【2017年整理】常规测量仪表原理及调试.docx

常规测量仪表原理及调试 过程控制的发展概况 20世纪60年代： 过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。 自动化仪表：单元组合仪表（气动Ⅱ型和电动Ⅱ型）成为主流产品 20世纪70～80年代： 微型计算机的出现及应用都促使控制系统发展。 过程控制系统：最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、模糊控制 自动化仪表：气动Ⅲ型和电动Ⅲ型，以微处理器为主要构成单元的智能控制装置。集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器 (PLC) 、工业PC机、和数字控制器等，已成为控制装置的主流。 集散控制系统实现了控制分散、危险分散，操作监测和管理集中。 20世纪90年代至今： 过程控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过程控制的发展方向。 自动化仪表：总线控制系统的出现，引起过程控制系统体系结构和功能结构上的重大变革。现场仪表的数字化和智能化，形成了真正意义上的全数字过程控制系统。各种智能仪表、变送器、无纸纪录仪、 人工智能、神经网络控制。 我们首先学习误差，通过误差来判定仪表是否可以使用。 测量过程与误差 检测过程的实质在于被测参数都要经过能量形式的一次或多次转换，最后得到便于测量的信号形式，然后与相应的测量单位进行比较，由指针位移或数字形式显示出来。 误差测量值和真实值之间的差值 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。 按误差数值表示的方法，误差可分为绝对误差、相对误差、引用误差。按误差出现的规律，误差可分为系统误差、随机误差、疏忽误差。按仪表使用条件来分，误差可分为基本误差、附加误差。 （1）系统误差 在同一测量条件下，对同一被测参数进行多次重复测量时，误差的大小和符号保持不变或按定规律变化。特点：有一定规律的，一般可通过实验或分析的方法找出其规律和影响因素，引入相应的校正补偿措施，便可以消除或大大减小。 误差产生的原因：系统误差主要是由于检测仪表本身的不完善、检测中使用仪表的方法不正确以及测者固有的不良习惯等引起的。 （2）疏忽误差 明显地歪曲测量结果的误差，又称粗差。 特点：无任何规律可循。 误差产生的原因：引起的原因主要是由于操作者的粗心（如读错、算错数据等）、不正确操作、实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙测试等原因所造成的。 （3）随机误差 在相同条件下多次重复测量同一量时，误差的大小、符号均为无规律变化，又称偶然误差。特点：变化难以预测，无法修正。 误差产生的原因：随机误差主要是由于测量过程中某种尚未认识的或无法控制的各种随机因素（如空扰动、噪声扰动、电磁场等）所引起的综合结果。 随机误差在多次测量的总体上服从一定统计规律，可利用概率论和数理统计的方法来估计其影响。 真值是一个变量本身所具有的真实值。或者可以理解为没有误差的值。 约定真值是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。实际测量中，以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。 相对真值是当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3~1/20时，可以认为高一级的标准器或仪表的示值为低一级的相对真值。 绝对误差是测量结果与真值之差，即 绝对误差=测量值-真值 相对误差是绝对误差与被测量值之比，常用绝对误差与仪表示值之比，以百分数表示，即 相对误差=绝对误差仪表示值X100% 引用误差是绝对误差与量程之比，以百分数表示，即 引用误差=绝对误差量程X100% 仪表的精度等级是根据引用误差来划分的。 精度 检测仪表的精度反映测量值接近真实值的准确程度，一般用一系列误差来衡量。 绝对误差是指仪表指示值与被测参数真值之间的差值，即 精度等级 按仪表工业规定，去掉最大引用误差的“±”号和“%”号，称为仪表的精度等级，目前已系列化。只能从下列数系中选取最接近的合适数值作为精度等级，即0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。 例1 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。 解 这两台仪表的最大引用误差分别为 去掉最大引用误差的“%”号，其数值分别为2和1，由于国家规定的精度等级中没有2级仪表，同时该仪表的误差超过了1级仪表所允许的最大误差，所以这台仪表的精度等级为2.5级，而另一台仪表的精度等级正好为1级。由此可见，两台测量范围不同的仪表，即使它们的绝对误差相等，它们的精度等级也不相同，测量范围大的