第1篇-1 測量基礎

1、石油儀表及自動化石油儀表及自動化第一章第一章 檢測儀表基本知識檢測儀表基本知識 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 一、測量過程與測量儀表一、測量過程與測量儀表n 二、測量誤差二、測量誤差n 三、測量儀表的品質(zhì)指標三、測量儀表的品質(zhì)指標n 四、工業(yè)儀表的分類四、工業(yè)儀表的分類n 五、測量系統(tǒng)中的信號五、測量系統(tǒng)中的信號n 六、檢測儀表與測量方法的分類六、檢測儀表與測量方法的分類n 七、化工檢測的發(fā)展趨勢七、化工檢測的發(fā)展趨勢1一、測量過程與測量儀表一、測量過程與測量儀表什么是測量？什么是測量？2測量測量是用實驗的方法是用實驗的方法, ,求出某個量的大小。求出某個量的大小。 用一個已知量與被測量進行比較，收集信

2、息的過程：用一個已知量與被測量進行比較，收集信息的過程：A=g UxA=g Uxg:g:測量比值測量比值 UxUx: :測量單位測量單位 qVQ 舉例測一段導線的長度直接測量直接測量間接測量間接測量2測量實質(zhì)：測量實質(zhì)：是將被測參數(shù)與其相應的測量單位進行比是將被測參數(shù)與其相應的測量單位進行比較的過程，而測量儀表就是實現(xiàn)這種比較的工具。較的過程，而測量儀表就是實現(xiàn)這種比較的工具。 測量與評價的聯(lián)系及區(qū)別？測量與評價的聯(lián)系及區(qū)別？一、測量過程與測量儀表一、測量過程與測量儀表2測量方法：測量方法：1 1、根據(jù)、根據(jù)測量方式測量方式分：分：直接測量直接測量（測量直接得到的結果）與（測量直接得到的結果）

3、與間接測量間接測量（不能直接（不能直接得到結果，需經(jīng)過一定運算）。得到結果，需經(jīng)過一定運算）。2 2、根據(jù)、根據(jù)接觸方式接觸方式分：分：接觸式接觸式測量與非接觸式測量。測量與非接觸式測量。3 3、根據(jù)平衡方式分：平衡式（指零式）與非平衡式（偏、根據(jù)平衡方式分：平衡式（指零式）與非平衡式（偏差式）差式）一、測量過程與測量儀表一、測量過程與測量儀表2 測量的測量的第一過程第一過程是指出能量的形式進行一次或多次轉(zhuǎn)是指出能量的形式進行一次或多次轉(zhuǎn)換的過程。在這一過程中，一般包含換的過程。在這一過程中，一般包含四個環(huán)節(jié)四個環(huán)節(jié)。即：一次。即：一次敏感元件的感受過程，能量變換過程，信息處理過程和信敏感元件

4、的感受過程，能量變換過程，信息處理過程和信號傳輸過程。而測量的第二過程是被測參數(shù)與測量單位的號傳輸過程。而測量的第二過程是被測參數(shù)與測量單位的比較過程。一般應包括測量電路以及相應的測量單位進行比較過程。一般應包括測量電路以及相應的測量單位進行比較的顯示裝置兩部分組成。比較的顯示裝置兩部分組成。 一個檢測系統(tǒng)，除被測對象外，共包括上述的兩個過一個檢測系統(tǒng)，除被測對象外，共包括上述的兩個過程和六個部分。但是具體到某一個實際檢測系統(tǒng)而言，一程和六個部分。但是具體到某一個實際檢測系統(tǒng)而言，一般說來兩個過程是必不可少的。但不一定都有六個部分，般說來兩個過程是必不可少的。但不一定都有六個部分，其中一次敏感

5、元件和顯示裝置是構成檢測系統(tǒng)所必須的。其中一次敏感元件和顯示裝置是構成檢測系統(tǒng)所必須的。測量過程測量過程1 1能量形式的一次或多次轉(zhuǎn)換過程。能量形式的一次或多次轉(zhuǎn)換過程。2 2將被測參數(shù)與相應的測量單位進行比較的過程將被測參數(shù)與相應的測量單位進行比較的過程一、測量過程與測量儀表一、測量過程與測量儀表2 舉例：舉例：1.1.玻璃水銀溫度計測量水溫。玻璃水銀溫度計測量水溫。 這里水銀是敏感元件，玻璃上的標準刻度即為顯示裝置。這里水銀是敏感元件，玻璃上的標準刻度即為顯示裝置。這個檢測過程包括兩個階段。一是水銀受熱，水銀柱升高，這個檢測過程包括兩個階段。一是水銀受熱，水銀柱升高，從而將感知的熱能轉(zhuǎn)換成

6、水銀柱位能的過程。這就是能量形從而將感知的熱能轉(zhuǎn)換成水銀柱位能的過程。這就是能量形式的一次轉(zhuǎn)換。溫度讀數(shù)，則是拿水銀柱高度與玻璃上標準式的一次轉(zhuǎn)換。溫度讀數(shù)，則是拿水銀柱高度與玻璃上標準溫度刻度進行比較的過程，這也就是測量的第二過程。所以溫度刻度進行比較的過程，這也就是測量的第二過程。所以我們說，一個測量系統(tǒng)的兩個過程和傳感器、顯示裝置兩個我們說，一個測量系統(tǒng)的兩個過程和傳感器、顯示裝置兩個部分是不可缺少的。部分是不可缺少的。 指出：以上舉例是在一個測量裝置中同時包含了兩個測指出：以上舉例是在一個測量裝置中同時包含了兩個測量過程和幾個測量部分的實例，但在工業(yè)實際中，更多的還量過程和幾個測量部分

7、的實例，但在工業(yè)實際中，更多的還是應用幾個獨立的測量部分，構成一個測量系統(tǒng)，來實現(xiàn)對是應用幾個獨立的測量部分，構成一個測量系統(tǒng)，來實現(xiàn)對某一過程參數(shù)的檢測。某一過程參數(shù)的檢測。一、測量過程與測量儀表一、測量過程與測量儀表2 用來檢測這些參數(shù)的技術工具稱為用來檢測這些參數(shù)的技術工具稱為檢測儀表檢測儀表。 用來將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號的儀表通用來將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號的儀表通常稱為常稱為傳感器傳感器。 當傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標準信號時，當傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標準信號時，通常稱為通常稱為變送器變送器。測量儀表測量儀表一、測量過程與測量儀表一、測量

8、過程與測量儀表2測量儀表的兩類結構測量儀表的兩類結構開環(huán)結構：開環(huán)結構：全部信息變換只沿著一個方向進行。全部信息變換只沿著一個方向進行。閉環(huán)結構：閉環(huán)結構：有兩個變換回路，一個為正向變換回路，有兩個變換回路，一個為正向變換回路，另一個為反向變換回路。另一個為反向變換回路。一、測量過程與測量儀表一、測量過程與測量儀表二、測量誤差二、測量誤差測量誤差：測量誤差：由儀表讀得的被測值由儀表讀得的被測值 ( (測量值測量值) )與被測參與被測參數(shù)的真實值之間的差距。數(shù)的真實值之間的差距。誤差誤差= =測量值測量值- -真實值真實值由于真值在理論上是無法真正被獲取的，因此，測量由于真值在理論上是無法真正被

9、獲取的，因此，測量誤差就是指檢測儀表（精度較低）和標準表（精度較誤差就是指檢測儀表（精度較低）和標準表（精度較高）在同一時刻對同一被測變量進行測量所得到的高）在同一時刻對同一被測變量進行測量所得到的2 2個讀數(shù)之差。個讀數(shù)之差。 測量誤差按其測量誤差按其產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因的不同的不同, ,可以分為三類：可以分為三類：系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差 疏忽誤差疏忽誤差隨機誤差隨機誤差3系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差：指對同一被測參數(shù)進行多次重復測量時所指對同一被測參數(shù)進行多次重復測量時所出現(xiàn)的數(shù)值大小和符號都相同的誤差，或按一定的規(guī)出現(xiàn)的數(shù)值大小和符號都相同的誤差，或按一定的規(guī)律（如：線性、多項式、周期性等函數(shù)規(guī)律）變化的律

10、（如：線性、多項式、周期性等函數(shù)規(guī)律）變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。誤差稱為系統(tǒng)誤差。產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因：原因：儀表的工作原理不完善、儀表儀表的工作原理不完善、儀表本身的材料、零部件、工藝等方面的缺陷，測量中使本身的材料、零部件、工藝等方面的缺陷，測量中使用儀表的方法不當、測量者有不良的讀數(shù)習慣等。個用儀表的方法不當、測量者有不良的讀數(shù)習慣等。個讀數(shù)之差。讀數(shù)之差。 指出：指出：總之系統(tǒng)誤差一般是可以設法消除或減小的。總之系統(tǒng)誤差一般是可以設法消除或減小的。但發(fā)現(xiàn)或?qū)ふ疫@一規(guī)律有時是很困難的。但發(fā)現(xiàn)或?qū)ふ疫@一規(guī)律有時是很困難的。例：例：如用稱度量物體的重量，稱盤的重量已有如用稱度量物體

11、的重量，稱盤的重量已有2 2兩，兩，則稱出的結果總是比實際少則稱出的結果總是比實際少2 2兩。兩。3二、測量誤差二、測量誤差疏忽誤差：疏忽誤差：一種顯然與事實不符的誤差。一種顯然與事實不符的誤差。特點：特點：一般無規(guī)律可循。一般無規(guī)律可循。原因：原因：多由操作者疏忽造成。如：過度疲勞，馬虎造多由操作者疏忽造成。如：過度疲勞，馬虎造成。成。指出：指出：含有該誤差的測量結果毫無意義，應盡量避免。含有該誤差的測量結果毫無意義，應盡量避免。此類誤差又常稱為粗大誤差。此類誤差又常稱為粗大誤差。舉例：舉例：測交流電壓：實測測交流電壓：實測221V221V，記成，記成2210V2210V，顯然謬，顯然謬誤。

12、誤。3二、測量誤差二、測量誤差隨機誤差隨機誤差（又稱偶然誤差）：指一種服從統(tǒng)計規(guī)律的（又稱偶然誤差）：指一種服從統(tǒng)計規(guī)律的誤差。是由于某些偶然因素所引起的。而這些因素又誤差。是由于某些偶然因素所引起的。而這些因素又多是我們尚未認識的原因或人們目前尚無法控制的某多是我們尚未認識的原因或人們目前尚無法控制的某些因素。如：電子線路中的噪聲干擾等。由這些因素些因素。如：電子線路中的噪聲干擾等。由這些因素所造成的誤差，其在數(shù)值的大小和性質(zhì)上都不固定，所造成的誤差，其在數(shù)值的大小和性質(zhì)上都不固定，難以事先消除，但其在總體上都服從一定的統(tǒng)計規(guī)律。難以事先消除，但其在總體上都服從一定的統(tǒng)計規(guī)律。特點：特點：該

13、誤差不能通過校正的方法加以消除，但可以該誤差不能通過校正的方法加以消除，但可以從理論上估計其對檢測結果的影響。隨機誤差只能通從理論上估計其對檢測結果的影響。隨機誤差只能通過理論的方法估計其對測量結果的影響，而無法從本過理論的方法估計其對測量結果的影響，而無法從本質(zhì)上消除。質(zhì)上消除。指出：指出：在測量過程中出現(xiàn)的誤差有時與使用儀器的方在測量過程中出現(xiàn)的誤差有時與使用儀器的方法有關。法有關。3二、測量誤差二、測量誤差絕對誤差ttIxxxxxxx或000tIxx xI：儀表指示值, xt：被測量的真值0 xx由于真值無法得到 x：被校表的讀數(shù)值，x0 ：標準表的讀數(shù)值 相對誤差4二、測量誤差二、測量

14、誤差引用誤差（相對百分誤差）回差（變差）4maxmax100%100%LLLLL下上下上：測量范圍上限；：測量范圍下限；L：儀表量程。max100%xxhLx下上下上（）：測量上行程；x ：測量下行程。變差產(chǎn)生原因：傳動機構間隙，彈性元件滯后。變差產(chǎn)生原因：傳動機構間隙，彈性元件滯后。二、測量誤差二、測量誤差三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標5說明：說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差儀表的測量誤差可以用絕對誤差來表示。但是，來表示。但是，儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點不相同儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點不相同。因此，常說。因此，常說的的“絕對誤差絕對誤差”指的是絕對誤差中的最大值

15、指的是絕對誤差中的最大值max。 兩大影響因素兩大影響因素絕對誤差和儀表的標尺范圍絕對誤差和儀表的標尺范圍%100max標尺下限值標尺上限值%100標尺下限值標尺上限值差值儀表允許的最大絕對誤允6三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標 儀表的儀表的允允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的的允允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對百分誤差去掉百分誤差去掉“”號及號及“”號，便可以用來確定儀表號，便可以用來確定儀表的精確度等級。目前常用的精確度等級有的精確度等級。目前常用的精確度等級有0.0050.00

16、5，0.020.02，0.050.05，0.10.1，0.20.2，0.40.4，0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.52.5，4.04.0等。等。小結小結7三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標%8 . 0%10020070048舉例例1-1某臺測溫儀表的測溫范圍為200700，校驗該表時得到的最大絕對誤差為4，試確定該儀表的相對百分誤差與準確度等級。 解解 該儀表的相對百分誤差為該儀表的相對百分誤差為 如果將該儀表的如果將該儀表的去掉去掉“”號與號與“”號，其數(shù)值為號，其數(shù)值為0.80.8。由于國家規(guī)定的精度等級中沒有由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.80.8級儀表，同時，該

17、儀表的誤級儀表，同時，該儀表的誤差超過了差超過了0.50.5級儀表所允許的最大誤差，所以，這臺測溫儀表的級儀表所允許的最大誤差，所以，這臺測溫儀表的精度等級為精度等級為1.01.0級。級。 三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標9儀表的準確度等級儀表的準確度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標之一。是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標之一。 準確度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的準確度等級越高，準確度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的準確度等級越高，儀表的準確度越高。工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其準確度大多儀表的準確度越高。工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其準確度大多在在0.50.5級以下。級以下。 儀表的精度等級一般可用不

18、同的符號形式標志在儀表面儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標志在儀表面板上。板上。舉例舉例1.51.0如：如：三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標注意注意 在工業(yè)上應用時在工業(yè)上應用時, ,對檢測儀表準確度的要求對檢測儀表準確度的要求, ,應應根據(jù)生產(chǎn)操作的實際情況和該參數(shù)對整個工藝過程根據(jù)生產(chǎn)操作的實際情況和該參數(shù)對整個工藝過程的影響程度所提供的誤差允許范圍來確定的影響程度所提供的誤差允許范圍來確定, ,這樣才能這樣才能保證生產(chǎn)的經(jīng)濟性和合理性。保證生產(chǎn)的經(jīng)濟性和合理性。 10 根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級和根據(jù)工根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級和根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度

19、等級，情況是不一樣的。根據(jù)藝要求來選擇儀表精度等級，情況是不一樣的。根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級時，儀表的允許誤儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級時，儀表的允許誤差應該大于（至少等于）儀表校驗所得的相對百分誤差應該大于（至少等于）儀表校驗所得的相對百分誤差；根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度等級時，儀表的允差；根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度等級時，儀表的允許誤差應該小于（至多等于）工藝上所允許的最大相許誤差應該小于（至多等于）工藝上所允許的最大相對百分誤差。對百分誤差。三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標%100標尺下限值標尺上限值最大絕對差值變差 變差變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表

20、對被是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進行正反行程（即被測參數(shù)逐測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進行正反行程（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量時，被測量值正行和反漸由小到大和逐漸由大到?。y量時，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的差值。行所得到的兩條特性曲線之間的差值。 圖圖1-1 1-1 測量儀表的變測量儀表的變差差11三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標注意注意10 精度（精確度）是精密度（系統(tǒng)誤差）和準精度（精確度）是精密度（系統(tǒng)誤差）和準確度（隨機誤差）的綜合。確度（隨機誤差）的綜合。精度是反映儀表性能優(yōu)劣程度的最主要指標。精度是反映

21、儀表性能優(yōu)劣程度的最主要指標。精度由允許誤差精度由允許誤差 和變差和變差h h確定，儀表出廠要求：確定，儀表出廠要求：允max,h允允三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標12 儀表的靈敏度儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個位移的被測參數(shù)變化量的比值。即xS 式中，S為儀表的靈敏度；為指針的線位移或角位移；x為引起所需的被測參數(shù)變化量。 儀表的靈敏限儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發(fā)生動作的被測參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應不大于儀表允許絕對誤差的一半。 注意：注意：上述指標僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，上述指標僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，往往用分

22、辨率表示。往往用分辨率表示。 三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標12 對于數(shù)字式儀表，分辨率分辨率是指數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所代表的被測參數(shù)變化量。 不同量程的分辨率是不同的，相應于最低量程的分辨率稱為該表的最高分辨率最高分辨率，也叫靈敏度靈敏度。通常以最高分辨率作為數(shù)字電壓表的分辨率指標。分辨率與儀表的有效數(shù)字位數(shù)有關。三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標13 反應時間反應時間就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標。反應時間長，說明儀表需要較長時間才能給出準確的指示值，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。 儀表反應時間的長短，實際上反映了儀表動態(tài)特性的好壞。 儀

23、表的反應時間有不同的表示方法 當輸入信號突然變化一個數(shù)值后，輸出信號將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。 儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2（95）所用的時間，可用來表示反應時間。三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標%100max儀表量程ff14 線性度線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實際校準曲線與理論直線的吻合程度。通常總是希望測量儀表的輸出與輸入之間呈線性關系。 圖1-2 線性度示意圖 式中式中，f為線性度（又稱非線性誤差）；fmax為校準曲線對于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計算）。 三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標 重復性重復性表示檢測儀表在被

24、測參數(shù)按同一方向作全量表示檢測儀表在被測參數(shù)按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時所得標定特性曲線不一致的程度。若程連續(xù)多次變動時所得標定特性曲線不一致的程度。若標定的特性曲線一致標定的特性曲線一致, ,重復性就好重復性就好, ,重復性誤差就小。重復性誤差就小。 圖圖1-3 重復性示意圖重復性示意圖%100max儀表量程ZZ15三、檢測儀表的品質(zhì)指標三、檢測儀表的品質(zhì)指標191. 按儀表使用的能源分類按儀表使用的能源分類氣動儀表、電動儀表、液動儀表氣動儀表、電動儀表、液動儀表 以電為能源，信號之間聯(lián)系比較方便，適宜于以電為能源，信號之間聯(lián)系比較方便，適宜于遠距離傳送和集中控制；便于與計算機聯(lián)用；現(xiàn)遠

25、距離傳送和集中控制；便于與計算機聯(lián)用；現(xiàn)在電動儀表可以做到防火、防爆，更有利于電動在電動儀表可以做到防火、防爆，更有利于電動儀表的安全使用。儀表的安全使用。 一般結構較復雜；易受溫度、濕度、電磁場、一般結構較復雜；易受溫度、濕度、電磁場、放射性等環(huán)境影響。放射性等環(huán)境影響。 優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點四、工業(yè)儀表的分類四、工業(yè)儀表的分類202. 按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過程分類按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過程分類 檢測儀表檢測儀表 作用是獲取信息，并進行適當?shù)霓D(zhuǎn)換。 顯示儀表顯示儀表 作用是將由檢測儀表獲得的信息顯示出來。 集中控制裝置集中控制裝置 包括各種巡回檢測儀、巡回控制儀等?？刂苾x表

26、控制儀表 可以根據(jù)需要對輸入信號進行各種運算。 執(zhí)行器執(zhí)行器 可以接受控制儀表的輸出信號或直接來自操作員的指令，對生產(chǎn)過程進行操作或控制。 四、工業(yè)儀表的分類四、工業(yè)儀表的分類圖3-3 各類儀表的作用21四、工業(yè)儀表的分類四、工業(yè)儀表的分類22223. 3. 按儀表的組成形式分類按儀表的組成形式分類 基地式儀表基地式儀表特點是將測量、顯示、控制等各部分集中組裝在一個表殼里，形成一個整體。這種儀表比較適于在現(xiàn)場做就地檢測和控制，但不能實現(xiàn)多種參數(shù)的集中顯示與控制。這在一定程度上限制了基地式儀表的應用范圍。 分為基地式儀表和單元組合儀表分為基地式儀表和單元組合儀表 四、工業(yè)儀表的分類四、工業(yè)儀表的

27、分類 化工生產(chǎn)中的單元組合儀表有電動單元組合儀表和氣動單元組合儀表兩種。國產(chǎn)的電動單元組合儀表簡稱DDZ儀表；氣動單元組合儀表簡稱QDZ儀表。注意注意 單元組合儀表是將對參數(shù)的測量及其變送、顯示、控制等各部分，分別制成能獨立工作的單元儀表（簡稱單元，例如變送單元、顯示單元、控制單元等）。這些單元之間以統(tǒng)一的標準信號互相聯(lián)系，可以根據(jù)不同要求，方便地將各單元任意組合成各種控制系統(tǒng)，適用性和靈活性都很好。 23四、工業(yè)儀表的分類四、工業(yè)儀表的分類五、檢測系統(tǒng)中的信號五、檢測系統(tǒng)中的信號作用于檢測裝置輸入端的被測信號，通常要轉(zhuǎn)換成以下幾作用于檢測裝置輸入端的被測信號，通常要轉(zhuǎn)換成以下幾種便于傳輸和顯

28、示的信號類型種便于傳輸和顯示的信號類型1.1.位移信號位移信號2.2.壓力信號壓力信號3.3.電氣信號電氣信號4.4.光信號光信號161. 1. 常見信號類型常見信號類型 n 位移信號：位移信號： 是一種機械信號，包括直線位移和角位移。在測量力、壓力、質(zhì)量、振動等物理量時，要先把它們轉(zhuǎn)換成位移量再處理。n 壓力信號：壓力信號： 包括氣壓信號和液壓信號，工業(yè)檢測中主要應用氣壓信號。n 電氣信號：電氣信號： 有電壓信號、電流信號、阻抗信號和頻率信號等。 傳送快、滯后小、可遠距離傳遞、便于和電子計算機聯(lián)接。n 光信號：光信號： 包括光通量信號、干涉條紋信號、衍射條紋信號、莫爾條紋信號等?？墒沁B續(xù)得，

29、也可是斷續(xù)（脈沖）式的。1. 1. 常見信號類型常見信號類型 五、檢測系統(tǒng)中的信號五、檢測系統(tǒng)中的信號 在時間上是連續(xù)變化的在時間上是連續(xù)變化的, , 即在任何瞬時都可以確定其數(shù)值的信號。即在任何瞬時都可以確定其數(shù)值的信號?？梢宰儞Q為電信號，即是平滑地、連續(xù)地變化的電壓或電流信號。可以變換為電信號，即是平滑地、連續(xù)地變化的電壓或電流信號。 數(shù)字信號是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號數(shù)字信號是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號, ,通常用二進制數(shù)通常用二進制數(shù)“0”0”和和“1”1”組合的代碼序列來表示。數(shù)字信號變換成電信號就是一組合的代碼序列來表示。數(shù)字信號變換成電信號就是一連串的窄脈沖和高低電平交

30、替變化的電壓信號。連串的窄脈沖和高低電平交替變化的電壓信號。 連續(xù)變化的工藝參數(shù)（模擬信號）可以通過數(shù)字式傳感器直接轉(zhuǎn)連續(xù)變化的工藝參數(shù)（模擬信號）可以通過數(shù)字式傳感器直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。然而，大多數(shù)情況是首先把這些參數(shù)變換成電形式的換成數(shù)字信號。然而，大多數(shù)情況是首先把這些參數(shù)變換成電形式的模擬信號，然后再利用模擬模擬信號，然后再利用模擬- -數(shù)字（數(shù)字（A/DA/D）轉(zhuǎn)換技術把電模擬量轉(zhuǎn)換成）轉(zhuǎn)換技術把電模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。將一個模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號時，必須用一定的計量單位數(shù)字量。將一個模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號時，必須用一定的計量單位使連續(xù)參數(shù)整量化，即用最接近的離散值（數(shù)字量）來近似表示

31、連續(xù)使連續(xù)參數(shù)整量化，即用最接近的離散值（數(shù)字量）來近似表示連續(xù)量的大小。由于數(shù)字量只能增大或減小一個單位，所以，計量單位越量的大小。由于數(shù)字量只能增大或減小一個單位，所以，計量單位越小，整量化所造成的誤差也就越小。小，整量化所造成的誤差也就越小。172. 2. 信號傳遞形式信號傳遞形式 用兩種狀態(tài)或用兩個數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號。用兩種狀態(tài)或用兩個數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號。例如：例如：用水銀觸點溫度計來檢測溫度的變化時，可利用水銀觸點的“斷開”與“閉合”來判斷溫度是否達到給定值。 在自動檢測技術中，利用開關式傳感器（如干簧管、電觸點式傳感器）可以將模擬信號變換成開關信號。172. 2. 信號

32、傳遞形式信號傳遞形式 六、檢測儀表與測量方法的分類六、檢測儀表與測量方法的分類 依據(jù)依據(jù)的不同的不同, ,可分成壓力可分成壓力 ( (包括差壓、負壓包括差壓、負壓) )檢檢測儀表、流量檢測儀表、物位測儀表、流量檢測儀表、物位 ( (液位液位) )檢測儀表、溫度檢檢測儀表、溫度檢測儀表、物質(zhì)成分分析儀表及物性檢測儀表等。測儀表、物質(zhì)成分分析儀表及物性檢測儀表等。按按的方式不同的方式不同, ,可分成指示型、記錄型、訊號可分成指示型、記錄型、訊號型、遠傳指示型、累積型等。型、遠傳指示型、累積型等。按按的不同的不同, ,可分為實用儀表、范型可分為實用儀表、范型儀表和標準儀表儀表和標準儀表, ,分別使用

33、在現(xiàn)場、實驗室和標定室。分別使用在現(xiàn)場、實驗室和標定室。 18按照測量結果的獲得過程按照測量結果的獲得過程 直接測量直接測量 間接測量間接測量 19六、檢測儀表與測量方法的分類六、檢測儀表與測量方法的分類 （1 1）直接測量）直接測量 利用經(jīng)過標定的儀表對被測參數(shù)進行測量，直接從顯示結果獲得被測參數(shù)的具體數(shù)值的測量方法。 根據(jù)被測參數(shù)獲得方式的不同，直接測量又有偏差法與平衡法（零位法）之分。 除此之外,還有一種將平衡法與偏差法結合起來的微差微差法法 20六、檢測儀表與測量方法的分類六、檢測儀表與測量方法的分類（2 2）間接測量）間接測量 當被測量不宜直接測量時當被測量不宜直接測量時, ,可以通

34、過測量與被測可以通過測量與被測量有關的幾個相關量后量有關的幾個相關量后, ,再經(jīng)過計算來確定被測量的再經(jīng)過計算來確定被測量的大小。大小。 21六、檢測儀表與測量方法的分類六、檢測儀表與測量方法的分類七、檢測技術的發(fā)展趨勢七、檢測技術的發(fā)展趨勢 1. 1.檢測技術的現(xiàn)代化檢測技術的現(xiàn)代化 2. 2.檢測儀表的集成化、數(shù)字化、智能化檢測儀表的集成化、數(shù)字化、智能化 3.3.軟測量技術和虛擬儀器軟測量技術和虛擬儀器22檢測技術及儀器儀表的發(fā)展：檢測技術及儀器儀表的發(fā)展：隨著科學技術的發(fā)展，新技術、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，新的檢測方法不斷得到開發(fā)。傳感器、集成電路、電子技術、數(shù)字化技術、微機技術得到廣

35、泛的應用。例題分析例題分析1. 某臺具有線性關系的溫度變送器,其測溫范圍為 0200,變送器的輸出為 420mA。對這臺溫度變送器進行校驗,得到下列數(shù)據(jù): 輸入信號標準溫度/050100150200輸出信號/mA正行程讀數(shù)x正正行程讀數(shù)x反44.0288.1012.0112.1016.0116.092020.01試根據(jù)以上校驗數(shù)據(jù)確定該儀表的變差、準確度等級與線性度。234輸入下限值輸入上限值輸出下限值）溫度值（輸出上限值I)(840200)420(50mAI解解: :該題的解題步驟如下。該題的解題步驟如下。 (1)(1)根據(jù)儀表的輸出范圍確定在各溫度測試點的輸出標根據(jù)儀表的輸出范圍確定在各溫

36、度測試點的輸出標準值準值x標。任一溫度值的標準輸出信號標。任一溫度值的標準輸出信號(mA(mA) )為為 例如例如, ,當溫度為當溫度為5050時時, ,對應的輸出應為對應的輸出應為 其余類推。其余類推。 24(2)(2)算出各測試點正、反行程時的絕對誤差算出各測試點正、反行程時的絕對誤差正正與與反反 , ,并并算出正、反行程之差算出正、反行程之差變變 , ,分別填入下表內(nèi)分別填入下表內(nèi)( (計算計算變變時可時可不考慮符號不考慮符號, ,取正值取正值) )。 輸入信號輸入信號/ /0 05050100100150150200200輸出信號輸出信號/mA/mA正行程讀數(shù)正行程讀數(shù)x正正反行程讀數(shù)