检测仪表基本知识资料
仪表基础知识汇总
1.1仪表分类传感器定义：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定关系的便于应用的某种物理量的测量器件或装置。
仪表的分类方法很多，根据不同的原则可以分为许多类：(1)检测仪表的分类根据其检测被测量的不同分为：温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、物位检测仪表、分析仪表。
(2)显示仪表的分类根据记录、指示、模拟和数字等功能的不同分为：记录仪表、指示仪表、模拟仪表、数显仪表。
(3)在自控仪表的校准、维修、安装过程中，有些仪表称为一次仪表，有些仪表称为二次仪表。
一次仪表是指安装在现场且直接与工艺介质相接触的仪表，如压变，温变等。
热电阻、热电偶一般不称其为仪表，而称为感温元件。
实际应用中我们把安装在现场的仪表(个别除外，如电动阀门定位器)统称为一次仪表。
二次仪表是指仪表示值信号不直接来自工艺介质的各类仪表的总称，其信号通常来自一次仪表的传送信号。
二次仪表通常安装在值班室内的仪表盘上。
仪表分类只是为仪表维修、维护、安装及管理上方便，如何进行分类及称谓还要根据实际情况而定。
1.2计量检定计量检定是指为评定计量器具的计量性能，确定其是否合格所进行的全部工作，包括检验和加封盖印等。
它是进行量值传递的重要形式，是保证量值准确一致的重要措施。
计量检定按照管理环节的不同，可以分以下五种：周期检定、出厂检定、修后检定、进口检定、仲裁检定。
计量器具按照管理性质的不同，可以分为强制检定和非强制检定，两者又统称为计量法制检定。
1.3仪表性能指标检测仪表中常用的基本性能包括测量范围及量程、基本误差、精度等级、灵敏度、分辨率、漂移、可靠性以及抗干扰性能指标等。
(1)测量范围：是指该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。
(2)量程：量程=测量上限值-测量下限值。
(3)零点迁移：是指零点的变化，而量程迁移是指量程的变化。
(4)灵敏度：反应仪表对被测参数变化的灵敏程度，常以在被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值达到稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入量之比作为灵敏度。
《检测仪表基本知识》PPT课件精选全文
检测仪表的品质指标
相对百分误差δ
允许误差δ允
检测仪表的品质指标
精确度等级
仪表的允许相对百分误差去掉“±”号及“％”号
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。目前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。
式中， δ f 为线性度（又称非线性误差）；Δ fmax为校准曲
线对于理论直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。
检测仪表的品质指标
6. 重复性
重复性是表示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。若标 定的特性曲线一致，重复性就好，重复性误差就小。
检测系统中的常见信号类型
秒基准：以铯原子（133）的原子基态两个超精 细能级间跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间。
千克基准：以铂铱合金制成、底面直径为39毫 米、高为39毫米的国际千克原器（圆柱体）的 质量。
……….
检测仪表
检测仪表 用来检测生产过程中的各个有关参数的技 术工具。
检测过程 参数检测就是用专门的技术工具，依靠能 量的变换、实验和计算找到被测量的值。
测量过程与测量误差
测量误差按表示方法的不同，分为绝对误差和相对误差
• 绝对误差
xI：仪表指示值， xt ：被测量的真值。
由于真值无法得到
x：被校表的读数值， x0 ：标准表的读数值。
相对误差
检测仪表的品质指标
1. 检测仪表的准确度（或精确度)与允许误差 2. 检测仪表的恒定度与变差 3. 灵敏度 与灵敏限（或分辨率） 4. 反应时间 5. 线性度 （δ f） 6. 重复性 （重复性误差）
仪表相关知识点总结
仪表相关知识点总结一、仪表的分类1. 按用途分类（1）测量仪表：用于测量各种物理量，如温度、压力、流量、液位等，可根据不同的物理量来划分。
如温度计、压力表、流量计、液位计等。
（2）控制仪表：用于控制工艺参数，如调节温度、压力、流量、液位等。
可根据控制功能来划分。
如温度控制器、压力控制器、流量控制器、液位控制器等。
2. 按原理分类（1）机械仪表：采用机械和物理原理进行测量的仪表，如压力表、流量计等。
（2）电子仪表：采用电子和电气原理进行测量的仪表，如电子温度计、压力变送器、液位变送器等。
3. 按显示方式分类（1）指针式仪表：采用指针在刻度盘上指示数值的仪表，如指针压力表、温度计等。
（2）数字式仪表：采用数字显示方式的仪表，如数字温度计、数字压力表等。
4. 按安装方式分类（1）远传仪表：用于安装在远离被测点的位置，通过信号传输来测量和控制被测参数，如远传温度计、远传压力变送器等。
（2）现场仪表：直接安装在被测点附近的仪表，如现场温度计、现场压力表等。
二、仪表的工作原理1. 机械仪表的工作原理机械仪表主要采用机械和物理原理进行测量，例如压力表是利用弹簧变形来测量被测介质的压力，流量计是利用流体作用在测量元件上产生的力或转矩来测量流体的流量。
2. 电子仪表的工作原理电子仪表主要采用电子和电气原理进行测量，例如温度变送器是通过测量元件产生的电阻、电容、电压或电流的变化来测量被测介质的温度，压力变送器是通过测量元件产生的电信号来测量被测介质的压力。
三、仪表的安装调试1. 安装要求（1）选择合适的仪表：根据被测参数的特性和测量范围来选择合适的仪表。
（2）安装位置：要选择合适的安装位置，使仪表能够准确、方便地测量被测参数。
（3）安装方式：根据仪表的类型和规格来选择合适的安装方式，如固定安装、悬挂安装、支架安装等。
2. 调试要求（1）接线正确：仪表的接线要正确无误，接线端子要牢固可靠。
（2）零点调零：机械仪表要进行零点调零，电子仪表要进行零点校准。
测量仪表基本知识
变送器：能输出标准信号的传感器。
二、气动、电动仪表信号标准
电动仪表：4-20mA，DC（远距离）； 1-5V，DC（柜内传输）
气动仪表：20-100Kpa
三、测量误差与真值
测量误差：测量值与真实值之间存在的差别 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
四、仪表的误差
仪表读数误差
读数误差的实质，是仪表读数与被测参数真实值之差。 仪表的读数误差只能是读数与约定真值或相对真值之差。 △=M-A △——读数绝对误差； M——仪表读数； A——约定真值或相对真值。
四、仪表的误差
仪表绝对误差与相对误差
绝对误差：在测量范围内，各读数误差的最大值。 相对误差：仪表的绝对误差与真值的百分比。 引用误差：绝对误差与仪表量程的百分比
S m 100% X
四、仪表的误差
仪表基本误差
这是指在仪表制造厂保证的条件下仪表的相对误差值，即规定使用条 件下的相对误差。 规定使用条件：包括温度、相对湿度、电源电压、安装方式等 。
仪表的附加误差
附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差。 如电源波动附加误差，温度附加误差等。
课程主要内容回顾
一、检测仪表功能、原理性组成 二、气动、电动仪表信号标准 三、测量误差、真值、精度 四、测量变送中的几个主要问题 五、测量信号的处理
课后练习
例题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、示值相对误差和示值引用误差？
仪表示值的绝对误差： 50 49.5 0.5kpa
仪表示值的相对误差： 0.5 100% 1% 50
仪表基础必学知识点
仪表基础必学知识点
1. 仪表的定义和分类：仪表是用来测量、检测和显示物理量的装置或
设备，根据其测量原理和功能可分为指示仪、记录仪、调节仪和控制
仪等。
2. 仪表的量程和量程范围：量程指的是仪表能够测量的最大和最小物
理量值，量程范围是指仪表能够保持正常测量精度的物理量范围。
3. 仪表的精度和分辨力：精度是指仪表测量结果与真实值之间的偏差
程度，分为绝对精度和相对精度；分辨力是指仪表能够区分出的最小
物理量变化。
4. 仪表的灵敏度和灵敏度范围：灵敏度是指仪表输出信号相对于输入
物理量变化的响应程度，灵敏度范围是指仪表能够保持正常测量精度
的物理量范围。
5. 仪表的零位和调零：零位是指仪表在无输入信号或初始状态下的输
出信号值，调零是指使仪表的零位与实际零位保持一致的操作。
6. 仪表的线性和非线性：线性是指仪表输出信号与输入物理量变化之
间呈现直线关系，非线性则相反。
7. 仪表的阻尼和过冲：阻尼是指仪表在测量中对信号的规律变化作出
的响应速度，过冲是指仪表在测量过程中信号瞬间超过真实值的现象。
8. 仪表的稳定性和可靠性：稳定性是指仪表在一段时间内输出信号的
波动程度，可靠性是指仪表在长期使用过程中的正常工作能力。
9. 仪表的安装和校验：仪表安装要符合一定的规范和标准，校验是指
通过特定方法检验仪表的准确性和可靠性。
10. 仪表的维护和保养：仪表在使用过程中需要进行定期维护和保养，例如清洁、校准、更换损坏部件等。
过程检测与控制技术应用项目一(1)仪表基本知识精选全文
②仪表误差 仪表的准确度用仪表的最大引用误差max(即仪表的最大允许误差允) 来表示，即 max=△max/量程×100％ △max为仪表在测量范围内的最大绝对误差；量程一仪表测量上限一 仪表测量下限。 仪表误差是对仪表在其测量范围内测量好坏的整体评价
解： 根据工艺要求，仪表精度应满足为 max=△max/量程×100％=±7/(1000-0)×100％ =×100％=±0.7％ 此精度介于0.5级和1.0级之间，若选择精度等级为1．0级的 仪表，其允许最大绝对误差为±10℃，这就超过了工艺要求 的允许误差，故应选择0.5级的精度才能满足工艺要求。
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； ②在环境条件下能长期工作，保证测量值y(t)的
可靠性； ③测量值y(t)必须迅速反映被控变量x(t)的变化，
即动态响应比较迅速。
测量
一个完整的检测过程应包括：
①信息的获取——用传感器完成；
模拟和数字 指示和记录 动圈，自动平衡电桥，电位差计
自力式 组装式 可编程
薄膜，活塞，长行程，其他
直通单座，直通双座，套筒(笼式)球阀，蝶阀，隔 膜阀，偏心旋转，角形，三通，阀体分离
按组合形式
单元组合 单元组合 单元组合 单元组合 实验室和流
程
基地式 单元组合
执行机构和 阀可以进行 各种组合
按能 源
max
反应时间：变化到新稳态值的63.2％所用时间，
也可称为仪表的时间常数Tm。
被测变量
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热辐射式温度计
在温度比较高的情况下，一般的热电偶测温 就受到了一定的限制，在高温下热电偶的电极 材料的物理和化学稳定性会大大降低，很快就 会变质和损坏。热辐射温度计就是为了解决高 温的测量而发展起来的。
任何物体受热之后，就有一部分热能转
化为辐射能，例如有X光、紫外线、红外线、 可见光、电磁波等等，它们被物体吸收后， 辐射能又可以转化为热能，所以称这些辐射 能为热辐射能。热辐射式温度计就是利用这 部分热辐射能来工作的。
被测流体为气体时 信号管路安装示意图
被测流体为水蒸气时 信号管路安装示意图
(3)转子流量计
转子流量计的计算公式
Q K k F
假设 k 为常数,则流量的大小只与环形
空隙的面积F成正比,而环形空隙的面积是 随转子的升高而增加的,因此根据转子稳定 后的高度就可以知道流量的大小.
实际上流量系数 k 是随转子高度的不同 而变化的,而且影响它的因素很多,如转子的重 度和形状,流体介质的性质和流量的大小等等.
3. 若在热电偶中加上第三种金属导线，只要第 三种导线两端的温度相同，则不改变热电偶的 总电动势。
安装
①选择有代表性的测温点位置，测温元件有 足够的插人深度。
②热电偶的接线盒的出线孔应朝下，以免积 水及灰尘等造成接触不良，防止弓入扰动信 号。
③检测元件应避开热辐射强烈影响处。
④ 热电偶的补偿导线有正负极之分，正负极不 可接错。
补偿导线
补偿导线的作用是将热电偶的冷端延长， 使之延长至距离热源较远的地方或温度比较稳 定的地方。
A
t0‘ A’ t0
t
B
t0‘ B’ t0
结论：
1. 将两种不同材质的金属导线一端焊接在一起， 当首尾处于不同的温度时，则热端和冷端便产 生热势。
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2、 压力的测量与变送
主要压力检测仪表：
（1）弹簧管压力表
弹簧管压力表是压力仪表的主要组成部份之
一，它有着极为广泛的应用价值 ，它具有结构简单，
品种规格齐全、测量范围广、便于制造和维修和价格
低廉等特点。弹簧管压力表是单圈弹簧压力表的简称。
它主要由弹簧管、齿轮传动机构（包括拉杆、扇形齿
轮、中心齿轮）、示数装置（指针和分度盘）以及外
式压力表，为保证弹性元件能在弹性变形的完全范围内可靠地工作，
量程的上限值应高于工艺生产中可能的最大压力值。根据"化工自控
设计技术规定"，在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过量程的
2/3；测量脉动压力时，最大工作压力不超过量程的1/2； 测量高压
压力时，最大工作压力不应超过量程的3/5。
为了保证测量的准确度，所测的压力值不能太接近于仪表的
需的。
在工程上，流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体的
体积或质量，即瞬时流量。
流量的计量单位如下:
表示体积流量的单位常用立方米每小时 (m3/h)、升每分 (I/min)、 升每秒(l/s)等；
表示质量流量的单位常用吨每小时 (t/h)、千克每小时 (kg/h)、 千克每秒 (kg/s)等。
的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除 引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用。 四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其 中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过 另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的 电阻影响，主要用于高精度的温度检测 。
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1、 温度的测量
1.3双金属温度计 双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。双金
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2.检测仪表的恒定度
同一仪表 正反行程指示值之间存在差值
图1-1 测量仪表的变差
变差
最大绝对差值 标尺上限值 标尺下限值
100 %
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3.灵敏度与灵敏限
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。
仪表允许的最大绝对误 差值
允 标尺上限值 标尺下限值 100 %
量程：仪表的标尺上限值与下限值之差。 相对百分误差δ= 最大绝对误差/量程*100% 允许误差δ允 = ±允许的最大绝对误差/量程*100%
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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。
注意：上述指标仅适用于指针式仪表。在数字式仪表中， 往往用分辨率表示。
死区(不灵敏区) 输入变化不致引起输出可察觉变化的区间。
灵敏度为零
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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。 仪表反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。
例如,当温度为50℃时,对应的输出应为 I 温度值输（入输上出限上值限值输入 输下出限下值限值） 4
其余类推。
I 50(20 4) 4 8(mA) 200 0
(2)算出各测试点正、反行程时的绝对误差Δ正与Δ反 ,并算出正、反行程之差Δ变 , 分别填入下表内(计算Δ变时可不考虑符号,取正值)。
检测仪表基本知识
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从信息论角度讲，测量就是获得信息的过程。 在科研、生产和军事等领域，检测是必不可少
的过程。 通常所讲的检测是指使用专门的工具，通过实
验和计算，进行比较，找出被测参数的量值或判定 被测参数的有无。
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温度检测
Cu50
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温度检测
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绝对误差
xI xt
xI：仪表指示值, xt：被测量的真实值
由于真值无法得到 x x0
x：被校表的读数值，x0 ：标准表的读数值
相对误差
x x0 或 xI xt
x0
x0
xt
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比如：一段4米长的绳子，仪表测量是4.05米， 则这个仪表的绝对误差和相对误差是？
绝对误差
x x0
= 4.05 - 4.0 = 0.05m
相对误差
x x0 或 xI xt
x0 x0
xt
= 0.05 / 4.0 = 1.25 %
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准确度（精确度） 恒定度 灵敏度与灵敏限
反应时间 线性度 重复性
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测量范围和量程
测量范围
测量下限
测量上限
量程=测量上限值－测量下限值
0 ～ 10mA 4 ～ 20mA、阻抗信号、频率 信号） 光信号（光通信信号）
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模拟信号 在时间上是连续变化的。
数字信号 离散的、不连续的信号。
开关信号 两个状态、不连续。
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按所测参数不同：温度、压力、流量、物 位检测仪表、成分分析仪表。
表达示数的方式不同：指示、记录、讯号 。。。
目前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：0.5级，表示最大百分误差不超过0.5%
精度为0.5，测量范围为0~1000 ℃的测温仪表， 它的最大误差为±5 ℃ 精度为0.5，测量范围为0~100 ℃的测温仪表， 它的最大误差为±0.5 ℃
按精度等级：实用仪表、范型仪表、标准 仪表
按适用场合：现场、实验室、标定室。（ 防护等级、防爆等级、安装维护、精度）
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1. 某台具有线性关系的温度变送器,其测温范围为 0～200℃,变送器的输出为 4～ 20mA。对这台温度变送器进行校验,得到下列数据:
输入信号 标准温度/℃ 0 50 100 150 200
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1.测量仪表的准确度（精确度） 两大影响因素
绝对误差和仪表的量程
说明：仪表的测量误差可以用绝对误差Δ来表示。 但是，仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同 。因此，常说的“绝对误差”指的是绝对误差中的 最大值Δmax。
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相对百分误差δ
max 标尺上限值 标尺下限值
100%
允许的相对百分误差
DS18B20 TO-92 温度传感器
DS18B20 测温模块 温度探头
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压力检测
压力表
福禄克Fluke-700G06，- 100 PSIG 液压 气动 压力表
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流量检测
电磁流量计
孔板流量计
涡轮流量计
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仪表本身
原因
安装不当
测量中的 动态误差
一切测量都有误差，误差自始至终存在于所有科学 实验中。
输出信号 正行程读数x正 4 8 12.01 16.01 20
/mA
正行程读数x反 4.02 8.10 12.10 16.09 20.01
试根据以上校验数据确定该仪表的变差、准确度等级与线性度。
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解:该题的解题步骤如下。 (1)根据仪表的输出范围确定在各温度测试点的输出标准值x标。任一温度
值的标准输出信号(mA)为
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准确度等级数值越小，就表征该仪表的准确度等 级越高，仪表的准确度越高。工业现场用的测量 仪表，其准确度大多在0.5级以下。
仪表的精度等级一般可用不同的符号ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式标志在仪
表面板上。
举例
如： 1.5
1.0
高 0.02，0.05
精度等级 0.5，1.0
标准仪表用 准确测量用 一般工业用
低 1.5，2.5，4.0
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5.线性度
线性度是表示线性刻度仪表的输出量与输入量的实际 校准曲线与理论直线的吻合程度。通常总是希望测量仪 表的输出与输入之间呈线性关系。
f
f m a x 仪表量程
100%
式中，δf为线性度（又称非线性 误差）；Δfmax为校准曲线对于理论 直线的最大偏差（以仪表示值的单
位计算）。
图1-2 线性度示意图
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6.重复性
重复性表示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。若标定的 特性曲线一致,重复性就好,重复性误差就小。
Z
Z m ax 仪表量程
100%
图1-3 重复性示意图
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位移信号（线位移、角位移） 压力信号（20～100KPa） 电气信号（电压信号0 ～ 5V、电流信号