第三章 船用气动仪表 第一节 自动化仪表的基本知识227

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1、考点1在自动控制和监视系统中，被控参数的测量及控制是否准确，对系统的正常使用管理和安全运行有直接影响。实际上不论用什么方法测量，所用仪表多么精密，所测结果与参数的真值之间总有一定的差别，习惯上称为“误差”。对自动化仪表品质的要求，主要是看它能以多大的准确度来反映被测量参数的真值。测量值与真值越接近，仪表的误差就越小，测量精度也就越高。但仅用误差来描述仪表的好坏是不够的，还必须从多方面来鉴别仪表的品质，如仪表精度、灵敏度、不灵敏区等。1.基本误差与附加误差基本误差是由于仪表结构中的间隙、摩擦、刻度不均或分度不准等原因所造成的误差，即为仪表本身缺陷所造成的误差。因此，

2、在设计制造仪表时，总是设法减少造成这种误差的来源以提高仪表的准确度。附加误差是仪表在使用中，由于外界条件的影响，如环境温度、湿度、振动等所引起的误差。一般在仪表设计中预先都采取了一些补偿措施来减小附加误差，但不可能彻底消除。在仪表的说明书中，规定了使用方法和使用条件，以免带来过大的附加误差。2．绝对误差绝对误差又称指示误差，若仪表表示的被测参数值为A，而被测参数的真值是A0，则绝对误差Δ＝A-A0，被测参数的绝对真值是很难得到的，一般是用精度高的标准仪表所测得的平均值作为被测参数的真值A，绝对误差往往是不能完全反映仪表的精度的，比如Δ=0.01MPa，若测量范围是

3、10MPa的话，该误差可忽略不计。但若测量范围是0.02～0.1MPa，则这个误差已大到该仪表不能再使用了。3．相对误差相对误差δ是指，仪表的绝对误差与指示值之比的百分数，即相对误差的大小可以反映出仪表的测量准确度。4．仪表的精度仪表的精度是指测量中的最大指示误差Δmax占仪表的最大测量范围（量程）A′的百分数，即通常用去掉百分号的数字表示仪表精度的等级。仪表的精度就是仪表盘或说明书中所写的精度等级，常见的等级有0.1级、0.2级、0.35级、0.5级、1.0级、1.5；级、2.0级、2.5级等，其中0.1级、0.2级和0.35级多用于标准仪表。5．仪表的灵敏度灵

4、敏度是指，仪表对输入信号开始有反映的灵敏程度，若仪表的输入量变化Δx，相对应的输出量变化Δy则仪表的灵敏度S为可见，仪表的灵敏度越大，越能测出微小的输入变化。一般小量程仪表的灵敏度比大量程的灵敏度高。6．仪表的不灵敏区、灵敏限、变差由于仪表活动部件的摩擦、间隙、弹性元件滞后现象的存在，当输入信号有一微小变化时，仪表输出仍然不变，这就是不灵敏区。灵敏限是指，引起仪表输出有一微小变化时，所需输入量的最小变化值，一般认为不灵敏限等于1/2不灵敏区。仪表的变差是指在外界条件不变的情况下，多次由不同方向使仪表输入为同一真值时，仪表指示值之间的最大误差。即仪表在同一测量点，其

5、正行程和反行程指示值之差。可见，仪表的不灵敏区是由输入量的变化来表示的，而变差是以输出量的指示变化来表示的，它们都是仪表结构不完善程度的标志。考点21．气动仪表的基本元部件（1）弹性元件根据弹性元件在仪表中所起的作用，可分为弹性敏感元件和弹性支撑元件。①弹性敏感元件弹性敏感元件的作用是将承受的压力或轴向推力转变成位移信号。弹性敏感元件的刚度E较小、灵敏度（刚度的倒数)δ较大，当对弹性敏感元件施加一定的轴向推力时，其变形位移量较大，也就是说，它们对轴向推力的变化反应是敏感的。②弹性支撑元件弹性支撑元件的作用是支承、平衡或增强弹性敏感元件的刚度。弹性支撑元件有螺旋弹簧

6、和片簧等。螺旋弹簧刚度较大，通常与弹性敏感元件组合使用，以增加其刚度，也多用于调整弹性敏感元件的初始位置。（2）节流元件①恒节流孔毛细管式可用不锈钢或玻璃管制成，直径为0.18～0.3mm。小孔式恒节流孔的内径有几种规格，即0.25mm、0.30mm、0.50mm，长度为4mm。衡量节流元件特性的参数是气阻。通常把气体流过节流元件在两端产生的压降与气体流量之间的对应关系称为节流孔的流量特性。显然，节流孔内径越小，产生的压降也就越大。我们常用气阻R来表示节流元件对气体流动阻碍作用的大小，若气体在节流孔中处于层流状态时，气阻R、压降ΔP和流量G之间的关系为由于恒节流孔

7、内径不能改变，气阻不能调整，所以常称为恒气阻或固定气阻。（2）变节流孔变节流孔是指，气体经过节流孔流通时的流通面积是可以调整和改变的。常用变节流孔组成变节流阀，用于调整比例带、积分时间和微分时间。（3）气体容室气体容室指具有一定容量的气室，简称气容，在气动仪表或气路中能储存或放出气体，对压力变化起惯性作用。①定容气室定容气室的特点是气室容积是固定的，它是连接在气动管路上的一个能储存气体或放出气体的空腔。②弹性气室弹性气室是在固定的气室内加装了一个波纹管所构成的。（4）喷嘴挡板机构喷嘴挡板机构是气动仪表中最精密的核心元件，它的作用是，把挡板微小的位移转换成相应的气压

8、信号并作为