室。,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,例题分析例: 某台测温仪表的测温范围为2001000oC，工 艺上要求测温误差不能大于5oC，试确定应选仪表的准确度等级。解：工艺上允许的相对百分误差为： 允=5/（1000-200）100%=0.625%要求所选仪表不能大

11、于工艺上允，才能保证测温误差不大于5oC，所以所选仪表的准确度等级应为0.5级。仪表的准确度等级越高，能使测温误差越小，但为了不增加投资费用，不宜选用过高准确度的仪表。,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,三种压力表示方法,绝对压力 pa表压力 p负压/真空度 ph,压力单位及测压仪表,绝对压力是指物体所受的实际压力。,表压是指压力表所测得的压力，绝对压力-大气压力，即,真空度=指大气压-低于大气压的绝对压力，也称负压，即,工程上通常采用表压或者真空度来表示压力的大小，一般的压力检测仪表所指示的压力也是表压或者真空度。 除特殊说明之外，以后所提及的压力均指表压或真空度。,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,北京创联天工科技有限公司,正元项目部,