过程自动化及仪表 化工仪表第三章 课件

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1、第三章检测变送华东理工大学信息学院自动化系简单控制系统构成回顾：简单控制系统的方块图本章主要内容：3.1概述3.2温度检测3.3流量检测3.4压力检测3.5物位检测3.8变送器3.9现代传感器技术的发展3.1概述3.1.0检测变送的重要性3.1.1测量误差3.1.2仪表性能指标在过程自动化中要通过检测元件获取生产工艺变量，最常见变量是温度、压力、流量、物位（四大参数）。检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接响应工艺变量，并转化成一个与之成对应关系的输出信号。这些输出信号包括位移、电压、电流、电阻

2、、频率、气压等。3.1.0检测变送的重要性由于检测元件的输出信号种类繁多，且信号较弱不易察觉，一般都需要将其经过变送器处理，转换成标准统一的电气信号（如4～20mA或0～10mA直流电流信号,20～100KPa气压信号）送往显示仪表，指示或记录工艺变量，或同时送往控制器对被控变量进行控制。有时将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表,或者将检测元件称为一次仪表，将变送器和显示装置称为二次仪表。检测——实施正确控制的第一步变送——将检测元件输出的各种信号、微弱信号转化成统一(标准)的电气信号。静

3、态：正确——y(t)正确反映c(t)的值可靠——长期工作动态：迅速——y(t)迅速反映c(t)的变化过程控制对检测仪表要求：3.1.1测量误差(1)绝对误差：仪表的指示值与被测量的真值之间的差值。(2)相对误差（仪表引用误差）测量误差：检测仪表获得的被测值与实际被测变量真实值之间的差距。理论上：实际上：绝对误差与仪表的量程之比。(3)允许误差(4)附加误差——由于外界环境条件变化以及仪表波动等外界因素引起的误差。3.1.2仪表性能指标精确度（精度）——表示仪表测量结果的可靠程度。仪表的精度等级是

4、按国家统一规定的允许误差大小来划分成若干等级的。仪表精度等级数值越小，说明仪表测量准确度越高。精度等级：允许误差去掉“±”号及“%”后，系列化圆整后的数值。仪表的精度等级以一定的符号形式表示在仪表标尺板上，如1.0外加一个圆圈或三角形。精度等级1.0，说明该仪表允许误差为1.0%。目前我国生产的仪表的精度等级有：0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等1.01.0[例1]某台测温仪表的量程是600--1100℃，其最大绝对误差为±4℃，试确

5、定该仪表的精度等级。由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，而该仪表的最大引用误差超过了0.5级仪表的允许误差，所以这台仪表的精度等级应定为1.0级。解仪表的最大允许误差为[例2]某台测温仪表的量程是600--1100℃，工艺要求该仪表指示值的误差不得超过±4℃，应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求。±0.8%介于允许误差±0.5%与±1.0%之间，如果选择允许误差为±1.0%,则其精度等级应为1.0级。量程为600～1100℃，精确度为1.0级的仪表，可能产生的最大绝对误差为±5℃，超过

6、了工艺的要求。所以只能选择一台允许误差为±0.5%，即精确度等级为0.5级的仪表，才能满足工艺要求。解根据工艺要求，仪表的最大允许误差为结论：校表：选表：仪表量程的上限：Ymax:4/3~3/2倍（被测变量）波动较大时：3/2~2倍（被测变量）下限：一般地，被测变量的值不低于全量程的1/3。仪表精度与量程有关，量程是根据所要测量的工艺变量来确定的。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量程，可以减小测量误差，提高测量准确性。(2)变差——在外界条件不变的情况下，使用同一台仪表对某一变量进行正反行程测

7、量时对应于同一测量值所得的仪表读数之间的差异。注意：仪表的变差不能超出仪表的允许误差。(3)线性度——衡量仪表实际特性偏离线性程度的指标。线性度差就要降低仪表精度。图3.1线性度(4)灵敏度和分辨率灵敏度：仪表的输出变化量与引起此变化的输入变化量的比值，即灵敏度=△Y/△X对于模拟式仪表而言，ΔY是仪表指针的角位移或线位移。灵敏度反映了仪表对被测量变化的灵敏程度。分辨率（仪表灵敏限）：仪表输出能分辨和响应的最小输入变化量。分辨率是灵敏度的一种反映。对于数字式仪表而言，分辨率就是数字显示器最末位数

8、字间隔代表被测量的变化与量程的比值。(5)动态误差由于仪表动作的惯性延迟和测量传递滞后，当被测量突然变化后必须经过一段时间才能准确显示出来，这样造成的误差。注：在工业生产中被测量变化较快是不能忽略动态误差。3.2温度检测3.2.1温度检测方法3.2.2热电偶3.2.3热电阻3.2.4热电偶、热电阻的选用3.2.1温度检测方法按测温元件是否与被测对象接触分为：接触式：非接触式：接触式：测温元件与被测对象接触，依靠传热和对流进行热交换。优点：结构简单、可靠，测温精度较高。缺点：由于测温元件与被测对象