第三章 检测仪表与传感器概述.ppt
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第三章 检测仪表与传感器概述.ppt
表示方法
仪 表 示 值
f
f m a x 仪表量程
100%
Δf max 被测参数
δf越大，线性 度越不好
6.重复性
检测仪表在被测参数按同一方向作 全量程连续多次变动时，所得标定 特性曲线不一致的程度。
重复性误差
仪 表 示 值
△Zmax1
Z
Z max 仪表量程
100 %
△Zmax2 被控变量
•重复误差越小， 重复性越好
工程上将绝对误差折合成仪表标尺范 围的百分数表示。
max 量程范围
100 %
x x0 标尺上限值 标尺下限值
100 %
δ越小，表越精确，实际上 使用不方便。
（2）允许误差δ允
出厂的仪表保证基本误差不超 过某一规定值。
表示方法
仪表允许的最大绝对误 差值
允
仪表量程
100 %
δ允越大，仪表的准确度越低
二.测量仪表的品质指标
performance specification
衡量仪表性能优劣的指标
常用的指标
精度等级 指示变差（恒定度） 灵敏度和灵敏限 分辨力 线性度 反应时间
1．精确度（精度）
两大影响因素
思考
A
B
绝对误差 0-100℃ 0-1000℃
仪表的标尺范围
x 1℃
（1） 相对百分误差
4.反应时间
用来衡量仪表能否尽快反映出 参数变化的品质指标。
•反映仪表动态特性的好坏
反应时间的表示方法
输入信号突然变化一个数值后，输出信号 （即指示值）由
开始→新稳定值的63.2%
开始→新稳定值的95% x
所用的时间
63.2%
《传感器检测技术及仪表》第3章PPT
应变片灵敏系数k小于应变电阻材料灵敏系数k0
图3－1-4应变片的基本结构
图3－1-5丝式应变片与箔式应变片 (a)电阻丝式应变片 (b)箔式应变片
5、温度误差的产生及危害 1）温度误差产生原因 ①应变电阻随温度变化
②试件材料与应变法的线膨胀系数不一致
2）温度误差的危害――产生应变测量误差即“虚假视应变”
.
图3－3－7 各种差动变压器的结构示意图 变气隙式：(a)、(b)、(c) ； 变面积式：(d)、(e) ； 螺管式 ：(f)
图3－3－8 Π型铁芯变气隙型差动变压器
输出电压幅值：
灵敏度与激励频率的关系曲线：
3、差动变压器接口电路
1）反串电路——图3-3-6 2）桥路——图3-3-10 RP是供调零用的电位器
2、导体电阻及其变化
3、应变效应表达式：
3.1.2 应变式传感器和压阻式传感器 一、应变电阻效应和压阻效应 （二）压阻效应——轴向应力σ使半导体电阻率变化：
二、电阻应变片——应变式传感器的核心元件 1、基本结构——图3-1-4 2、分类 3、应变片安装-—粘贴在试件表面（应变片轴向与应变方向一致） 4、应变片灵敏系数——应变片电阻相对变化与粘贴处表面应变之比
图3－1－10 热敏电阻伏安特性
3.1.4 电阻传感器接口电路
一、惠斯顿电桥 1、类型： 直流电桥 （直流电源供电） 交流电桥 （交流电源供电）
2、电桥开路输出电压： 恒压源供电时
恒流源供电时
3.1.4 电阻传感器接口电路
一、惠斯顿电桥 3、典型情况：
四点结论
由表3-1-1和式（3-1-43）和式（3-1-44）可见： 1）恒流源供电时，单臂电桥和差动半桥的温度误差都比恒压源供电 时小，恒流源供电时差动全桥在理论上无温度误差。 2）由于温度引起的电阻变化是相同的，因此，如果电阻传感器接在 电桥横跨电源的的相邻两臂，温度引起的电阻变化将相互抵消，其影 响将减小或消除 3）被测非电量若使两电阻传感器的电阻变化符号相同，则应将这两 电阻传感器接在电桥的相对两臂，但是这只能提高电桥输出电压，并 不能减小温度变化的影响和非线性误差。 4）被测非电量若使两电阻传感器的电阻变化符号相反，则应将这两 电阻传感器接在电桥横跨电源的的相邻两臂，即构成差动电桥，这既 能提高电桥输出电压，又能减小温度变化的影响和非线性误差。
第3章 检测仪表与传感器-1
8.反应时间
反应时间表示仪表对被测量变化响应的快慢程度。 表示方法：当仪表的输入信号突然变化一个数值（阶 跃变化）后，仪表的输出信号（即示值）由开始变化到 新稳态值的63.2%所用的时间。也可称为仪表的时间常 数（Tm）。
3.1.3 仪表的计量检定
仪表的标定与校准： 通过试验，建立仪表的输出-输入特性及其误差关系。
第3章 检测仪表与传感器
3.1 概述
检测仪表
检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表，或者将 检测元件称为一次仪表，将变送器和显示装置称为二次仪 表。 过程控制对检测仪表有以下三条基本的要求：
①测量值y(t)要正确反映被控变量x(t)的值，误差不超过规 定的范围—准确；
②在环境条件下能长期工作，保证测量值y(t)的可靠性— 可靠；
其中，E—试件材料弹性模量， —试件的应力，— 试件的应变。
通过弹性敏感元件的作用，可以将应变片测应变的应用扩展到能引
起弹性元件产生应变的各种非电量的测量，从而构成各种电阻应变式传
感器。
3.2.3 金属电阻应变式压力计
(3)应变片的结构，材料和类型 金属电阻应变片的结构，如图3-8所示，由敏感栅、基底、 盖片、引线和粘剂组成。
液柱式压力检测及仪表： 流体静力学原理;
被测压力 液柱高度。
弹性式压力检测及仪表： 弹性元件受力变形的原理;
将被测压力
应变
位移。
电气式压力检测及仪表：传感器
被测压力
电信号
活塞式压力检测及仪表： 液压机液体传送压力的原理;
将被测压力 活塞面积上所加平衡砝码的重量。
精度较高，允许误差可以小到0.05％～0.02％，标准压力仪器,检定
图3-8 电阻应变片的基本结构 1-基底;2-敏感栅;3-覆盖层;4-引线
反应时间表示仪表对被测量变化响应的快慢程度。 表示方法：当仪表的输入信号突然变化一个数值（阶 跃变化）后，仪表的输出信号（即示值）由开始变化到 新稳态值的63.2%所用的时间。也可称为仪表的时间常 数（Tm）。
3.1.3 仪表的计量检定
仪表的标定与校准： 通过试验，建立仪表的输出-输入特性及其误差关系。
第3章 检测仪表与传感器
3.1 概述
检测仪表
检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表，或者将 检测元件称为一次仪表，将变送器和显示装置称为二次仪 表。 过程控制对检测仪表有以下三条基本的要求：
①测量值y(t)要正确反映被控变量x(t)的值，误差不超过规 定的范围—准确；
②在环境条件下能长期工作，保证测量值y(t)的可靠性— 可靠；
其中，E—试件材料弹性模量， —试件的应力，— 试件的应变。
通过弹性敏感元件的作用，可以将应变片测应变的应用扩展到能引
起弹性元件产生应变的各种非电量的测量，从而构成各种电阻应变式传
感器。
3.2.3 金属电阻应变式压力计
(3)应变片的结构，材料和类型 金属电阻应变片的结构，如图3-8所示，由敏感栅、基底、 盖片、引线和粘剂组成。
液柱式压力检测及仪表： 流体静力学原理;
被测压力 液柱高度。
弹性式压力检测及仪表： 弹性元件受力变形的原理;
将被测压力
应变
位移。
电气式压力检测及仪表：传感器
被测压力
电信号
活塞式压力检测及仪表： 液压机液体传送压力的原理;
将被测压力 活塞面积上所加平衡砝码的重量。
精度较高，允许误差可以小到0.05％～0.02％，标准压力仪器,检定
图3-8 电阻应变片的基本结构 1-基底;2-敏感栅;3-覆盖层;4-引线
关于检测仪表与传感器课件
（二）检测仪表的品质指标
仪表的品质指标是评价仪表质量优
劣的重要依据，也是正确选择和使用仪
表所必须具备的知识。工程上常用以下
指标来衡量。
1．精确度（准确度）
仪表的精确度简称精度，是表示测
量结果与真值一致的程度。
仪表的精度，是仪表最大引用误差
去掉正负号和百分号后的数值。
化工仪表的精确度常用仪表的精度等
以亦无法用相对误差来衡量仪表的准确程度。
所以，工业上常用仪表的“引用误差”来表
示其测量的准确程度。
（3）引用误差 也叫相对百分误差，是仪 表指示值的绝对误差与仪表量程之比的百分 数，可表示为：
（3-3）
式中 e——仪表的绝对误差；
E引——仪表的引用误差；
RS——仪表的量程（RS= xmax－xmin ）。
测量单位进行比较的过程。而检测仪表就是实
现这种比较的工具。
例如玻璃管温度计；
而温度控制中各种中、高温温度的测量， 常利用热电偶的热电效应，把被测温度 （热能）转换成直流毫伏信号（电能）， 然后变为毫伏检测仪表上的指针位移， 并与温度标尺相比较而显示出被测温度 的数值。
（二）测量误差
测量的目的是希望获得被测变量的 “真实值”。但是无论怎样努力（包括 从原理、测量方法和仪表精度等方面）， 都只能是尽量接近却无法测得“真实 值”。也就是说，测量值与真实值之间 始终存在着一定的差值。这个差值就是 测量误差。
1．根据敏感元件与被测介质是否接触 可分为接触式检测仪表和非接触式检测 仪表。
2．按精度等级及使用场合的不同 可分为 标准仪表、范型仪表及实用仪表，分别用于 标定室、实验室和现场。
3．按被测变量分类 可分为压力检测仪表、 物位检测仪表、流量检量仪表、温度检测仪 表、成分分析仪表等。本章我们就按这种分 类方法将内容展开。
检测仪表与传感器
及相关测量仪表的选用及安装的注意事项
整理课件
3
检测变送的重要性
检测——是实施正确控制的第一步，也是关键的一 步没有准确无误的检测，就不可能有良好的控制
变送——是将检测元件输出的各种信号、微弱信号转 化成统一(标准)的电气信号。这是进行控制的保证， 是重要的一步
过程控制对检测仪表要求：
静态：正确——y(t)正确反映P(t)的值
上下限的选择:
仪表量程的上限：Ymax: 4/3~3/2倍（被测变量）
波动较大时：3/2~2倍（被测变量）
下限：一般地，被测变量的值不低于全量程的1/3。
整理课件
11
例题分析
举例
1. 某 台 往 复 式 压 缩 机 的 出 口 压 力 范 围 为 25 ～ 28MPa，测量误差不得大于1MPa。工艺上要求 就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压
第三章检测仪表 与传感器
整理课件
1
本章主要内容：
3.1 概述
3.2 温度检测
3.3 流量检测
3.4 压力检测
3.5
整理课件
2
基本要求
• 1、掌握仪表精度的意义与测量仪表误差的关
系
• 2、掌握仪表的性能指标 • 3、了解压力、流量、液位和温度的测量原理
最 大 量 绝 程 对 误 差 ＝ xm a xm ax xm in100%
仪表的精度等级（精确度等级）是指仪表在 规定的工作条件下允许的最大相对百分误差。
整理课件
7
1、仪表的精确度等级
仪表的精度等级（精确度等级）是指仪表在规定的工作条件下允许的最 大相对百分误差。把仪表允许的最大相对百分误差去掉“±”号和“％” 号，便可以用来确定仪表的精度等级。
整理课件
3
检测变送的重要性
检测——是实施正确控制的第一步，也是关键的一 步没有准确无误的检测，就不可能有良好的控制
变送——是将检测元件输出的各种信号、微弱信号转 化成统一(标准)的电气信号。这是进行控制的保证， 是重要的一步
过程控制对检测仪表要求：
静态：正确——y(t)正确反映P(t)的值
上下限的选择:
仪表量程的上限：Ymax: 4/3~3/2倍（被测变量）
波动较大时：3/2~2倍（被测变量）
下限：一般地，被测变量的值不低于全量程的1/3。
整理课件
11
例题分析
举例
1. 某 台 往 复 式 压 缩 机 的 出 口 压 力 范 围 为 25 ～ 28MPa，测量误差不得大于1MPa。工艺上要求 就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压
第三章检测仪表 与传感器
整理课件
1
本章主要内容：
3.1 概述
3.2 温度检测
3.3 流量检测
3.4 压力检测
3.5
整理课件
2
基本要求
• 1、掌握仪表精度的意义与测量仪表误差的关
系
• 2、掌握仪表的性能指标 • 3、了解压力、流量、液位和温度的测量原理
最 大 量 绝 程 对 误 差 ＝ xm a xm ax xm in100%
仪表的精度等级（精确度等级）是指仪表在 规定的工作条件下允许的最大相对百分误差。
整理课件
7
1、仪表的精确度等级
仪表的精度等级（精确度等级）是指仪表在规定的工作条件下允许的最 大相对百分误差。把仪表允许的最大相对百分误差去掉“±”号和“％” 号，便可以用来确定仪表的精度等级。
3检测仪表和传感器 ppt课件
12
三、仪表的分类
王爱兵化工仪表及自动化课件
1.按照能源形式
气动、电动、液动仪表
2.按信息获得、传递、反映和处理过程
检测仪表、显示仪表、集中控制仪表(计算机) 、控制仪表(PID)、执行器
3.按仪表的组合形式
基地式仪表(集中)、单元组合仪表(单元模块)
仪表的 反应时 间有不 同的表 示方法
当输入信号突然变化一个数值后，
输出信号将由原始值逐渐变化到新的稳
态值。 仪表的输出信号由开始变化到新稳
态 值 的 63.2 ％ （ 95 ％ ） 所 用 的 时 间 ， 可 用来表示反应时间。
Instrumentation and Automation of Chemical Engineering
第三章检测仪表及传感器
王爱兵化工仪表及自动化课件
物位检测及仪表
差压液位变送器 电容物位变送器 核辐射物位计 称重式液罐计量仪
温度检测及仪表
温度检测方法 热电偶温度计 热电阻温度计 温度变送器
现在检测技术与传感器的发展* 显示仪表
2
Instrumentation and Automation of Chemical Engineering
4
Instrumentation and Automation of Chemical Engineering
第一节 测量过程和仪表
王爱兵化工仪表及自动化课件
检测仪表：检测生产参数的技术工具。
检测环节：是检出元件或传感器，直接感受被 测变量，并将它变换成适于测量的信号形式。
转换放大环节：对信号进行转换、放大等处理 ，并传送给显示部分进行 指示或记录。
解：该仪表的相对百分误差为
《检测仪表与传感器》PPT课件
h
3
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：
y xx0
x0
x0
（3—3）
式中 y——仪表在xo处的相对误差。
h
4
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。
h
8
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。
h
9
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。
第二节 压力检测及仪表
在工业生产过程中，特别是在化工、炼油等生产过程中，压力是 重要的操作参数之一。经常会遇到压力和真空度的测量，其中包括 比大气压力高很多的高压、超高压和比大气压力低很多的真空度的 测量。
如果压力不符合要求，不仅会影响生产效率，降低产品质量，有 时还会造成严重的生产事故。 此外，压力测量的意义还不局限于它自身，有些其他参数的测量， 如物位、流量等往往是通过测量压力或差压来进行的，即测出了压 力或差压，便可确定物位或流量。
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。
h
1
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。
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工程上将绝对误差折合成仪表标尺范 围的百分数表示。
max 量程范围
100 %
x x0 标尺上限值 标尺下限值
100 %
δ越小，表越精确，实际上 使用不方便。
（2）允许误差δ允
出厂的仪表保证基本误差不超 过某一规定值。
表示方法
仪表允许的最大绝对误 差值
允
仪表量程
100 %
δ允越大，仪表的准确度越低
4.反应时间
用来衡量仪表能否尽快反映出 参数变化的品质指标。
•反映仪表动态特性的好坏
因为0.5%＜0.8 % ＜1.0%，所以该仪表的精度 等级为1.0级。
பைடு நூலகம்
例2
某台测温仪的测温范围为 0-1000 ℃。 根据工艺要求，温度指示值的误差不允 许超过±7℃，试问应如何选择仪表的 精度等级才能满足以上要求？
解：根据工艺要求，仪表的允许误差为
允
7 1000 0
100%
0.7%
此数介于0.5-1.0之间，如选精度等级为1.0的仪 表，其允许误差为±1.0%，超过了工艺上允许 的数值，故应选的0.5级仪表。
二.测量仪表的品质指标
performance specification
衡量仪表性能优劣的指标
常用的指标
精度等级 指示变差（恒定度） 灵敏度和灵敏限 分辨力 线性度 反应时间
1．精确度（精度）
两大影响因素
思考
A
B
绝对误差 0-100℃ 0-1000℃
仪表的标尺范围
x 1℃
（1） 相对百分误差
小结
确定仪表的精度等级时，要求仪表的允许 误差应该大于或等于仪表校验时所得到的 最大相对百分误差；
根据工艺要求来选择仪表的精度等级时， 仪表的允许误差应该小于或等于工艺上所 允许的最大相对百分误差。
例3
有两台测温仪表，它们的测温范围分别 为0~100℃和100~300℃，校验表时得到 它们的最大绝对误差均为2℃，试确定 这两台仪表的精度等级。
Δmax
正行程
变差
最大绝对差值 量程范围
100 %
被测参数
x正 x反 max 100 % N
✦ 变差越小越好，恒定度越大。
✦原因：齿轮之间的间隙、传动部件之间 的磨擦、弹性件的滞后等。
✦ 注意：变差不能超过仪表的允许误差。
3．灵敏度与灵敏限（灵敏域）
灵敏度（S）:
反映仪表对被测参数变化的灵敏程度
max
4 500
0
100%
0.8%
应选择0.5级的仪表才能满足要求
2.指示变差（恒定度）
正行程测量： 反行程测量：
指示变差：用同一仪表对相同的被测参数 值进行正、反行程测量时，得到的正反行 程指示值之差。
变差是衡量仪表重复性（复现 性）、稳定性的品质指标。
变差表示方法
仪 表 示 值 反行程
在测量范围内，任一点的测量误差 不应超过δ允
（3）精度等级
根据仪表的允许误差，去掉“±”和 “%”，可确定其精度等级
我国仪表常用的精度等级： 0.005 0.02 0.05 作标准表校验用 0.1 0.2 0.4 0.5 实验室用 1.0 1.5 2.5 4.0 工业现场用
越小，精度越高。
测量仪表是实现这种比较的工具
测量仪表
将被测参数经过一次或多次信号能量的转 换，转换成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。
2．测量误差measuring error
测量值与真实值的差异。 测量误差的表示方法（常有两种）
绝对误差 相对误差
（1）绝对误差(△) ✦ 理论上：△=xi-xt ✦ 工程上：△=x-x0 ✦ 绝对误差常指：△max ✦ 有单位，有正负号。
一般生产中
在误差允许范围，选用精度比较低的 仪表经济实惠。
一般表示符号
1.5
1.5
1.5
例1
某台测温仪的测温范围为 200-700 ℃校 验时得到的最大误 差为4℃，确定 该仪 表的精度等级。
解：该仪表的最大相对百分误差
量程m范ax 围100%
4 100% 700 200
0.8%
第三章 检测仪表与传感器
Instrumentation and sensor
概述
§3.1概述 教学内容
• 测量过程与测量误差 • 仪表的性能指标 • 检测系统中常见的信号类型 • 检测系统中信号的传递形式 • 工业仪表的分类 • 检测方法及检测仪表的分类
基本概念
传感器：将工艺参数检测出并转换 为一定的便于传送的信号的仪表。
误差产生的原因
选用的仪表精确度有限，实验手段不 够完善、环境中存在各种干扰因素， 以及检测技术水平的限制等原因。
（2）相对误差（y）
某一点的绝对误差△与它的真实值xt （或x0）之比
y() x x0 x xt
x0
x0
xt
y——仪表在x0处的相对误差。 有正或负号，无量纲，用%表示。
解 这两台仪表的最大引用误差分别为
1
2 100
0
100%
2%
2
2 100% 300 100
1%
一台仪表的精度等级为2.5级，而另一台仪表 的精度等级为1级。
例4
某台测温仪表的工作范围为0~500℃， 工艺要求测温时测量误差不超过±4℃， 试问如何选择仪表的精度等级才能满 足要求？
解 根据工艺要求，仪表的最大引用误差 为
DDZ-Ⅲ,转换为4~20 mADC
DDZ的发展阶段
DDZ-Ⅰ型——电子管为主要器件 DDZ-Ⅱ——晶体管为主要器件 DDZ-Ⅲ——集成电路为核心器件
电动仪表之间信号传输方式
进出控制室的传输信号—电流信号 控制室内仪表的联络信号—电压信号
一．测量过程与测量误差
1．测量过程
实质上是将被测参数与其相应的测 量单位进行比较的过程。
表示方法 S
x
△a
S越高，越灵敏
灵敏限: 能引起仪表指针发生动作的 被测参数的最小变化量。
注意：仪表的
灵敏限
1 2
允
分辨率（数字仪表）
仪表量程上最末一位改变一个数所表示 的被测参数变化量。
例
1. 七位数值电压表，在最低量程满度值为1V 时
2.某仪表为：□□□.□ ℃量程 0--999 ℃
变送器 ：将所测得的工艺参数转换为 统一的标准信号，送往控制器或显示 仪表，则传感器就为变送器。
基本概念
单元组合仪表：将对参数的检测、控制、 显示等各部分分别做成只能完成某一种 特定功能而又能各自独立工作的单元仪 表，单元仪表之间用统一标准信号相互 联系。
QDZ中，转换为0.02~0.1Mpa DDZ中，DDZ-Ⅱ,转换为0~10 mADC
max 量程范围
100 %
x x0 标尺上限值 标尺下限值
100 %
δ越小，表越精确，实际上 使用不方便。
（2）允许误差δ允
出厂的仪表保证基本误差不超 过某一规定值。
表示方法
仪表允许的最大绝对误 差值
允
仪表量程
100 %
δ允越大，仪表的准确度越低
4.反应时间
用来衡量仪表能否尽快反映出 参数变化的品质指标。
•反映仪表动态特性的好坏
因为0.5%＜0.8 % ＜1.0%，所以该仪表的精度 等级为1.0级。
பைடு நூலகம்
例2
某台测温仪的测温范围为 0-1000 ℃。 根据工艺要求，温度指示值的误差不允 许超过±7℃，试问应如何选择仪表的 精度等级才能满足以上要求？
解：根据工艺要求，仪表的允许误差为
允
7 1000 0
100%
0.7%
此数介于0.5-1.0之间，如选精度等级为1.0的仪 表，其允许误差为±1.0%，超过了工艺上允许 的数值，故应选的0.5级仪表。
二.测量仪表的品质指标
performance specification
衡量仪表性能优劣的指标
常用的指标
精度等级 指示变差（恒定度） 灵敏度和灵敏限 分辨力 线性度 反应时间
1．精确度（精度）
两大影响因素
思考
A
B
绝对误差 0-100℃ 0-1000℃
仪表的标尺范围
x 1℃
（1） 相对百分误差
小结
确定仪表的精度等级时，要求仪表的允许 误差应该大于或等于仪表校验时所得到的 最大相对百分误差；
根据工艺要求来选择仪表的精度等级时， 仪表的允许误差应该小于或等于工艺上所 允许的最大相对百分误差。
例3
有两台测温仪表，它们的测温范围分别 为0~100℃和100~300℃，校验表时得到 它们的最大绝对误差均为2℃，试确定 这两台仪表的精度等级。
Δmax
正行程
变差
最大绝对差值 量程范围
100 %
被测参数
x正 x反 max 100 % N
✦ 变差越小越好，恒定度越大。
✦原因：齿轮之间的间隙、传动部件之间 的磨擦、弹性件的滞后等。
✦ 注意：变差不能超过仪表的允许误差。
3．灵敏度与灵敏限（灵敏域）
灵敏度（S）:
反映仪表对被测参数变化的灵敏程度
max
4 500
0
100%
0.8%
应选择0.5级的仪表才能满足要求
2.指示变差（恒定度）
正行程测量： 反行程测量：
指示变差：用同一仪表对相同的被测参数 值进行正、反行程测量时，得到的正反行 程指示值之差。
变差是衡量仪表重复性（复现 性）、稳定性的品质指标。
变差表示方法
仪 表 示 值 反行程
在测量范围内，任一点的测量误差 不应超过δ允
（3）精度等级
根据仪表的允许误差，去掉“±”和 “%”，可确定其精度等级
我国仪表常用的精度等级： 0.005 0.02 0.05 作标准表校验用 0.1 0.2 0.4 0.5 实验室用 1.0 1.5 2.5 4.0 工业现场用
越小，精度越高。
测量仪表是实现这种比较的工具
测量仪表
将被测参数经过一次或多次信号能量的转 换，转换成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。
2．测量误差measuring error
测量值与真实值的差异。 测量误差的表示方法（常有两种）
绝对误差 相对误差
（1）绝对误差(△) ✦ 理论上：△=xi-xt ✦ 工程上：△=x-x0 ✦ 绝对误差常指：△max ✦ 有单位，有正负号。
一般生产中
在误差允许范围，选用精度比较低的 仪表经济实惠。
一般表示符号
1.5
1.5
1.5
例1
某台测温仪的测温范围为 200-700 ℃校 验时得到的最大误 差为4℃，确定 该仪 表的精度等级。
解：该仪表的最大相对百分误差
量程m范ax 围100%
4 100% 700 200
0.8%
第三章 检测仪表与传感器
Instrumentation and sensor
概述
§3.1概述 教学内容
• 测量过程与测量误差 • 仪表的性能指标 • 检测系统中常见的信号类型 • 检测系统中信号的传递形式 • 工业仪表的分类 • 检测方法及检测仪表的分类
基本概念
传感器：将工艺参数检测出并转换 为一定的便于传送的信号的仪表。
误差产生的原因
选用的仪表精确度有限，实验手段不 够完善、环境中存在各种干扰因素， 以及检测技术水平的限制等原因。
（2）相对误差（y）
某一点的绝对误差△与它的真实值xt （或x0）之比
y() x x0 x xt
x0
x0
xt
y——仪表在x0处的相对误差。 有正或负号，无量纲，用%表示。
解 这两台仪表的最大引用误差分别为
1
2 100
0
100%
2%
2
2 100% 300 100
1%
一台仪表的精度等级为2.5级，而另一台仪表 的精度等级为1级。
例4
某台测温仪表的工作范围为0~500℃， 工艺要求测温时测量误差不超过±4℃， 试问如何选择仪表的精度等级才能满 足要求？
解 根据工艺要求，仪表的最大引用误差 为
DDZ-Ⅲ,转换为4~20 mADC
DDZ的发展阶段
DDZ-Ⅰ型——电子管为主要器件 DDZ-Ⅱ——晶体管为主要器件 DDZ-Ⅲ——集成电路为核心器件
电动仪表之间信号传输方式
进出控制室的传输信号—电流信号 控制室内仪表的联络信号—电压信号
一．测量过程与测量误差
1．测量过程
实质上是将被测参数与其相应的测 量单位进行比较的过程。
表示方法 S
x
△a
S越高，越灵敏
灵敏限: 能引起仪表指针发生动作的 被测参数的最小变化量。
注意：仪表的
灵敏限
1 2
允
分辨率（数字仪表）
仪表量程上最末一位改变一个数所表示 的被测参数变化量。
例
1. 七位数值电压表，在最低量程满度值为1V 时
2.某仪表为：□□□.□ ℃量程 0--999 ℃
变送器 ：将所测得的工艺参数转换为 统一的标准信号，送往控制器或显示 仪表，则传感器就为变送器。
基本概念
单元组合仪表：将对参数的检测、控制、 显示等各部分分别做成只能完成某一种 特定功能而又能各自独立工作的单元仪 表，单元仪表之间用统一标准信号相互 联系。
QDZ中，转换为0.02~0.1Mpa DDZ中，DDZ-Ⅱ,转换为0~10 mADC