检测仪表的品质指标
过程控制系统及其应用(第二章)
EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOgy
第二节 温度检测仪表
一、概述 1. 温标 温度是表示物体冷热程度的物理量。用来度量物体温 度高低的标尺叫做温度标尺，简称温标，温标是将温度数 值化的一套规则和方法，它规定了温度的起点和测量温度 的基本单位。历史上曾有过许多温标，至今仍被各国使用 的有华氏、摄氏和开氏温标（热力学温标）它们的符号、 单位与定点温度值列于下表2-1中
1.示值的绝对误差
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仪表的示（测量值）X与被测量的真值Xo之间 的代数差值称为示值的绝对误差（ △x）即 △x= X - Xo 通常都是以标准仪表提供的标准或精度较高 的标准仪表测量值作为近似的真值，而称实际值 。因此，示值绝对误差的数值和符号（正或负） ，表明了仪表的示值偏离真值（实际值）的程度 的方向。
4.仪表的灵敏度 仪表输出信号的变化量 l 和引起这个输出变化量的被 测量变化量 的比值，称为仪表的灵敏度，即
S l /
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仪表输出信号的变化量 l ，可以是输出的模拟量的变化 （包括指针显示仪表指针的移动或数字显示仪表的数字显 示量变化）。 仪表的灵敏度是表示仪表的对下限测量值反应能力的指 标，仪表的灵敏度越高，其示值的位数越多，能反应的被 测量值也就越小。例如，有A、B两个毫伏计，输入10mV时 ，A表指针转角为90°，而B表指针偏转角有45°，则 A ： S A a / x 90 / 10mV 9 / mV B ： S B a / x 45 / 10mV 4.5 / mV 可见A表的灵敏度比B表高。一般在进行测量时希望采 用灵敏度高的仪表，这是因为灵敏度高，角位移大，对参 数的指示值比较明确清晰，容易辨认。
第三章 压力检测仪表
mm m dyn/cm2 lb/in2
常见压力传感器外形
工业压力变送器 数字压力变送器 通用压力变送器 隔离压力变送器 高温压力变送器 隔离压差变送器 隔离液位变送器 微压变送器 电容压力变送器 隔膜压力变送器 绝压变送器 双膜压差变送器
微型探针压力计 暖风空调压力计 湿式压力变送器 本安压力变送器
§3.1 概 述 一、测量过程与测量误差
1.测量过程：不论检测方法和仪表结构多么不同， 测量的实质都是将被测参数与其所对应的测量 单位进行比较的过程，而测量仪表是实现这种 比较的工具。尽管测量原理各式各样，但都是 将被测参数经过一次或多次能量的转换，最终 获得一种便于显示和传递的信号形式的过程。 例如：采用热电偶进行温度的测量 （温度－> 电流信号－>毫伏测量表指针偏转－>与温度标 尺进行比较）
示值之比，即：Y= Δ/ X0=(X-X0)/X0
二、检测仪表的性能指标
1. 准确度与允许误差
• 准确度（精度）：反映测量值与其真值的接近程度；
• 仪表的精度不仅与绝对误差（通常指各测量点绝对误 差中的最大值）有关，而且与仪表的测量范围有关， 因此，工业中不是用绝对误差来表示精度，而是用相 对百分误差δ或者允许误差δ允来表示， δ允越大，精度 越低，反之，精度越高。
OEM血压计
OEM压力芯片
压力计的分类与工作原理
工业压力计通常按敏感元件的类型及转换原 理的不同进行分类： • 液柱式压力计 • 活塞式压力计 • 弹性式压力计 • 电气式压力计
1. 液柱式压力计
测量原理： 根据流体静力学原理，将被测压力转换为液柱高度的 测量。 即：P=ρgh 所以 ： h=P / ρg
该类传感器利用电阻应变原理构成。（金属、半导体应变片两类） （1）当应变片产生压缩应变时，其阻值减小； （2）当应变片产生拉伸应变时，其阻值增加。 应变片式压力计将应变片阻值的变化，通过桥式电路转换 成相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他仪表显示出 被测压力的大小。
化工仪表选择题
1 一台PID三作用式控制器，如果将比例度调到100%，积分时间调到最大（∞），微分时间调到零，则此时调节器的作用为：（ C ）A PIB PDC PD PID2 当阀前后的压差较大，并允许有较大泄漏量时，选择下面哪种阀较为合适。
（ B ）A 直通单座调节阀B 直通双座调节阀C 隔膜调节阀D 三通调节阀3 在自动控制系统中，（ B ）变量一般是生产过程中需要控制的变量。
A 操纵变量B 被控变量C 干扰变量D 中间变量4 如果被控过程的变化小，仪表指针移动量很大，则该仪表的（ C ）A 精确度高B 精确度低C 灵敏度高D 灵敏度低5 某二阶系统采用了PID控制方法，若比例度低于了临界比例度，系统将出现（ C ）A 衰减振荡B 等幅振荡C 发散振荡D 不振荡6 微分作用具有“超前调节”的特点，所以它可以用来克服（ B ）A 纯滞后B 调节通道的时间常数过大C 干扰通道的时间常数过大D 调节通道的放大倍数过小7 自动控制系统在运行过程中，由于种种原因使对象特性改变了，并由此导致过渡过程曲线变差了，为了获得较好的过渡曲线，通常采用的解决方法是（ A ）A 重新整定调节器的参数 B 更换调节器 C 重新设计控制系统 D 要求工艺做调整8 检测仪表的品质指标为（A ）A 变差B 余差C 最大偏差D 过渡过程时间9 在阶跃扰动作用下，被控变量随时间变化情况中（ B ）是我们最希望得到的，（ C ）是绝对不允许出现的。
A 等幅振荡B 衰减振荡C 发散振荡D 不振荡的非周期性过程10 用差压变送器测量液位的方法是基于（ B ）原理A 浮力压力B 静压C 电容原理D 动压原理11 聚合釜的温度控制具有较大的滞后性，为了保证控制效果良好和较高控制精度，一般选用（ C ）控制规律。
A 比例B 比例+积分C 比例+积分+微分D 比例+微分12 当被测介质含有固体悬浮物时，且为电介质时，宜选用（ A ）流量计。
A 电磁B 涡轮C 涡街D 节流装置13 控制系统中控制器的正反作用方向的确定是依据：（B ）A 实现闭环回路的正反馈B 实现闭环回路的负反馈C 系统的放大倍数恰到好处D 生产的安全性14 测量值与真实值之差称为（ B ）A 相对误差B 绝对误差C 系统误差D 最大偏差15 现有一块1.0级的压力表，需重新校验，算得最大相对百分误差为1.2%，则该仪表精度等级应定为（ D ）A 1.0级B 2.0级C 2.5级D 1.5级16 某容器内压力为10Mpa，应选用量程为（ B ）压力表。
仪表自动化基础知识
其中第三种分类方法最普遍
二、自动控制系统分类
（一）按被控变量分类
被控变量
温度控制系统 T
压力控制系统 P
液位控制系统 L
流量控制系统 F
……
温度控制系统
它由蒸汽加热器、温 度变送器、调节器和蒸 汽流量阀组成。控制目 标是保持出口温度恒定。 当进料流量或温度等因 素的变化引起出口物料 的温度变化时，通过温 度仪表测得的变化，并 进料 将其信号送至调节器与 给定值进行比较，调节 器根据其偏差信号进行 运算后将控制命令送至 调节阀，改变蒸汽量维 持出口温度。
测量仪表的品质指标
举例
例1-1 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，校验该表 时得到的最大绝对误差为±4℃，试确定该仪表的相对百分 误差与准确度等级。 解 该仪表的相对百分误差为
4 100% 0.8%
700 200
如果将该仪表的δ去掉“±”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。
图1-1 测量仪表的变差
测量仪表的品质指标
3.灵敏度与灵敏限
仪表的灵敏度是指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的比值。
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。通常仪表灵敏限的数值应不大于仪表允 许绝对误差的一半。
测量仪表的品质指标
4.反应时间
反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变 化的品质指标。反应时间长，说明仪表需要较长时间才能 给出准确的指示值，那就不宜用来测量变化频繁的参数。
给定值x按照已知规律(时间函数)变化的系统 称为程序控制系统，又称顺序控制系统。
《化工仪表及自动化》课程标准
《化工仪表及自动化》课程标准一、课程基本信息1.课程名称：化工仪表及自动化2.课程编码：3.适用专业：应用化工技术、煤化工技术4.课程学时：345.所属教学单位：化工学院二、课程性质与定位本课程是应用化工技术专业的专业基础课程，属于必修课程。
在整个专业人才培养方案中起到重要的基础和支撑作用，是帮助学生掌握生产工艺及设备控制操作的基础。
该课程从自动控制系统的基本概念入手，讲述自动控制系统的各个基本环节，包括被控对象、测量元件及变送器、显示仪表、自动控制仪表、执行器等；最后结合化工生产过程讲述几种典型常用仪表的使用与安装。
通过对本门课程的学习，应能了解化工仪表及自动控制的基本知识，理解自动控制系统的组成、基本原理及各环节的作用；能根据工艺要求，能了解化工对象的基本特性及其对控制过程的影响；能了解基本控制规律及其控制其参数与被控过程的控制质量之间的关系；能了解主要工艺参数（温度、压力、流量及物位）的基本测量方法和仪表的工作原理及其特点；在生产控制、管理和调度中，能正确地选用和使用常用的测量仪表和控制装置，使它们充分发挥作用；能在生产开停过程中，初步掌握自动控制系统的投运及控制器的参数整定；能在自动控制系统运行过程中，发现和分析出现的一些问题和现象，以便提出正确的解决方法。
通过本门课程及其先修课程的学习，取得化工总控工以及燃料检验工的相应技能证书，具备从事应用化工技术职业岗位的基本职业能力。
三、课程目标四、课程内容及学习任务设计1.课程整体设计五、考核与评价六、教学实施条件1.教学团队配备专兼职教师5人，其中双师型教师3 名，企业兼职教师2名，职称结构合理，分别负责依托校内实训室的理论实践教学，以及依托企业的实际工程案例教学，互补性强。
2.实践教学条件本课程采用“教、学、做”一体的教学方式，因此教室也是实训室，要求具有常用传感器、相应电子元件，电源、检测设备、并能容纳40人同时学习和实训的场地。
3.教材及主要参考文献高职高专规划教材《化工仪表及自动化》（第三版，厉玉鸣主编）4.其他条件《化工仪表及自动化》网络课程资源，包括电子教案、课件、部分教学视频、案例库、习题库等相关参考资料。
仪器仪表出厂检验报告
仪器仪表出厂检验报告---1. 引言本报告对所评估的仪器仪表进行了出厂检验，并记录了检验过程、检验结果和评估结论。
本次出厂检验旨在确保仪器仪表符合相关标准和规范，并能够满足客户的需求和期望。
2. 检验标准和目的本次出厂检验的基准是《仪器仪表检验标准》（GB/T -2013）和相关行业标准。
检验的目的是验证仪器仪表的性能、可靠性和安全性，并确定其是否满足特定的技术要求和生产规范。
3. 检验过程3.1 仪器仪表的外观检验在此步骤中，仪器仪表的外观和表面状态被检查和记录。
包括仪器仪表的尺寸、外壳、标识和刻度等是否清晰可见，是否存在明显的缺陷或损伤。
3.2 仪器仪表的功能检验根据技术要求和规范，检验人员按照产品说明书和相关测试方法对仪器仪表的各项功能进行了测试和评估。
包括仪器仪表的测量精度、分辨率、灵敏度、响应时间等方面的性能。
3.3 仪器仪表的电气安全性检验仪器仪表的电气安全性是评估仪器仪表是否符合相关的电气安全标准的重要指标。
在此步骤中，对仪器仪表的外部电源接口、绝缘电阻、接地电阻等进行了检测和评估。
4. 检验结果4.1 外观检验结果根据本次检验的结果，所评估的仪器仪表的外观状态良好，无明显的损伤或缺陷。
4.2 功能检验结果根据所进行的功能测试，仪器仪表的测量精度、分辨率和灵敏度等性能指标均符合技术要求和规范。
4.3 电气安全性检验结果仪器仪表的电气安全性检验结果表明，其外部电源接口、绝缘电阻和接地电阻等指标均满足相关的电气安全标准。
5. 评估结论根据本次出厂检验的结果，我们认为所评估的仪器仪表符合相关标准和规范，并能够满足客户的需求和期望。
同时，我们推荐在使用过程中遵循产品说明书和相关的维护保养指导，以保证仪器仪表的长期稳定性和可靠性。
6. 扩展建议在使用仪器仪表过程中，建议用户定期进行校准和维护，以确保其性能和精度的长期稳定。
另外，应注意避免仪器仪表的过载使用和受潮等恶劣环境。
---以上是《仪器仪表出厂检验报告》的内容，详细记录了出厂检验的整个过程和评估结果。
化工仪表及自动化第一章课件
• 五．测量仪表与测量方法分类
• 1．测量仪表的分类 • （1）依据所测参数的不同：压力测量仪表、流量测量仪
表、物位测量仪表、温度测量仪表、物质成分分析仪表及 物性检测仪表等。
• （2）表达示数的方式不同：指示型、记录型、讯号型、 远传指示型、累计型等。
max 标尺上限值 标尺下限值
100%
允许的相对误差的最大值 仪表允许的最大绝对误差值
允 标尺上限值 标尺下限值 100%
例: 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，仪表的最大
绝对误差为 4℃，试确定该仪表的相对百分误差与准确度等级
解:仪表的相对百分误差为
4 100% 0.8%
化工检测仪表
第一章 检测仪表基本知识
一、测量过程与测量误差
Q=qV Q—被测值； q—测量值，即被测量与所选测量单位的比值； V—测量单位。 上述为直接测量法，此外还有间接测量法
➢ 测量误差： • 在测量过程中，由于所使用的测量工具本身不够准确、测观者的主观
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参数的真实值之间，总存在一定的误差。 测量误差按其产生原因的不同可以分为三类： • 系统误差（规律误差） • 疏忽误差 • 偶然误差 测量误差的表示方法： • （1）绝对表示法； • （2）相对表示法
100%
f —线性度（又称非线性误差）；
fmax —标准曲线对于理论拟合直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。
6．重复性
z
zmax 仪表量程
100%
z —重复性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ差
zmax —同方向多次重复测量时仪表示值的最大偏差值。
化工仪表及自动化教案
化工仪表及自动化教案(总87页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--化工仪表及自动化绪论内容提要化工自动化的意义及目的化工自动化的发展概况化工仪表及自动化系统的分类化工自动化的意义及目的加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。
减轻劳动强度、改善劳动条件。
能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用率、保障人身安全的目的。
生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要。
化工自动化的发展情况20世纪40年代以前绝大多数化工生产处于手工操作状况，操作工人根据反映主要参数的仪表指示情况，用人工来改变操作条件，生产过程单凭经验进行。
低效率，花费庞大。
20世纪50年代到60年代人们对化工生产各种单元操作进行了大量的开发工作，使得化工生产过程朝着大规模、高效率、连续生产、综合利用方向迅速发展。
20世纪70年代以来，化工自动化技术水平得到了很大的提高20世纪70年代，计算机开始用于控制生产过程，出现了计算机控制系统20世纪80年代末至90年代，现场总线和现场总线控制系统得到了迅速的发展化工仪表及自动化系统的分类按功能不同，分四类：检测仪表 (包括各种参数的测量和变送)显示仪表 (包括模拟量显示和数字量显示)控制仪表 (包括气动、电动控制仪表及数字式控制器)执行器(包括气动、电动、液动等执行器)图0-1 各类仪表之间的关系1.自动检测系统利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指示或记录的部分。
作用：对过程信息的获取与记录作用。
图0-2 热交换器自动检测系统示意图自动检测系统中主要的自动化装敏感元件传感器显示仪表敏感元件对被测变量作出响应,把它转换为适合测量的物理量。
传感器对检测元件输出的物理量信号作进一步信号转换显示仪表将检测结果以指针位移、数字、图像等形式,准确地指示、记录或储存。
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相对误差可以用来比较测量不同的被测量的精度的高 低。（相对误差越小，精度越高）
检测仪表的品质指标
例如：测量L1=10mm的尺寸，误差δ1=±8um T2=80℃的温度， 误差δ2=±0.005℃
比较两次测量精度的高低。（不可用绝对误差表示）
解：
•∴测温试验的精度高。
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检测仪表的品质指标
灵敏度的特点：
n 由灵敏度的定义可知，由于仪表的输入和输出量的单 位不一定相同，所以，灵敏度有量纲，且由X和Y的量 纲确定。
灵敏度具有可传递性：首尾串联的仪表系统，总灵敏度 是个仪表灵敏度的乘积。 容易与灵敏度混淆的概念是仪表分辨率（又称仪表灵敏 限、灵敏阈）。它表示引起输出值变化的最小输入量变化 值。当输入有微小变化时输出就有变化，则说明分辨率高。 灵敏度高，则分辨率高。
二者斜率相同。可见， 零点迁移至-2cm， 而量程不变（即量程 •cm 未迁移）。
•被测量真实长度
•仪
•表
•显 •迁移前
•示 •值
•迁移后
•被测量真实值
右图为单纯量程迁移 的示意图。（迁移后 的量程增加了）量程 迁移前与迁移后线段 的斜率有所变化。
实际也有零点迁移与 量程迁移并存的情况， 可扩大仪表的通用性。
n 量程迁移：量程的变化称为量程迁移。
n 例如，一把直尺的测量范围为0~10cm。（此时零点为 0cm） 如果把2cm处作为测量的起点，这时，测量范围变 为-2~8cm。（此时零点为-2cm）
检测仪表的品质指标
•直
•cm
•尺
•显 •示
•10
•长 •度
•2
•1
•2
•-2 •0
•8 •10
右图为典型的单纯零 点迁移情况。线段1 为原来直尺的测量特 性曲线。线段2为零 点迁移后的测量特性。
检测仪表的品质指标
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2020/11/20
检测仪表的品质指标
一、测量范围、上下限、量程
n 测量范围：是仪表按规定的精度进行测 量的被测变量的范围。
n 测量范围的最小值和最大值分别称为测 量下限和测量上限；
测量范围表示法•某：秤下测限量值范～围为上：限0值~1。00公
n 仪表的量程：是测量上限与斤下限值的代
检测仪表的品质指标
引用误差
n 引用误差：由于仪表多应用在测量接近上限值的量， 因而用量程取代相对误差公式中的约定真值得引用误 差，即
例如：量程为-10V~10V的电压表，在测5.02V的电 压时，示值为5V，则此时，该电压表的引用误差为：
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检测仪表的品质指标
最大引用误差
•最大引用误差：
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检测仪表的品质指标
静态误差与动态误差
n 静态误差：指仪表静止状态时的误差，或被测量变化 十分缓慢时所呈现的误差，此时不考虑仪表的惯性因 素。也就是仪表的稳态误差。仪表静态误差应用更普 遍。
n 动态误差：指仪表因惯性延迟所引起的附加误差，或 变化过程中的误差。
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检测仪表的品质指标
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检测仪表的品质指标
误差
n 基本误差：任何测量都是与环境条件相关的， 如环境温度、湿度、安装方式等。仪表在使用 时按照严格规定的环境条件进行测量，而产生 的误差称为基本误差。
n 附加误差：而如果仪表在超出规定的工作条件 工作时，所产生的额外的误差，称为附加误差。 显然， 误差=基本误差+附加误差
是仪表的基本误差，主要质量指标之一。 最大绝对误差是在仪表全量程内被测量平稳变化（增 加和减小）时的最大绝对误差。 n 允许误差：仪表在出厂时要规定引用误差的允许值， 简称允许误差。若将仪表的允许误差记为Q，最大引用 误差记为Qmax ，则两者之间需满足如下关系：
Qmax≤ Q 即最大引用误差Qmax 不能超过允许误差Q。
数差，即
•则量程为100公斤
量程=测量上限值-测量下限值
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检测仪表的品质指标
记为： •秤的量程为：L=100公斤
例如，一个温度测量仪表的下限值是 -50℃ ，上限值是150℃ ，则其测量范围可表 示为-50~150℃ ，量程为200℃ 。
由此可见，给出仪表的测量范围便知其 上下限及量程，反之，如果只给出仪表的量 程，却无法确定其上下限及测量范围。
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检测仪表的品质指标
二、零点迁移和量程迁移
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n 仪表的零点：指测量下限。
n 仪表测量范围的另一种常用的表示方法：是给出仪表 的零点和量程。
n 在实际使用中，由于测量要求或测量条件的变化，需 要改变仪表的零点或量程，为此，可以对仪表进行零 点和量程的调整。
n 零点迁移：通常将零点的变化称为零点迁移；
五、精确度
n 仪表的精确度：通常是允许的最大引用误差去掉百分 号和±号后的数字来衡量的。不是实际测量中出现的。 例如：某仪表的最大引用误差为-0.5%，则此仪表的精 度等级为0.5级。
n 精度等级：按仪表工业规定将精确度划分为若干个等 级，称为精度等级。1.0级的意思是在规定条件下实际 测量的绝对误差不会超过量程的± 1%。可见，精度 等级的数字越小，精度越高。
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检测仪表的品质指标
四、误差
n 示值和约定真值 n 绝对误差和相对误差 n 引用误差 n 最大引用误差和允许误差 n 误差 n 静态误差与动态误差
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检测仪表的品质指标
示值和约定真值
n 示值：仪表指示装置所显示的被测值称 为示值。它通常在很大程度上反映了被 测真值。但是，严格的说，被测真值只 是一个理论值，因为无论采用何种仪表 测到的值都有误差。
以上情况通常均需要 改变仪表显示值。
三、灵敏度和分辨率
n 灵敏度（ ）：是仪表对被测参数变化 的灵敏程度。表示方法为：仪表输出变 化量与引起此变化的输入变化量之比。 （在稳态条件下） 即
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可见，灵敏度也就是以上两图特性曲线的斜率。 因此，量程迁移就意味着灵敏度的改变；而如 果仅仅是零点迁移则灵敏度不变。
n 约定真值：实际中，常用精度等级比较 高的仪表测出的，或用特定方法确定的 约定真值代替被测量的真值。
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检测仪表的品质指标
绝对误差和相对误差
n 绝对误差：示值与公认的约定真值之差，通常 简称误差。注意：误差值可正可负。 绝对误差=示值-约定真值
n 相对误差：绝对误差与约定真值之比。常用百 分数表示，即