测量仪表与自动化概述

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1、2008-4-28第一篇过程测量仪表第一章概述第一节测量方法第一章概述第二节仪表的性能指标((重点重点))第二章压力测量及变送本章重点第三章物位测量及变送◎测量方法及分类第四章流量测量及变送◎测量仪表的一般组成第五章温度测量及变送◎误差、精度等性能指标返回第一节测量方法第一节测量方法二、测量方法一、测量的概念（Measurement）定义：1.概念：实现比较的方法思考：重要么？用实验的方法，将被测参数的量值（被测量）2.分类：与标准量的量值进行比较，确定出被测量的大小。测量方式g≈A直接：米尺、水银体温

2、计等Ux间接：推导y=f(x1,x2…),如求面积、体积g—比值；A—被测量；Ux—测量单位接触方式接触式：水银体温计思考：公式符合我们的使用习惯吗？非接触式：红外、超声波、雷达、放射线A≈g⋅U平衡方式x零位式：天平偏差式：指针式电流表下一页返回下一页上一页返回第一节测量方法第一节测量方法三、测量仪表的组成三、测量仪表的组成开环结构1.基本组成：检测（传感）元件传送放大显示输出与输入的关系为y=k1k2k3x=k1KxK1——检测元件的传递系数；2.结构形式：K2——传送放大部分的传递系数；分为开环和

3、闭环两种结构K3——显示部分的传递系数；¢K1、K2、K3任何一个环节受到干扰，都会影响测量结果y。下一页上一页返回下一页上一页返回12008-4-28第一节测量方法第二节仪表的性能指标三、测量仪表的组成一、测量误差闭环结构测量目的：确定量值思考：真值可以得到么？定义：测量误差=测量值-真实值∆Y=y−Y0分类：系统误差、随机误差、粗大误差系统误差(Systematicerror)输出与输入的关系为：kkk123Kk1现象：同条件多次测量，结果规律变化（再现性）yxx==11++kkkKk原因：仪表使用

4、不当或外界条件变化所致23ff解决方法：理论分析/实验验证→原因与规律ky≈1x当K>>1时，则→加以消除kf如：天平砝码磨损。注意：不同仪表结构的共性特征：能量形式比较和转换过程下一页上一页返回下一页上一页返回第二节仪表的性能指标第二节仪表的性能指标一、测量误差一、测量误差分类：随机误差(randomerror)分类：疏忽误差(粗大)现象：误差无规律，不可控，有统计规律现象：结果偏离真实值较远，明显与实际值不符产生原因：系统各环节发生异常和故障等引起解决方法：剔除异常结果，防止粗大误差。如：读数误差玻

5、璃管温度计测量时间较短产生原因：多种原因（元器件热噪声等）解决方法：测多求平均下一页上一页返回下一页上一页返回第二节仪表的性能指标第二节仪表的性能指标二、仪表的性能指标二、仪表的性能指标((二二））测量仪表的误差测量仪表的误差((一一））仪表的量程仪表的量程(L,(L,span)span)、、测量范围测量范围((measuringmeasuringrangerange))按规定精度可进行测量的范围；测量范围上、下限之差3.引用误差(q,fiducialerror)ax−xL=Lmax-Lminq=×10

6、0%=0×100%((二二））测量仪表的误差测量仪表的误差LL−Lmaxmin1.绝对误差(a,absoluteerror)a＝x－x０上例1#:q=[(102-100)/200]×100%=1%特点:单位？；方向性？；能反映仪表性能的好坏？2#:q=[(98-100)/300]×100%=-0.67%2.相对误差(r,relativeerror)思考：能否反映仪表的好坏？x−xar=0×100%=×100%q仪表的最大引用误差maxxx00a(x−x)q=max×100%=0max×100%例1：真实

7、温度100℃maxLL−Lmaxmin1＃:0-200℃，测量值102℃；a=?r=?2＃:0-300℃，测量值98℃；仪表的基本误差——可比较确切地反映仪表的整体性能下一页上一页返回下一页上一页返回22008-4-28第二节仪表的性能指标第二节仪表的性能指标二、仪表的性能指标二、仪表的性能指标（三）（三）精度及精度等级精度及精度等级((二二））测量仪表的误差测量仪表的误差1．精密度(Precision)4.回差(变差)(h,hysteresiserror)在相同条件下，使用同一仪表对某一参数进行正、相

8、同条件下，多次反复测量，测量值之间的一致程度2．准确度(Correctness)反行程测量时，所得仪表示值之间的差值。测量值与其“真值”的接近程度∆x正−x反h=×100%=×100%LLmax−Lmin图(a)：精密x—正行程(上行值)；图(b)：准确正x—反行程(下行值)。反图(c)：准确精密造成变差的原因:如传动机构间隙，运动部件摩擦，弹性元件滞后等思考：从误差角度考虑，各反映什么误差？思考：能否反映仪表的好坏？hmax下一页上一页返