第2篇過程自動化裝置第3章過程測量儀表第4章過程控制儀表第5章過程執(zhí)行儀表1第2篇過程自動化裝置第3章過程測量儀第2篇概述過程自動化裝置：是用于對生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位及成份等工藝參數(shù)進行自動測量、控制和執(zhí)行的裝置，也是企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化必不可少的技術(shù)工具。過程自動化裝置分類：按功能分類：測量儀表、控制儀表、執(zhí)行儀表按信號類型分：模擬儀表、數(shù)字儀表按使用能源分類：有氣動儀表和電動儀表2第2篇概述過程自動化裝置：2氣動單元組合儀表：簡稱QDZ儀表

能源：0.14MPa壓縮空氣。信號：

各單元之間以統(tǒng)一的0.02MPa–0.1MPa氣壓標準信號聯(lián)系。特點：

優(yōu)點：QDZ儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、性能穩(wěn)定和本質(zhì)安全等優(yōu)點。

缺點：由于該類儀表體積龐大，信號傳輸慢，不利于遠傳。

按使用能源分類：有氣動儀表和電動儀表。第2篇概述3氣動單元組合儀表：簡稱QDZ儀表按使用能源分類電動單元組合儀表：簡稱DDZ儀表能源：Ⅱ型表采用220VAC交流電源；

Ⅲ型表以24VDC直流電源。

信號：Ⅱ型各單元間以0-10mADC為統(tǒng)一聯(lián)絡(luò)信號，采用電流傳輸、電流接收，四線制接法，現(xiàn)場儀表具有隔爆性能。

Ⅲ型表以4-20mADC為現(xiàn)場傳輸信號，以1-5VDC為控制室聯(lián)絡(luò)信號，采用電流傳輸、電壓接收，兩線制接法。特點：DDZⅢ型儀表具有傳輸距離長，速度快的特點，集成化程度高、易于斷電識別、與計算機的互聯(lián)性好、無擾切換方便和現(xiàn)場儀表具有防爆性能可以構(gòu)成本質(zhì)安全系統(tǒng)等優(yōu)點，在生產(chǎn)過程中大量采用。第2篇概述4電動單元組合儀表：簡稱DDZ儀表第2篇概述4§3-1測量儀表中的基本概念一、測量過程及測量儀表測量就是人們借助于專門工具，通過試驗和對試驗數(shù)據(jù)的分析、計算求得被測量的值的過程。或者說：測量就是為了取得任一未知參數(shù)值而進行的全部工作。測量過程中常用的測量設(shè)備有:檢測元件、傳感器和變送器。第3章過程測量儀表5§3-1測量儀表中的基本概念第3章過程測量儀表5檢測元件：能夠靈敏地感受被測變量并作出響應(yīng)的元件。傳感器：不但對被測變量敏感，而且具有把對被測變量的響應(yīng)傳送出去的能力。傳感器不只是一般的敏感元件，它的輸出響應(yīng)還必須是易于傳送的物理量，如電壓、電流等。變送器：凡是能輸出標準信號的傳感器就稱為變送器。標準信號是指在物理量的形式和數(shù)值范圍等方面都符合國際標準的信號。例如：4mA-20mA，1-5V的直流電；20kPa-100kPa的空氣壓力。§3-1測量儀表中的基本概念6檢測元件：能夠靈敏地感受被測變量并作出響應(yīng)§3-1測量儀表檢測系統(tǒng)構(gòu)成信息獲取轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號檢出部分）（信號變換部分）（信號分析處理部分）7檢測系統(tǒng)構(gòu)成信息獲取轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號檢出部分）（信號變換智能電子警察監(jiān)測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)舉例8智能電子警察監(jiān)測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)舉例8號檢測系統(tǒng)舉例9號檢測系統(tǒng)舉例9（1）測量范圍(量程)儀表的量程:指檢測裝置能正常工作的被測量范圍。此范圍的最小值和最大值分別稱為測量下限和測量上限。例如，某溫度計刻度表顯示其測量下限和測量上限分別為-15℃和80℃，則量程為-15℃~80℃?！?-1測量儀表中的基本概念二、檢測系統(tǒng)的性能指標10（1）測量范圍(量程)§3-1測量儀表中的基本概念二、檢（2）靈敏度S靈敏度S表征了檢測儀表對被測量變化的靈敏程度。常用儀表的輸出變化量與輸入變化量之比來表示。靈敏度高的儀表在相同輸入信號時會產(chǎn)生較大的輸出。靈敏度實質(zhì)上是一個放大倍數(shù)，它具有可傳遞性；對于多個儀表串聯(lián)構(gòu)成的檢測系統(tǒng)，其總的靈敏度是各個儀表靈敏度之積。

§3-1測量儀表中的基本概念11（2）靈敏度S靈敏度高的儀表在相同輸入信號時會產(chǎn)生較大的輸出靈敏限（分辨率）指引起儀表輸出發(fā)生可見變化的最小輸入量，相當于一個分度值。例如：A質(zhì)量儀表最低能顯示1克，B質(zhì)量儀表最低能顯示0.1克，B儀表的分辨率高。是反映檢測儀表靈敏程度的另一指標。說明了檢測儀表響應(yīng)與分辨輸入量微小變化的能力?！?-1測量儀表中的基本概念12靈敏限（分辨率）§3-1測量儀表中的基本概念12（3）變差（回差）在外界條件不變的情況下，檢測儀表在全量程范圍內(nèi)，對應(yīng)同一被測量的正行程和反行程輸出值間的最大差值稱為變差。

數(shù)值可用同一被測量對應(yīng)的輸出值間的最大差值與檢測儀表的滿度值之比的百分數(shù)表示。

變差的產(chǎn)生原因主要是由于運動部件的摩擦、彈性元件的彈性滯后、制造工藝上的缺陷所帶來的間隙、元件松動等?！?-1測量儀表中的基本概念13（3）變差（回差）變差的產(chǎn)生原因主要是由于運動部（4）線性度(非線性誤差)線性度就是衡量檢測儀表輸出與輸入之間偏離線性程度的一種指標。實際值與理論值之間的絕對誤差的最大值與系統(tǒng)滿度值之比。

為了便于信號間的轉(zhuǎn)換與現(xiàn)實，有利于提高系統(tǒng)準確度，希望系統(tǒng)具有良好的線性特性。

§3-1測量儀表中的基本概念14（4）線性度(非線性誤差)為了便于信號間的轉(zhuǎn)換與現(xiàn)實，有利于（5）準確度

準確度也稱為精度，儀表的準確度通常用誤差的大小來表示。①絕對誤差：為檢測儀表的輸出值x與被測參數(shù)的真值x0之間的代數(shù)差值，即由于真值不能得到，實際上是用約定真值來代替，通常為標準儀表(準確度等級更高的儀表)的測量結(jié)果作為約定真值?！?-1測量儀表中的基本概念15（5）準確度由于真值不能得到，實際上是用約定真值來代替，通②示值相對誤差(相對誤差)儀表的絕對誤差與約定真值比的百分數(shù)，即

相對誤差只能說明不同測量結(jié)果的準確程度，不能用來衡量檢測儀表本身的質(zhì)量。當測量誤差很小時，示值相對誤差近似：§3-1測量儀表中的基本概念16②示值相對誤差(相對誤差)儀表的絕對誤差與約定③引用誤差儀表的絕對誤差與儀表的量程L比的百分數(shù)。即：④最大引用誤差（滿量程相對誤差）儀表的絕對誤差的最大值與儀表的量程L比的百分數(shù)．即§3-1測量儀表中的基本概念17③引用誤差儀表的絕對誤差與儀表的量程L比的百分數(shù)⑤儀表基本誤差標準條件下，儀表在全量程范圍內(nèi)輸出值誤差中絕對值最大者，稱為儀表的基本誤差?！?-1測量儀表中的基本概念儀表基本誤差是表征儀表準確度的一個重要指標，并且儀表的其他誤差定義也以此為基礎(chǔ)。最大引用誤差是儀表基本誤差的主要形式。18⑤儀表基本誤差標準條件下，儀表在全量程范圍內(nèi)輸出值⑥允許誤差：儀表制造廠為保證儀表不超過基本誤差而設(shè)的限值。把這個限值與儀表的量程L比的百分數(shù)稱為儀表的允許誤差。根據(jù)儀表的允許誤差，去掉“±

”號及“%”后的數(shù)值就是儀表的準確度等級。按照國家標準規(guī)定，儀表的準確度可劃分為若干等級，稱準確度等級G。國家統(tǒng)一規(guī)定所劃分的等級有…0.05，0.1，0.25，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0…等。顯然，準確度等級的數(shù)字越小。儀表的準確度就越高，或者說儀表的測量誤差越小。§3-1測量儀表中的基本概念19⑥允許誤差：儀表制造廠為保證儀表不超過基本誤差而設(shè)的限值。把

例某臺測溫儀表，其測量范圍為100℃~600℃，經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)儀表的基本誤差為±6℃，試確定該儀表的精度等級？如果將該儀表的最大引用誤差去掉“±”和“%”號后，其數(shù)值為1.2，由于國家規(guī)定的精度等級中沒有1.2級的儀表，該儀表的最大引用誤差大于1.0級儀表的允許誤差，所以該儀表的精確度等級為1.5級。

解：該儀表的最大引用誤差為:§3-1測量儀表中的基本概念20例某臺測溫儀表，其測量范圍為100℃~600℃，經(jīng)練習(xí)題一臺精度等級為0.5級，量程范圍為500℃~1200℃的電位差計，它的基本誤差是多少？解：它的基本誤差是：3.5℃§3-1測量儀表中的基本概念21練習(xí)題一臺精度等級為0.5級，量程范圍為500℃~1200§3-3壓力測量儀表壓力檢測方法2壓力儀表的選用33概述3122§3-3壓力測量儀表壓力檢測方法2壓力儀表的選用33概述3.3.1概述

工程技術(shù)中所稱的“壓力”，實質(zhì)上就是物理學(xué)中的“壓強”，是指介質(zhì)垂直均勻作用于單位面積上的力。壓力常用字母p表示，其表達式為：p=F/S式中F,S―分別為作用力(N)和作用面積(m2)。單位：壓力的國際單位為“帕斯卡”，簡稱“帕”（Pa）。工程界長期使用許多不同的壓力計量單位。如“工程大氣壓”、“標準大氣壓”、“毫米汞柱”等。233.3.1概述工程技術(shù)中所稱的“壓力”，壓力單位轉(zhuǎn)換對照表24壓力單位轉(zhuǎn)換對照表24工業(yè)生產(chǎn)過程中壓力測量的三種情況：1.絕對壓力pab是指物體實際所承受的全部壓力。2.表壓力pe表壓力是一個相對壓力，它以環(huán)境大氣壓力為參照點。實質(zhì)上是絕對壓力與環(huán)境大氣壓力的差壓。p表壓=p絕對-p大氣在工程實際中，所說的壓力通常是指表壓，即壓力表上的讀數(shù).3.負壓（或真空度）pv在工程中，我們習(xí)慣于把絕對壓力低于環(huán)境大氣壓力的差壓稱為負壓力。是指真空表上的讀數(shù)。p真空=p大氣-p絕對3.3.1概述

25工業(yè)生產(chǎn)過程中壓力測量的三種情況：3.3.1概述表壓負壓Patm26表壓負壓Patm26測量壓力的儀表種類很多，按轉(zhuǎn)換原理可大致分為以下四種：1．液柱式壓力表原理：液柱式壓力表是根據(jù)靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來測量壓力的。這類儀表包括U型管壓力計、單管壓力計、斜管壓力計等。3.3.1概述

27測量壓力的儀表種類很多，按轉(zhuǎn)換原理可大致分為以下四種：3.32．彈性式壓力表原理：彈性式壓力表是根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成元件的位移來測量壓力的。常見的有彈簧管壓力表、波紋管壓力表、膜片（或膜盒）式壓力表。3.3.1概述

282．彈性式壓力表3.3.1概述283.活塞式壓力計原理：活塞式壓力計是利用流體靜力學(xué)中的液壓傳遞原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加砝碼的重量進行壓力測量的。這類測壓儀表的測量精度很高，允許誤差可小到0.05％-0.02%，所以普遍用作標準壓力儀器對其他壓力表或壓力傳感器進行校驗和標定。3.3.1概述

293.活塞式壓力計3.3.1概述294．壓力傳感器和壓力變送器原理：壓力傳感器和壓力變送器是利用物體某些物理特性，通過不同的轉(zhuǎn)換元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成各種電量信號，并根據(jù)這些信號的變化來間接測量壓力。根據(jù)轉(zhuǎn)換元件的不同，壓力傳感器和壓力變送器可分為電阻式、電容式、應(yīng)變式、電感式、壓電式、霍爾片式等多種形式。3.3.1概述

304．壓力傳感器和壓力變送器3.3.1概述一、彈性式壓力表測壓原理：是利用彈性元件在被測壓力作用下產(chǎn)生彈性變形的原理來度量被測壓力的。當彈性元件受壓力作用時會產(chǎn)生變形，于是輸出位移或力；再把位移或力通過一定的元件轉(zhuǎn)換成電量信號。彈性元件的特點：構(gòu)造簡單，價格便宜，測壓范圍寬，被測壓力低至幾帕，高達數(shù)百兆帕都可使用，測量精度也較高，在目前的測壓儀表中占有統(tǒng)治地位。3.3.2壓力檢測方法31一、彈性式壓力表3.3.2壓力檢測方法31一、彈性式壓力表3.3.2壓力檢測方法32一、彈性式壓力表3.3.2壓力檢測方法32單圈彈簧管原理：其截面一般為扁圓形或橢圓形，管子自由端封閉，作為位移輸出端，彈簧管的另一端固定，作為被測壓力的輸入端，當被測壓力從輸入端通入后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下將趨于圓形，因而彎成弧形的彈簧管隨之產(chǎn)生向外挺直的擴張變形。其自由端就從B移到B’。從而將壓力變化轉(zhuǎn)換成位移量，壓力越大，位移量越大。33單圈彈簧管原理：其截面一般為扁圓形或橢圓形，管子自由端封閉，3434波紋管原理：在波紋管中引入壓力時，其自由端產(chǎn)生伸縮變形，可以得到較大的線位移，但壓力—位移特性的線性不如彈簧管。3.3.2壓力檢測方法35波紋管3.3.2壓力檢測方法35膜片：單膜片測壓元件主要用于低壓的測量，一般使用金屬膜片，也有橡膠膜片。膜片式壓力計的優(yōu)點是：可測微壓和粘滯性介質(zhì)壓力。膜片3.3.2壓力檢測方法36膜片：單膜片測壓元件主要用于低壓的測量，一般使用金屬膜片，也二、電容式壓力變送器1、差動平板電容器的工作原理差動平板電容器共有三個極板，其中中間一個電極板為活動電極板，兩端為固定電極板。電容器在初始狀態(tài)下，活動極板正好位于兩固定電極板的中間。3.3.2壓力檢測方法每個電容的容量為:37二、電容式壓力變送器差動平板電容器共有三個極板，其中中間一個當受到外界作用，使中間的活動電極板產(chǎn)生一個微小的位移后：3.3.2壓力檢測方法其兩個電容的差值為d0原理：電容變化量和活動極板的位移成正比。38當受到外界作用，使中間的活動電極板產(chǎn)生一個微小的位移后：32、電容式差壓變送器：由電容差壓傳感器和轉(zhuǎn)換單元兩大部分組成2、3-不銹鋼基座1、4-紋波隔離膜片5、-玻璃層6、-金屬薄膜（固定）7、-測量膜片（活動）3.3.2壓力檢測方法392、電容式差壓變送器：由電容差壓傳感器和轉(zhuǎn)換單元兩大部分組成三、擴散硅壓力變送器擴散硅壓力變送器屬應(yīng)變式壓力變送器。電阻應(yīng)變原理：當電阻體在外力作用下，產(chǎn)生機械變形時，其電阻值也將隨之發(fā)生變化。這種現(xiàn)象稱之為電阻應(yīng)變效應(yīng)。通過對電阻變化量的檢測，即可得知其受力情況。擴散硅壓力變送器檢測部件的原理結(jié)構(gòu)如圖所示。3.3.2壓力檢測方法40三、擴散硅壓力變送器3.3.2壓力檢測方法40硅杯膜片上按特定方向排列4個等值電阻。電阻布置如圖（b）所示。硅杯內(nèi)腔承受被測壓力p，硅杯的外側(cè)為大氣壓力。3.3.2壓力檢測方法41硅杯膜片上按特定方向排列4個等值電阻。電阻布置如圖（b）所示硅杯設(shè)計時，取R1=R2=R3=R4=R，當壓力為零時，橋路輸出為：當外界有壓力時，由于四個電阻的位置經(jīng)過精確選擇，使得電阻變化量相等，即△R1=△R2=△R3=△R4=△R，這時橋路失去平衡輸出電壓信號為：所以此時橋路平衡，U=0。原理：橋路的輸出電壓與應(yīng)變電阻的變化量成正比。42硅杯設(shè)計時，取R1=R2=R3=R4=R，當壓力為零時，橋四、智能壓力變送器3.3.2壓力檢測方法43四、智能壓力變送器3.3.2壓力檢測方法43智能壓力變送器44智能壓力變送器443.3.3、壓力測量儀表的選擇和使用1．壓力表的選擇符合工藝過程的技術(shù)要求，同時做到“厲行節(jié)約，降低投資”的原則。主要考慮：（1）介質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)，如溫度高低、粘度大小、臟污程度、腐蝕性，是否易燃易爆、易結(jié)晶等。（2）對壓力測量的要求，如被測壓力范圍、精度以及是否需要遠傳、記錄或上下限報警等。（3）現(xiàn)場環(huán)境條件，如高溫、腐蝕、潮溫、振動、電磁場等。453.3.3、壓力測量儀表的選擇和使用45＊彈性式壓力表選量程原則：

被測壓力波動:最大壓力值不超過儀表滿量程的2/3。壓力最小值應(yīng)不低于全量程的1/3。3.3.3、壓力測量儀表的選擇和使用46＊彈性式壓力表選量程原則：3.3.3、壓力測量儀表的選擇和使例題若選用彈簧管壓力表來測量某設(shè)備內(nèi)的壓力，已知被測壓力為（0.7~1）x106Pa，要求測量的絕對誤差不得超過0.02X106Pa，試確定該壓力表的測量范圍及精度等級。可供選用的測量范圍有:0~0.6x106Pa,0~1x106Pa,0~1.6x106Pa,0~2.5x106Pa3.3.3、壓力測量儀表的選擇和使用47例題若選用彈簧管壓力表來測量某設(shè)備內(nèi)的壓力，已知被測壓力為（選擇量程為0~1.6x106Pa的儀表，當壓力變化時，正處于量程的1/3~2/3。解：由題意知3.3.3、壓力測量儀表的選擇和使用要求儀表的允許誤差為所以應(yīng)選1.0級精度的壓力表48解：由題意知3.3.3、壓力測量儀表的選擇和使用要求儀表的允練習(xí)題1.采用彈簧管壓力表測量某容器的壓力，工藝要求其壓力為1.2±0.05Mpa，試選擇合適的壓力表?？晒┻x用的測量范圍有:0~0.6x106Pa,0~1x106Pa,0~1.6x106Pa,0~2.5x106Pa選擇量程為0~2.5x106Pa的儀表，當壓力變化時，正處于量程的1/3~2/3。解：由壓力量程選擇原則可知：壓力上限=（1.25*3/2)Mpa=1.875Mpa49練習(xí)題1.采用彈簧管壓力表測量某容器的壓力，工藝要求其壓力3.3.3、壓力測量儀表的選擇和使用2．壓力表的使用503.3.3、壓力測量儀表的選擇和使用2．壓力表課程小結(jié)壓力測量：了解各類壓力測量的基本工作原理，變送器的構(gòu)成和傳送方式；重點掌握壓力表的量程和精度的選擇使用。了解測量過程，掌握儀表的性能指標。51課程小結(jié)壓力測量：了解測量過程，掌握儀表的性能指標。51控制科學(xué)與工程學(xué)院先進控制技術(shù)研究所ThankYou!52控制科學(xué)與工程學(xué)院先進控制技術(shù)研究所ThankYou!5演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！

第2篇過程自動化裝置第3章過程測量儀表第4章過程控制儀表第5章過程執(zhí)行儀表54第2篇過程自動化裝置第3章過程測量儀第2篇概述過程自動化裝置：是用于對生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位及成份等工藝參數(shù)進行自動測量、控制和執(zhí)行的裝置，也是企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化必不可少的技術(shù)工具。過程自動化裝置分類：按功能分類：測量儀表、控制儀表、執(zhí)行儀表按信號類型分：模擬儀表、數(shù)字儀表按使用能源分類：有氣動儀表和電動儀表55第2篇概述過程自動化裝置：2氣動單元組合儀表：簡稱QDZ儀表

能源：0.14MPa壓縮空氣。信號：

各單元之間以統(tǒng)一的0.02MPa–0.1MPa氣壓標準信號聯(lián)系。特點：

優(yōu)點：QDZ儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、性能穩(wěn)定和本質(zhì)安全等優(yōu)點。

缺點：由于該類儀表體積龐大，信號傳輸慢，不利于遠傳。

按使用能源分類：有氣動儀表和電動儀表。第2篇概述56氣動單元組合儀表：簡稱QDZ儀表按使用能源分類電動單元組合儀表：簡稱DDZ儀表能源：Ⅱ型表采用220VAC交流電源；

Ⅲ型表以24VDC直流電源。

信號：Ⅱ型各單元間以0-10mADC為統(tǒng)一聯(lián)絡(luò)信號，采用電流傳輸、電流接收，四線制接法，現(xiàn)場儀表具有隔爆性能。

Ⅲ型表以4-20mADC為現(xiàn)場傳輸信號，以1-5VDC為控制室聯(lián)絡(luò)信號，采用電流傳輸、電壓接收，兩線制接法。特點：DDZⅢ型儀表具有傳輸距離長，速度快的特點，集成化程度高、易于斷電識別、與計算機的互聯(lián)性好、無擾切換方便和現(xiàn)場儀表具有防爆性能可以構(gòu)成本質(zhì)安全系統(tǒng)等優(yōu)點，在生產(chǎn)過程中大量采用。第2篇概述57電動單元組合儀表：簡稱DDZ儀表第2篇概述4§3-1測量儀表中的基本概念一、測量過程及測量儀表測量就是人們借助于專門工具，通過試驗和對試驗數(shù)據(jù)的分析、計算求得被測量的值的過程?；蛘哒f：測量就是為了取得任一未知參數(shù)值而進行的全部工作。測量過程中常用的測量設(shè)備有:檢測元件、傳感器和變送器。第3章過程測量儀表58§3-1測量儀表中的基本概念第3章過程測量儀表5檢測元件：能夠靈敏地感受被測變量并作出響應(yīng)的元件。傳感器：不但對被測變量敏感，而且具有把對被測變量的響應(yīng)傳送出去的能力。傳感器不只是一般的敏感元件，它的輸出響應(yīng)還必須是易于傳送的物理量，如電壓、電流等。變送器：凡是能輸出標準信號的傳感器就稱為變送器。標準信號是指在物理量的形式和數(shù)值范圍等方面都符合國際標準的信號。例如：4mA-20mA，1-5V的直流電；20kPa-100kPa的空氣壓力?！?-1測量儀表中的基本概念59檢測元件：能夠靈敏地感受被測變量并作出響應(yīng)§3-1測量儀表檢測系統(tǒng)構(gòu)成信息獲取轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號檢出部分）（信號變換部分）（信號分析處理部分）60檢測系統(tǒng)構(gòu)成信息獲取轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號檢出部分）（信號變換智能電子警察監(jiān)測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)舉例61智能電子警察監(jiān)測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)舉例8號檢測系統(tǒng)舉例62號檢測系統(tǒng)舉例9（1）測量范圍(量程)儀表的量程:指檢測裝置能正常工作的被測量范圍。此范圍的最小值和最大值分別稱為測量下限和測量上限。例如，某溫度計刻度表顯示其測量下限和測量上限分別為-15℃和80℃，則量程為-15℃~80℃。§3-1測量儀表中的基本概念二、檢測系統(tǒng)的性能指標63（1）測量范圍(量程)§3-1測量儀表中的基本概念二、檢（2）靈敏度S靈敏度S表征了檢測儀表對被測量變化的靈敏程度。常用儀表的輸出變化量與輸入變化量之比來表示。靈敏度高的儀表在相同輸入信號時會產(chǎn)生較大的輸出。靈敏度實質(zhì)上是一個放大倍數(shù)，它具有可傳遞性；對于多個儀表串聯(lián)構(gòu)成的檢測系統(tǒng)，其總的靈敏度是各個儀表靈敏度之積。

§3-1測量儀表中的基本概念64（2）靈敏度S靈敏度高的儀表在相同輸入信號時會產(chǎn)生較大的輸出靈敏限（分辨率）指引起儀表輸出發(fā)生可見變化的最小輸入量，相當于一個分度值。例如：A質(zhì)量儀表最低能顯示1克，B質(zhì)量儀表最低能顯示0.1克，B儀表的分辨率高。是反映檢測儀表靈敏程度的另一指標。說明了檢測儀表響應(yīng)與分辨輸入量微小變化的能力?！?-1測量儀表中的基本概念65靈敏限（分辨率）§3-1測量儀表中的基本概念12（3）變差（回差）在外界條件不變的情況下，檢測儀表在全量程范圍內(nèi)，對應(yīng)同一被測量的正行程和反行程輸出值間的最大差值稱為變差。

數(shù)值可用同一被測量對應(yīng)的輸出值間的最大差值與檢測儀表的滿度值之比的百分數(shù)表示。

變差的產(chǎn)生原因主要是由于運動部件的摩擦、彈性元件的彈性滯后、制造工藝上的缺陷所帶來的間隙、元件松動等?！?-1測量儀表中的基本概念66（3）變差（回差）變差的產(chǎn)生原因主要是由于運動部（4）線性度(非線性誤差)線性度就是衡量檢測儀表輸出與輸入之間偏離線性程度的一種指標。實際值與理論值之間的絕對誤差的最大值與系統(tǒng)滿度值之比。

為了便于信號間的轉(zhuǎn)換與現(xiàn)實，有利于提高系統(tǒng)準確度，希望系統(tǒng)具有良好的線性特性。

§3-1測量儀表中的基本概念67（4）線性度(非線性誤差)為了便于信號間的轉(zhuǎn)換與現(xiàn)實，有利于（5）準確度

準確度也稱為精度，儀表的準確度通常用誤差的大小來表示。①絕對誤差：為檢測儀表的輸出值x與被測參數(shù)的真值x0之間的代數(shù)差值，即由于真值不能得到，實際上是用約定真值來代替，通常為標準儀表(準確度等級更高的儀表)的測量結(jié)果作為約定真值?！?-1測量儀表中的基本概念68（5）準確度由于真值不能得到，實際上是用約定真值來代替，通②示值相對誤差(相對誤差)儀表的絕對誤差與約定真值比的百分數(shù)，即

相對誤差只能說明不同測量結(jié)果的準確程度，不能用來衡量檢測儀表本身的質(zhì)量。當測量誤差很小時，示值相對誤差近似：§3-1測量儀表中的基本概念69②示值相對誤差(相對誤差)儀表的絕對誤差與約定③引用誤差儀表的絕對誤差與儀表的量程L比的百分數(shù)。即：④最大引用誤差（滿量程相對誤差）儀表的絕對誤差的最大值與儀表的量程L比的百分數(shù)．即§3-1測量儀表中的基本概念70③引用誤差儀表的絕對誤差與儀表的量程L比的百分數(shù)⑤儀表基本誤差標準條件下，儀表在全量程范圍內(nèi)輸出值誤差中絕對值最大者，稱為儀表的基本誤差?！?-1測量儀表中的基本概念儀表基本誤差是表征儀表準確度的一個重要指標，并且儀表的其他誤差定義也以此為基礎(chǔ)。最大引用誤差是儀表基本誤差的主要形式。71⑤儀表基本誤差標準條件下，儀表在全量程范圍內(nèi)輸出值⑥允許誤差：儀表制造廠為保證儀表不超過基本誤差而設(shè)的限值。把這個限值與儀表的量程L比的百分數(shù)稱為儀表的允許誤差。根據(jù)儀表的允許誤差，去掉“±

”號及“%”后的數(shù)值就是儀表的準確度等級。按照國家標準規(guī)定，儀表的準確度可劃分為若干等級，稱準確度等級G。國家統(tǒng)一規(guī)定所劃分的等級有…0.05，0.1，0.25，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0…等。顯然，準確度等級的數(shù)字越小。儀表的準確度就越高，或者說儀表的測量誤差越小?！?-1測量儀表中的基本概念72⑥允許誤差：儀表制造廠為保證儀表不超過基本誤差而設(shè)的限值。把

例某臺測溫儀表，其測量范圍為100℃~600℃，經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)儀表的基本誤差為±6℃，試確定該儀表的精度等級？如果將該儀表的最大引用誤差去掉“±”和“%”號后，其數(shù)值為1.2，由于國家規(guī)定的精度等級中沒有1.2級的儀表，該儀表的最大引用誤差大于1.0級儀表的允許誤差，所以該儀表的精確度等級為1.5級。

解：該儀表的最大引用誤差為:§3-1測量儀表中的基本概念73例某臺測溫儀表，其測量范圍為100℃~600℃，經(jīng)練習(xí)題一臺精度等級為0.5級，量程范圍為500℃~1200℃的電位差計，它的基本誤差是多少？解：它的基本誤差是：3.5℃§3-1測量儀表中的基本概念74練習(xí)題一臺精度等級為0.5級，量程范圍為500℃~1200§3-3壓力測量儀表壓力檢測方法2壓力儀表的選用33概述3175§3-3壓力測量儀表壓力檢測方法2壓力儀表的選用33概述3.3.1概述

工程技術(shù)中所稱的“壓力”，實質(zhì)上就是物理學(xué)中的“壓強”，是指介質(zhì)垂直均勻作用于單位面積上的力。壓力常用字母p表示，其表達式為：p=F/S式中F,S―分別為作用力(N)和作用面積(m2)。單位：壓力的國際單位為“帕斯卡”，簡稱“帕”（Pa）。工程界長期使用許多不同的壓力計量單位。如“工程大氣壓”、“標準大氣壓”、“毫米汞柱”等。763.3.1概述工程技術(shù)中所稱的“壓力”，壓力單位轉(zhuǎn)換對照表77壓力單位轉(zhuǎn)換對照表24工業(yè)生產(chǎn)過程中壓力測量的三種情況：1.絕對壓力pab是指物體實際所承受的全部壓力。2.表壓力pe表壓力是一個相對壓力，它以環(huán)境大氣壓力為參照點。實質(zhì)上是絕對壓力與環(huán)境大氣壓力的差壓。p表壓=p絕對-p大氣在工程實際中，所說的壓力通常是指表壓，即壓力表上的讀數(shù).3.負壓（或真空度）pv在工程中，我們習(xí)慣于把絕對壓力低于環(huán)境大氣壓力的差壓稱為負壓力。是指真空表上的讀數(shù)。p真空=p大氣-p絕對3.3.1概述

78工業(yè)生產(chǎn)過程中壓力測量的三種情況：3.3.1概述表壓負壓Patm79表壓負壓Patm26測量壓力的儀表種類很多，按轉(zhuǎn)換原理可大致分為以下四種：1．液柱式壓力表原理：液柱式壓力表是根據(jù)靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來測量壓力的。這類儀表包括U型管壓力計、單管壓力計、斜管壓力計等。3.3.1概述

80測量壓力的儀表種類很多，按轉(zhuǎn)換原理可大致分為以下四種：3.32．彈性式壓力表原理：彈性式壓力表是根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成元件的位移來測量壓力的。常見的有彈簧管壓力表、波紋管壓力表、膜片（或膜盒）式壓力表。3.3.1概述

812．彈性式壓力表3.3.1概述283.活塞式壓力計原理：活塞式壓力計是利用流體靜力學(xué)中的液壓傳遞原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加砝碼的重量進行壓力測量的。這類測壓儀表的測量精度很高，允許誤差可小到0.05％-0.02%，所以普遍用作標準壓力儀器對其他壓力表或壓力傳感器進行校驗和標定。3.3.1概述

823.活塞式壓力計3.3.1概述294．壓力傳感器和壓力變送器原理：壓力傳感器和壓力變送器是利用物體某些物理特性，通過不同的轉(zhuǎn)換元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成各種電量信號，并根據(jù)這些信號的變化來間接測量壓力。根據(jù)轉(zhuǎn)換元件的不同，壓力傳感器和壓力變送器可分為電阻式、電容式、應(yīng)變式、電感式、壓電式、霍爾片式等多種形式。3.3.1概述

834．壓力傳感器和壓力變送器3.3.1概述一、彈性式壓力表測壓原理：是利用彈性元件在被測壓力作用下產(chǎn)生彈性變形的原理來度量被測壓力的。當彈性元件受壓力作用時會產(chǎn)生變形，于是輸出位移或力；再把位移或力通過一定的元件轉(zhuǎn)換成電量信號。彈性元件的特點：構(gòu)造簡單，價格便宜，測壓范圍寬，被測壓力低至幾帕，高達數(shù)百兆帕都可使用，測量精度也較高，在目前的測壓儀表中占有統(tǒng)治地位。3.3.2壓力檢測方法84一、彈性式壓力表3.3.2壓力檢測方法31一、彈性式壓力表3.3.2壓力檢測方法85一、彈性式壓力表3.3.2壓力檢測方法32單圈彈簧管原理：其截面一般為扁圓形或橢圓形，管子自由端封閉，作為位移輸出端，彈簧管的另一端固定，作為被測壓力的輸入端，當被測壓力從輸入端通入后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下將趨于圓形，因而彎成弧形的彈簧管隨之產(chǎn)生向外挺直的擴張變形。其自由端就從B移到B’。從而將壓力變化轉(zhuǎn)換成位移量，壓力越大，位移量越大。86單圈彈簧管原理：其截面一般為扁圓形或橢圓形，管子自由端封閉，8734波紋管原理：在波紋管中引入壓力時，其自由端產(chǎn)生伸縮變形，可以得到較大的線位移，但壓力—位移特性的線性不如彈簧管。3.3.2壓力檢測方法88波紋管3.3.2壓力檢測方法35膜片：單膜片測壓元件主要用于低壓的測量，一般使用金屬膜片，也有橡膠膜片。膜片式壓力計的優(yōu)點是：可測微壓和粘滯性介質(zhì)壓力。膜片3.3.2壓力檢測方法89膜片：單膜片測壓元件主要用于低壓的測量，一般使用金屬膜片，也二、電容式壓力變送器1、差動平板電容器的工作原理差動平板電容器共有三個極板，其中中間一個電極板為活動電極板，兩端為固定電極板。電容器在初始狀態(tài)下，活動極板正好位于兩固定電極板的中間。3.3.2壓力檢測方法每個電容的容量為:90二、電容式壓力變送器差動平板電容器共有三個極板，其中中間一個當受到外界作用，使中間的活動電極板產(chǎn)生一個微小的位移后：3.3.2壓力檢測方法其兩個電容的差值為d0原理：電容變化量和活動極板的位移成正比。91當受到外界作用，使中間的活動電極板產(chǎn)生一個微小的位移后：32、電容式差壓變送器：由電容差壓傳感器和轉(zhuǎn)換單元兩大部分組成2、3-不銹鋼基座1、4-紋波隔離膜片5、-玻璃層6、-金屬薄膜（固定）7、-測量膜片（活動）3.3.2壓力檢測方法922、電容式差壓變送器：由電容差壓傳感器和轉(zhuǎn)換單元兩大部分組成三、擴散硅壓力變送器擴散硅壓力變送器屬應(yīng)變式壓力變送器。電阻應(yīng)變原理：當電阻體在外力作用下，產(chǎn)生機械變形時，其電阻值也將隨之發(fā)生變化。這種現(xiàn)象稱之為電阻應(yīng)變效應(yīng)。通過對電阻變化量的檢測，即可得知其受力情況。擴散硅壓力變送器檢測部件的原理結(jié)構(gòu)如圖所示。3.3.2壓力檢測方法93三、擴散硅壓力變送器3.3.2壓力檢測方法40硅杯膜片上按特定方