检测仪表与传感器

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1、第三章检测仪表与传感器在化工生产中的主要参数有压力、流量、物位及温度等,这些量统称为热工量，另外还有成分量、物性量等。用来检测这些参数的技术工具称为检测仪表。用来将这些参数转换为一定的便于传送的信号(例电信号或气压信号)的仪表通常称为传感器。当传感器的输出为单元组合仪表中规定的标准信号时．通常称为变送器。本章将主要介绍有关压力、流量、物位、温度等参数的检测方法、检测仪表及相应的传感器或变送器。第一节概述一、测量过程与测量误差测量过程在实质上都是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程，而测量仪表就是实现这种比较的工具。各种测量仪表不论

2、采用哪一种原理，它们都是要将被测参数经过一次或多次的信号能量的转换，最后获得—种便于测量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式显示出来。在测量过程中．由于所使用的测量工具本身不够准确，观测者的主观性和周围环境的影响等等、使得测量的结果不可能绝对准确。由仪表读得的被测值与被测量真值之间，总是存在—定的差距，这一差距就称为测量误差。测量误差通常有两种表示方法，即绝对误差和相对误差。绝对误差在理论上是指仪表指示值xi和被测量的真值xt之间的差值,可表示为：Δ=xi—xt(3—1)所谓真值是指被测物理量客观存在的真实数值，它是无法得到的理论值。

3、因此所谓测量仪表在其标尺范围内各点读数的绝对误差，一般是指用被校表(精确度较低)和标准表(精确度较高)同时对同一被测量进行测量所得到的两个读数之差，可用下式表示：Δ=x—xo(3—2)式中Δ——绝对误差；x——被校表的读数值；xo——标准表的读数值。测量误差还可以用相对误差来表示。相对误差等于某一点的绝对误差Δ与标准表在这一点的指示值xo之比。可表示为：（3—3）式中y——仪表在xo处的相对误差。二、仪表的性能指标1．精确度(简称精度)仪表的绝对误差在测量范围内的各点上是不相同的，因此，常说的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值Δmax

4、。仪表的精确度不仅与绝对误差有关，而且还与仪表的测量范围有关。因此，工业上经常将绝村误差折合成仪表测量范围的百分数表示。称为相对百分误差δ，即仪表的测量范围上限值与下限值之差，称为该仪表的量程。根据仪表的使用要求，规定一个在正常情况下允许的最大误差，这个允许的最大误差就叫允许误差。允许误差一般用相对百分误差来表示，即某一台仪表的允许误差是指在规定的正常情况下允许的相对百分误差的最大值，即仪表的δ允越大，表示它的精确度越低；反之，仪表的δ允越小，表示仪表的精确度越高。国家统一规定的仪表精确度(精度)等级：将仪表的允许相对百分误差去掉“±”

5、号及“％”号，可以用来确定仪表的精确度等级。目前，我国生产的仪表常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。例1某台测温仪表的测温范围为200一700℃．校验该表时得到的最大绝对误差为十4oC，试确定该仪表的精度等级。解该仪表的相对百分误差为如果将该仪表的δ去掉“十”号与“％”号，其数值为0.8。由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，同时，该仪表的误差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的精度等级为1.0级。例2某台测温仪表的测温范围为0一10

6、00oC。根据工艺要求,温度指示值的误差不允许超过±7oC,试问应如何选择仪表的精度等级才能满足工艺要求?解根据工艺上的要求，仪表的允许误差为如果将仪表的允许误差去掉“±”号与“％”号。其数值介于0.5—1.0之间、如果选择精度等级为1.0级的仪表．其允许的误差为±1.0％，超过了工艺上允许的数值，故应选择0.5级仪表才能满足工艺要求。注意：仪表的允许误差与工艺允许误差之间的差别。0.05级以上的仪表，常用来作为标准表，工业现场用的测量仪表，其精度大多是0.5级以下的。2．变差变差是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部

7、测量范围内进行正反行程(即被测参数逐渐由小到大和逐渐由大到小)测量时，被测量值正行和反行所得到的两条特性曲线之间的最大偏差，如图3—1所示。造成变差的原因：传动机构间存在的间隙和摩擦力、弹性元件的弹性滞后等等。变差的大小，用在同一被测参数值下，正反行程间仪表指示值的最大绝对差值与仪表量程之比的百分数表示，即必须指出，仪表的变差不能超出仪表的允许误差，否则，否则应及时检修。3．灵敏度与灵敏限a)仪表指针的线位移或角位移，与引起这个位移的被测参数变化量之比值称为仪表的灵敏度，用公式表示如下：式中S——仪表的灵敏度；Δα——指针的线位移或角位

8、移；Δx——引起Δα所需的被测参数变化量。(3—7)所以仪表的灵敏度，在数值上就等于单位被测参数变化量所引起的仪表指针移动的距离(或转角)。b)仪表的灵敏限，是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量