第3章 检测仪表及传感器

1、化工仪表及自动化,昆明理工大学 杨彪 20102011学年下,第三章,检测仪表及传感器,06:49:16,昆明理工大学,知识结构,第5章 自动控制仪表,第6章 执行器,第2章 过程特性,第3章 检测仪表与传感器,第4章 显示仪表,第1章自动控制系统基本概念,第7章 简单控制系统,第8章 复杂控制系统,第9章 新型控制系统,第10章 计算机控制系统,06:49:16,昆明理工大学,压力检测方法及仪表,本章内容,物位检测方法及仪表,流量检测方法及仪表,温度检测方法及仪表,数字式显示记录仪表,06:49:16,昆明理工大学,概述,检测仪表组成：,检测环节:,是检出元件或传感器，直接感受被测变量，并将

2、它变换成适于测量的信号形式。,转换放大环节:,对信号进行转换、放大等处理，并传送给显示部分进行 指示或记录。,显示部分:,就地指示型仪表、单元组合型仪表、数字 式显示仪表,06:49:16,昆明理工大学,检测仪表组成框图（续）,按输出量分：可分成参量型传感器和发电型传感器 参量型： 一般输出信号X、 R、 L、 C等无源电量信号。 例：应变式、电阻式、电感式、电容式等传感器 发电型 一般输出信号mv、 i、 q等有源电量信号。 例：热电偶、光电、压电式传感器。,06:49:16,昆明理工大学,检测过程及误差 检测过程 检测误差 误差-测量值和真实值之间的差值 误差产生的原因：选用的仪表精确度有

3、限，实验手段不够完善、环境中存在各种干扰因素，以及检测技术水平的限制等原因.,06:49:16,昆明理工大学,系统误差 -在同一测量条件下，对同一被测参数进行多次重复测量时，误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化 特点：有一定规律的，一般可通过实验或分析的 方法找出其规律和影响因素，引入相应的 校正补偿措施，便可以消除或大大减小。 误差产生的原因：系统误差主要是由于检测仪表 本身的不完善、检测中使用仪表的方法不 正确以及测量者固有的不良习惯等引起的。,06:49:16,昆明理工大学,疏忽误差 明显地歪曲测量结果的误差，又称粗差， 特点：无任何规律可循。 误差产生的原因：引起的原因主要是由于操

4、作者的粗心（如读错、算错数据等）、不正确操作、实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙测试等原因所造成的。这时含有粗差的测量值称为异常值或坏值，一般均应从测量结果中剔除。,06:49:16,昆明理工大学,随机误差 -在相同条件下多次重复测量同一量时，误差的大小、符号均为无规律变化，又称偶然误差。 特点：变化难以预测，无法修正 误差产生的原因：随机误差主要是由于测量过程中某种尚未认识的或无法控制的各种随机因素（如空气扰动、噪声扰动、电磁场等）所引起的综合结果。,06:49:16,昆明理工大学,检测仪表的基本技术性能指标,绝对误差 绝对误差指仪表指示值与标准表的指示值之间的差值，即 仪表指

5、示值 t 被测量的真值 0约定真值,思考,06:49:16,昆明理工大学,检测仪表的基本技术性能指标,相对误差 测量误差等于某一点的绝对误差 与被测参数真值之比。 仪表指示值 t 被测量的真值 0约定真值,思考,A,B,20公斤,1吨重,1kg,06:49:16,昆明理工大学,检测仪表的基本技术性能指标,引用误差(相对百分误差),引用误差 仪表量程,06:49:16,昆明理工大学,检测仪表的基本技术性能指标,精度等级,1.5,1.5,0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0,精度等级符号,06:49:16,昆明理工大学,例1-1 有两台测温

6、仪表，它们的测温范围分别为0100和100300，校验表时得到它们的最大绝对误差均为2，试确定这两台仪表的精度等级。,解 这两台仪表的最大引用误差分别为,一台仪表的精度等级为2.5级，而另一台仪表的精度等级为1级。,06:49:16,昆明理工大学,例1-2 某台测温仪表的工作范围为0500，工艺要求测温时测量误差不超过4，试问如何选择仪表的精度等级才能满足要求？ 解 根据工艺要求，仪表的最大引用误差为 应选择0.5级的仪表才能满足要求,06:49:16,昆明理工大学,案例 例1-3：一台精度等级为0.5级、量程范围6001200C的温度传感器，它最大允许绝对误差是多少？检验时某点最大绝对误差是

7、4C，问此表是否合格？ 解：根据精度定义表达式： 并由题意知：A=0.5%， =(1200-600)C，得到最大允许绝对误差。 此温度传感器最大允许绝对误差为3C。检验某点的最大绝对误差为4C，大于3C，故此传感器不合格。,06:49:16,昆明理工大学,小结：在确定一个仪表的精度等级时，要求仪表的允许误差应该大于或等于仪表校验时所得到的最大引用误差；而根据工艺要求来选择仪表的精度等级时，仪表的允许误差应该小于或等于工艺上所允许的最大引用误差。,06:49:16,昆明理工大学,灵敏度与灵敏限 灵敏度 表示仪表对被测参数变化反应的能力，是指仪表达到稳态后输出增量与输入增量之比，即 S仪表的灵敏度

8、 y仪表输出变量的增量 x仪表输入变量的增量 数字式仪表常用分辨力来表示灵敏度。 分辨力是指数字仪表在最低量程上最末位数字改变一个字时所对应的物理量数值，它反映了数字仪表能够检测到的被测参数中最小变化的能力。 灵敏限 指引起仪表指针发生可见变化的被测参数的最小变化量。,06:49:16,昆明理工大学,回差 在外界条件不变的情况下，当被测参数从小到大（正行程）和从大到小（反行程）时，同一输入的两个相应输出值常常不相等。两者绝对值之差的最大值和仪表量程之比的百分数称为回差，也称变差。,反行程,正行程,被测参数,仪表示值,06:49:16,昆明理工大学,线性度L,其中 传感器的量程输出 校正曲线与拟合直线间的最大偏差 由此可见，非线性误差