第3讲 03检测仪表[PPT]

ProcessControl&InstrumentationTechnology主要内容检测仪表功能检测仪表的原理性组成气动、电动仪表信号标准测量误差真值、约定真值、相对真值仪表读数误差、绝对误差、相对误差、折合误差、基本误差、附加误差测量精度等级仪表灵敏度、仪表灵敏限测量变送中的几个主要问题测量信号的处理ProcessControl&InstrumentationTechnology检测仪表功能及组成功能：确定被测参数的量值组成：传感器（含敏感元件）：检测仪表中的首要部件，它直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触）。感受被测参数的变化，并发出与之相适应的信号（压力变化、电阻变化等）。变送器：能输出标准信号的传感器。ProcessControl&InstrumentationTechnology气动、电动仪表信号标准电动仪表：4-20mA，DC（远距离）；1-5V，DC（柜内传输）气动仪表：20-100KpaProcessControl&InstrumentationTechnology对传感器的三个要求高准确性，传感器的输出信号与被测参数成严格的单值函数关系。高稳定性，不受时间或环境温度变化等因素的影响。高灵敏度，被测参数微小变化时，输出量变化明显。ProcessControl&InstrumentationTechnology测量误差与真值测量误差：测量值与真实值之间存在的差别真值：一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念，一般是无法得到的。在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。ProcessControl&InstrumentationTechnology约定真值与相对真值约定真值：一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。相对真值：指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3以下时，可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值。ProcessControl&InstrumentationTechnology仪表读数误差读数误差的实质，是仪表读数与被测参数真实值之差。仪表的读数误差只能是读数与约定真值或相对真值之差。△=M-A△——读数绝对误差；M——仪表读数；A——约定真值或相对真值。ProcessControl&InstrumentationTechnology仪表绝对误差与相对误差绝对误差：在测量范围内，各读数误差的最大值。相对误差：仪表的绝对误差与真值的百分比。引用误差：绝对误差与仪表量程的百分比%100XSmProcessControl&InstrumentationTechnology仪表基本误差这是指在仪表制造厂保证的条件下仪表的相对误差值，即规定使用条件下的相对误差。规定使用条件：包括温度、相对湿度、电源电压、安装方式等。ProcessControl&InstrumentationTechnology仪表的附加误差附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差。如电源波动附加误差，温度附加误差等。ProcessControl&InstrumentationTechnology仪表精度等级又称准确度级，是按国家统一规定的允许误差大小划分成的等级。我国仪表精度等级有：0.001、0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。级数越小，精度（准确度）就越高。科学实验用的仪表精度等级在0.05级以上；工业检测用仪表多在0.1～4.0级，其中校验用的标准表多为0.1或0.2级，现场用多为0.5～4.0级。ProcessControl&InstrumentationTechnology仪表的灵敏度仪表的灵敏度是表达仪表对被测参数变化的灵敏程度。它是指仪表在达到稳定状态以后，仪表输出信号变化△α与引起此输出信号变化的被测参数（输入信号）变化量△x之比，用S表示灵敏度xSProcessControl&InstrumentationTechnology仪表的灵敏限指能够引起仪表指示值（输出信号）发出变化（动作）的被测参数（输入信号）的最小（极限）变化量。与灵敏度是不同的概念。ProcessControl&InstrumentationTechnology测量变送中的几个主要问题纯滞后问题由于测量元件安装位置不当及测量仪表本身特性等容易引入纯滞后。测量滞后问题主要由测量元件本身的特性造成。在系统设计中可选用快速测量元件。信号传送滞后问题主要是指QDZ仪表气压信号在管路传送过程中所造成的滞后。ProcessControl&InstrumentationTechnology测量信号的处理测量信号的校正测量信号噪声（干扰）的滤波低通高通带通对测量信号进行线性化处理ProcessControl&InstrumentationTechnology例题1某压力表刻度0～100kPa，在50kPa处测量值为49.5kPa，求在50kPa处仪表示值的绝对误差、示值相对误差和示值引用误差？ProcessControl&InstrumentationTechnology例题1仪表示值的绝对误差：仪表示值的相对误差：仪表示值的引用误差：kpa5.05.4950%1%100505.0%5.0%1001005.0mProcessControl&InstrumentationTechnology例题2下图是乙烯裂解气温度控制系统。采用液态丙烯，使其汽化吸收热量以冷却乙烯裂解气。调节气态丙烯流量使温度控制在（15±1.5）℃。TTTC乙烯裂解气丙烯冷却器气态丙烯液态丙烯ProcessControl&InstrumentationTechnology例题2指出系统中被控对象、被控变量和操纵变量各是什么？试画出该控制系统的组成方块图。试比较示意图和方块图，说明操纵变量的信号流向与物料的实际流动方向不同。ProcessControl&InstrumentationTechnology例题2被控对象为丙烯冷却器；被控变量为乙烯裂解气的出口温度；操纵变量为气态丙烯的流量。在示意图中，气态丙烯的流向是由丙烯冷却器流出。而在方块图中，气态丙烯作为操纵变量，其信号的流向是指向丙烯冷却器的。控制器执行器丙烯冷却器扰动θθsp测量变送ProcessControl&InstrumentationTechnology例题3某换热器的温度控制系统方块图如下图。系统的被控变量为出口物料温度，要求保持在（200±20）℃，操纵变量为加热蒸汽的流量。电动控制器电-气转换器换热器RIQEPCF测量、变送-Z气动执行器ProcessControl&InstrumentationTechnology例题3说明图中R、E、Q、C、F所代表的专业术语内容。说明Z、I、P的信号范围。气动执行器的输入、输出各是什么物理量？ProcessControl&InstrumentationTechnology例题3R为给定值，E为偏差（E=R-Z），Q为操纵变量，C为被控变量，F为干扰变量。Z的信号范围为4～20mADC，I的信号范围亦为4～20mADC，P的信号范围为20～100kPa。气动执行器的输入信号为20～100kPa的气压信号，输出信号为加热蒸汽的流量。