第3讲过程测量仪表课件.ppt

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1、过程控制系统主讲人：钱艳平能源与电气学院第三讲过程检测仪表3.1检测仪表的基础知识组成、接线方式测量误差、信号处理安全防爆3.2常见被控量检测仪表压力、温度、流量、物位、成分等检测3.3仪表技术的发展2第三讲过程检测仪表检测仪表是过程控制的“眼睛”；许多过程控制系统不能长期使用的主要原因就在于传感器故障！33.1检测仪表组成及功能3.1.1检测仪表组成及功能（一）功能：用于确定被控变量的当前值（二）组成：传感器（sensor）：检测仪表中的首要部件，直接与被测量发生联系（但不一定直接接触）。感受被测参数的变化，并产生相应的电或非电量信号，也称为一次仪表。变

2、送器（transmitter）：将传感器送来的检测信号进行转换、放大、整形、滤波等处理后，调制成相应的标准信号，并输出给控制器或进行模拟、数字显示，也称为二次仪表。有时也将传感器和变送电路统称为传感器。非标信号标准信号43.1.1检测仪表组成及功能（三）对检测仪表的要求高准确性：传感器的输出信号与被测参数成严格的对应关系。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。53.1.2信号标准及接线方式（一）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：20-100KPa除变送器

3、外，控制器和执行器的信号标准也如此！63.1.2变送器的信号及接线方式（二）接线方式1、电流二线制和四线制2、电阻三线制3、现场总线方式73.1.2变送器的信号及接线方式1、电流二线制和四线制二线制线路简单，节省电缆；四线制仪表的工作电源可为直流，也可为交流。83.1.2变送器的信号及接线方式2、电阻三线制若仅采用两根导线将热电阻接入电桥，将会由于远距离连接导线的电阻而引入误差。为防止由于远距离接线而造成桥臂不平衡，工程中大量采用三线制。93.1.2变送器的信号及接线方式3、现场总线方式以HART为例，在一条电缆上同时传输直流4～20mA的模拟信号和数字信

4、号。在直流4～20mA基础上叠加幅值为±0.5mA的正弦调制波作为数字信号，1200Hz频率代表逻辑“1”，2200Hz频率代表逻辑“0”。103.1.3检测仪表的误差及处理（一）误差的基本概念测量误差：测量值与真值之间存在的差别。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。113.1.3检测仪表的误差及处理（一）误差的基本概念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

5、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。123.1.3检测仪表的误差及处理（一）误差的基本概念绝对误差的实质，是仪表读数与被测参数真实值之差。仪表的绝对误差只能是读数与约定真值或相对真值之差。△——绝对误差；M——仪表读数；A——约定真值或相对真值。133.1.3检测仪表的误差及处理（一）误差的基本概念相对误差仪表的绝对误差与（约定或相对）真值的百分比。引用误差绝对误差与仪表量程的百分比：143.1.3检测仪表的误差及处理（一）误差的基本概念仪表精度等级（1）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。（2）我

6、国仪表精度等级有：0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、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。（3）工业控制用仪表多在0.1～4.0级，控制用仪表对精度要求较计量用仪表低。（4）仪表的精度等级应视工艺需求而定，不能片面追求高精度。153.1.3检测仪表的误差及处理（一）误差的基本概念例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、相对误差和引用误差？仪表的绝对误差：仪表的相对误差：仪表的引用误差：163.1.3检测仪表的误差及处理（

7、二）测量信号的处理过程控制系统中，测量信号往往带有噪声；除传感器本身需考虑抗干扰处理外，还可以采用软件进行数字滤波处理。173.1.3检测仪表的误差及处理（二）测量信号的处理数字滤波即程序滤波，通过计算机软件（运算与判断）滤去干扰信号，提高信号的真实性。在计算机中常采用数字滤波消除低频干扰。常用的数字滤波有如下几种：1.算术平均值滤波2.程序判断滤波3.中位值法滤波4.一阶惯性滤波183.1.3检测仪表的误差及处理（二）测量信号的处理1.算术平均值滤波又称为递推平均滤波，对周期性等幅振荡的干扰有较明显的滤波效果。193.1.3检测仪表的误差及处理（二）测量

8、信号的处理2.程序判断滤波当时，则Xi为输入计算机的采样值。当时，