仪表培训讲义1

自动化仪表培训讲义豫皖管理处仪表专业第一章误差理论由于在检测过程中使用的工具本身的准确性有高低之分，检测环境等因素发生变化也会影响测量结果的准确性，使得从检测仪表获得的被测值与被测变量真实值之间会存在一定的差距，这一差距称为测量误差.测量误差分为绝对误差和相对误差绝对误差绝对误差在理论上是指测量值与真值之间的差值，即△＝x－x0由于x0是指被测量客观存在的真实数值，它是无法真正得到的。因此，在一台检测仪表的量程范围内，各点读数的绝对误差是指该检测仪表（精确度较低）与标准表（精确度较高）同时对同一被测量进行测量时得到的两个读数之差。相对误差相对误差通常有三种表示方法：实际相对误差；标称相对误差；相对百分误差（相对引用误差或引用误差）我们用的是相对百分误差，表示如下：检测仪表的主要性能指标评价一台检测仪表性能的优劣通常可以根据以下指标进行衡量。⊙精确度和仪表的精度等级⊙非线性误差⊙变差⊙灵敏度和分辨率⊙动态误差这些指标中，我们主要讲述一下精确度和精度等级。精确度和仪表的精度等级仪表的精确度简称精度，它是用来表示仪表测量结果可靠程度最重要的指标。绝对误差不能作为仪表精确度的比较尺度。在自动化仪表中，通常是以最大相对百分误差来定义仪表的精度等级。最大相对百分误差是把最大绝对误差折合成测量范围的百分数表示，表示如下：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。把仪表允许的最大相对百分误差去掉“±”和“％”，便可以用来确定仪表的精度等级。我们常用的精度等级有：0.02；0.05；0.5；1.0；1.5；2.5。所谓的2.5级的仪表，就是表示该仪表允许的最大相对百分误差为±2.5％，表示符号为或。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，表示仪表的精度越高。精确度和仪表的精度等级2.52.5举例1某压力测量仪表的测量范围是0～1000KPa，校验该表时得到的最大绝对误差为＋8KPa，试确定该表的精度等级。解：该仪表的最大相对百分误差是：去掉“＋”和“％”，得到的数值是0.8，由于仪表的精度等级中没有0.8级，而且该仪表超过了0.5级仪表所规定的最大允许误差，所以该仪表的精度等级为1.0级。某压力参数的测量范围要求0～1000KPa，根据工艺要求，压力测量的绝对误差不能超过±8KPa，试问选择何种精度等级的压力测量仪表才能满足要求。解：根据工艺要求，被选仪表的最大相对百分误差是：得到的数值是0.8，介于0.5和1.0之间。如果选1.0级的仪表，其允许的最大相对百分误差为±1.0％，超过了工艺上允许的数值，因此，只能选择0.5级仪表才能满足工艺要求。举例2从以上两个例子中可以看出，根据仪表的校验结果来确定仪表精度等级和根据工艺要求来选择仪表的精度等级，二者是不一样的。另外，仪表的精度还和量程有关。在仪表精度等级一定的情况下，适当减小量程，可以减小测量误差，提高测量精度。第一章小结一、测量值和真实值之间的差异称测量误差。二、测量误差分为绝对误差和相对误差。三、绝对误差能反映出误差的大小和方向。四、相对误差是一个比值，其数值与被测量所取的单位无关，是为了描述测量的准确程度而引出的。五、绝对误差结果表述由正负号、数值和单位三部分组成，相对误差或引用误差结果表述应由正负号、数值和百分号三部分组成。第二章测量测量的概念：是指用实验的方法，将被测量（未知量）与已知的标准量进行比较，以得到被测量大小的过程；是对被测量定量认识的过程。测量分类测量的分类：组合测量:某些可测量的不同组合，然后测出这些组合的数值，解联立方程求出未知的被测量。比较测量:指被测量与已知的同类度量器在比较器上进行比较，从而求得被测量的一种方法。偏位法：被测量直接作用于测量机构使指针等偏转或位移以指示被测量大小。替代法：替代发是将被测量与已知量先后接入同一测量仪器，在不改变仪器的工作状态下，使两次测量仪器的示值相同，则认为被测量等于已知量。曹冲称象测量单位测量结果表述：测量结果+测量单位计量：实现单位统一、量值准确可靠的活动。国际单位制单位：长度：米M；质量：千克（公斤）Kg；时间秒S；电流安[培]A；热力学温度开[尔文]K；物质的量摩[尔]Mol；发光强度坎[德拉]cd比对计量比对：是指在规定条件下，对相同准确度等级或者规定不确定度范围内的同种计量基准、计量标准之间所复现的量值进行传递、比较、分析的过程。比对有严格条件要求。对于我们的站场来说，2台流量计虽然精度等级相同，但压力和温度来自不同的仪表，只能进行粗略比对，和下游用户之间只能称之为比较。第二章小结测量结果由测量结果和测量单位2部分组成。计量指实现单位统一、量值准确可靠的活动。比对有严格条件要求。用户1用户2分输站下游门站分输站下游门站日供气量填表人日供气量填表人日供气量填表人日供气量填表人8.0614万标方xx8.35万标方xx10.0980万标方xx10.2368万标方xx正确为8.3500万标方第三章温度检测仪表在生产过程中，温度是一个很重要的工艺参数。工业上，检测温度的方法有两种：接触式仪表和非接触式仪表。它们的只要区别是看检测元件是否和被测介质接触。我们使用的温度检测仪表都是接触式的，这里着重讲述一下接触式仪表。温度单位：开尔文摄氏度=开尔文+273.15接触式仪表接触式仪表可分为三类：基于物体受热体积膨胀性质的膨胀式检测仪表。如：水银玻璃温度计、双金属温度计基于导体或半导体电阻随温度变化的热电阻温度检测仪表。如铂电阻温度计基于热电效应的热电偶温度检测仪表。如热电偶温度计双金属温度计双金属温度计是基于物体受热的时候体积膨胀的性质制成的，用两片膨胀系数不同的金属片叠焊在一起制成感温元件，成为双金属片。双金属片受热后由于两金属片的膨胀长度不同而产生弯曲，自由端带动指针指示出相应的温度数值。双金属温度计是一种适合测量中、低温的现场检测工业仪表，可用来直接测量并显示气体、液体和蒸汽的温度。双金属温度计具有无汞害、易读数、防水、防腐蚀、耐震动等优点。双金属温度计分为普通型、户外型、防腐型三种，从其结构又可分为径向型、轴向型、135°型、万向型。双金属温度计双金属温度计的测温范围是：－80～600℃特点是：结构紧凑，可靠；耐振动，刻度较水银温度计清晰，量程和使用范围有限。但准确度等级较低。双金属温度计双金属温度计目前我们大量使用北京布莱迪公司生产的WSSF系列温度计，插入深度有50、100、150、200、250mm等型号，根据管线半径的可以初步判断插入深度。万向型双金属温度计型号：WSS－581F精度：1.0级外壳材质：全不锈钢保护管：Φ10，Cr18Ni9TI刻度盘：Φ150连接螺纹：M27Χ2可动外螺纹，带垫片测量范围：－20～80℃（可选）插入深度：50～250mm双金属温度计北京布莱迪温度计型号WSS□□□□0轴向1径向8多角向3Φ604Φ1005Φ1256Φ150温度测量仪表金属膨胀式双金属片F、w防护型0无固定1可动外螺纹2可动内螺纹3固定外螺纹4活动法兰双金属温度计热电阻温度计热电阻的测温原理是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测出感温电阻的阻值变化，就可以测量出被测温度。目前，热电阻主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。我们常使用的热电阻温度计是铂电阻温度计。从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这种性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般有以下要求：尽可能大而且有稳定的温度系数、电阻率要大、在使用的温度范围内具有稳定的化学和物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有单值函数关系（最好呈线性关系）。热电阻温度计目前，应用最广泛的热电阻材料是铂和铜。我们常用的是铂电阻温度计，分度号为Pt100。在检测温度是0℃时的电阻值是100Ω。铂电阻的测温范围是：－200～850℃铂电阻温度计铂电阻温度计铂电阻温度计具有以下特点：测量精度高；适用于中性和氧化性介质；稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；便于远距离、多点、集中检测和自动控制；不能测高温；价格较贵。铂电阻温度计铂电阻温度计的结构是将一定电阻值的细铂丝绕成螺旋状，再将其双绕在绝缘骨架上，然后放进套管(通常用铂、玻确或石英材料制作)中，充人氦(或其他惰性气体)和干燥空气，然后密封。铂电阻是把温度变化转化为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或其他二次仪表上，工业用铂电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此铂电阻的引线对测量结果会有较大的影响。铂电阻的引线方式主要有三种方式：二线制三线制四线制铂电阻的信号连接方式在铂电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式称为二线制。这种引线方式最简单，但由于连接导线存在引线电阻r，r的大小与导线的材质和长度等因素有关。因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。铂电阻的二线制连接方式在铂电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制。这种方式通常与电桥配套使用可以较好地消除引线电阻的影响，是工业过程中最常用的引线方式。在压缩机机中广泛采用。铂电阻的三线制连接方式电桥在铂电阻根部两端各连接两根导线的方式称为四线制。其中两根引线为铂电阻提供恒定电流，把电阻信号转换为电压信号，再通过另两根引线把电压信号引至二次仪表。这种引线方式可以完全消除引线电阻的影响，主要用于高精度的温度检测。缺点费用高。铂电阻的四线制连接方式铂电阻的结构型式工业上常用的铂电阻主要有普通型铂电阻和铠装型铂电阻两种型式。普通型铂电阻是由感温体、不锈钢外保护管、接线盒以及各种用途的固定装置组成。铠装铂电阻外保护套管采用不锈钢，内充高密度氧化物绝缘体，具有很强的抗污染性能和优良的机械强度。和普通型铂电阻相比，铠装铂电阻具有直径小、易弯曲、抗震性好、热响应时间快、使用寿命长等优点。热电偶温度计热电偶温度计是另一种检测温度的仪表，它是根据热电效应的原理检测温度的。热电偶的测温范围是：－200～1800℃。热电偶的工作特点：测温范围广，测量精度高，便于远距离、多点、集中检测和自动控制，应用广泛；需自由端温度补偿，在低温段测量精度较低。目前压缩机仪表涉及到热电偶温度计，在这里不详细介绍。温度变送器铂电阻是用于温度信号检测的一次元件，它需要和显示单元、控制单元配合，来实现对温度的显示、控制。很多控制装置可以直接把电阻信号直接接在控制仪表上，实现对被测温度的显示和控制。但是，在实际现场中，也存在很多利用信号转换仪表先将传感器输出的电阻信号转换成标准信号，再把标准信号接入到其他显示、控制单元，这种信号转换仪表就是温度变送器。温度变送器过去，传统的温度测量方式是采用传感器直接接线方式，热电阻或热电偶输出一个欧姆或毫伏信号送至DCS或二次表。一般现场的温度测量点远离控制室，需要较长的补偿导线，同时DCS必须配置特殊的温度I/O卡。这种传统测量方式的测量精度及性能较差，取温点与DCS间的补偿导线越长，温度测量的总体性能越差；热电偶的补偿导线比普通的4-20mA用铜导线的价格贵很多，补偿导线的费用是温度测量总成本中不可忽略的一部分；热电偶的毫伏信号极易受干扰，据统计，常见工业噪声等级为10mV，这会引起K型热电偶一个约28℃的尖峰信号，有时甚至会导致过程停车。目前工业过程中使用广泛的一类模拟式温度变送器是DDZ－Ⅲ型温度变送器。它与各种类型的热电阻、热电偶配套使用，将温度信号转换成4～20mA或1～5VDC的统一标准信号输出。温度变送器铂电阻温度变送器铂电阻温度变送器是由输入电路、反馈电路和放大及输出等几部分电路组成，采用三线制或四线制的连接方式，在输入电路中包含了线性化的功能。一体化温度变送器一体化温度变送器是指将变送器模块安装在测温元件接线盒内的一种温度变送器。其变送器和测温元件形成一个整体，可以直接安装在被测工艺设备