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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 过程检测技术根底,1.1 测量的概念,1.1.1 测量的定义,测量就是用实验的方法，借助专门仪器或设备把被测量物理量X与同性质的单位标准量V进展比较，从而确定被测量数值Xm的过程。测量结果即是测量单位V与倍数值Xm的乘积。即：,一般指示型测量仪表，都必须利用某些物理、化学效应，将被测量转换为便于比较的信号形式如指针位移，并把单位标准量转换成标尺刻度，指针位置对应的刻度值就是包含单位标准量的倍数，即为测量值。,测量过程的实质：是将被测量与表达测量单位的标准量比较，对被测参数信号形式转换的过程。,1.1.2 测量方法,1、按测量敏感元件是否与被测介质接触分：接触测量、非接触式测量；,2、按被测变量的变化速度分：静态测量、动态测量；,3、按比较方式分：直接测量、间接测量；,4、按测量原理分：偏差法、零位法、微差法测量；,5、按检测系统的构造分：开环式测量、闭环测量,1.2 测量误差及处理,误差：是被测参数的测量值与客观真实值之差。,真实值：是一个理想的概念，真实值往往是不可知的。实际测量过程中，一般是把以下值作为真实值。,1约定真值：国际公认的某些基准量长度、质量、时间等。,2相对真值：用标准仪表的指示值作为真实值。,3理论真值：理论设计和理论公式的表达值。,3引用误差,为仪表的量程。,2相对误差,1.2.1 测量误差的形式,1绝对误差,为满度误差，,e,max,为允许最大绝对误差。,1.2.2 测量误差的分类,1、按误差的测量条件分类：,1、根本误差：是仪表在额定工作条件下工作时仪表本身产生的误差。,2、附加误差：是当仪表偏离规定工作条件时所产生的新误差。,2、按误差产生的原因分类：,1系统误差：是在一样测量条件下，屡次测量同一被测量时，测量结果的误差大小与符号均保持不变或按某一确定规律变化的误差。,原因：由于仪表使用不当或测量时外界条件变化等原因所引起的。,抑制：可通过对测量结果进展修正而消除。,2随机误差：是在一样测量条件下，对参数进展重复测量时，以不可预计的形式变化的误差。,原因：是由许多微小变化的复杂因素共同作用的结果。,抑制：可采取屡次测量求平均值的方法减小随机误差。,3粗大误差：是测量结果显著偏离被测值的误差。,原因:主要是人为因素造成的。,抑制：带有这类误差的测量结果毫无意义，应予以剔除。,1.2.3 测量误差的分析与处理,测量分析：先剔除粗大误差，后修正系统误差，再分析随机误差。,1系统误差的分析与处理,特性：具有确定性、重现性和修正性。,系统误差处理：,1合理选择测量方法，校验检测仪表，保证仪表的测量条件，防止产生系统误差。,2采用交换法、代替法、补偿法等消除或减小系统误差。,3通过机械调零、人工修正、增加自动补偿环节等措施消除系统误差。,2随机误差分析与处理,特性：具有对称性、有界性和抵偿性。,随机误差对测量结果的影响可以用标准误差表示,：,有限测量次数情况下标准误差一般表示为,：,式中 n测量次数趋于无限；,eai=Xi-Xt第i次测量产生的误差,Xi第i次测量值；,Xt真实值,标准误差反映测量结果的分散程度：,图1.2 值的影响,置信区间：随机误差出现的区间K,置信概率：置信区间测量值出现的概率。,取置信区间为2时置信概率为95.45%，取置信区间为3时置信概率为99.97%。,3粗大误差分析与处理,莱伊特判定准那么：,的误差为粗大误差，必须剔除。,4检测系统的误差确定,多个环节或仪表组成的检测系统中，用各环节误差的标准误差来估计系统的总误差，即,1.3 检测仪表的组成与分类,1.3.1 检测仪表的根本组成,1检测仪表的根本组成,1检测局部:直接感受被测变量，并将其转换为便于测量传送的位移、电量或其它形式的信号。,2转换局部:对测量信号进展转换、放大或其它处理，如温度、压力补偿、线性校正、参数计算等处理。,传感器：是指能输出远传信号的检测、转换仪表。主要用于将检测敏感元件输出转换成电气信号。,变送器：是指输出标准信号的传感器。,3显示局部 将测量结果以指针、记录笔、计数器、数码管、CRT及LCD屏以模拟、数字、曲线、图形等方式指示、记录下来。,2检测仪表的构造形式,1开环式构造：,特点：简单、直观，性能不高。,2闭环式构造：,特点：消除了转换、显示环节干扰的影响。性能较高。,1.3.2 检测仪表的分类,1按被测参数分类：化工、电工、机械量检测仪表。,2按指示方式分类：指示型、记录型、远传型仪表等。,4按敏感元件与介质的联系分类：接触式、非接触式检测仪表。,5按仪表的组合方式分类：基地式、单元组合仪表。,基地式仪表：集测量、显示、调节各局部功能于一体，单独构成一个固定的控制系统。,单元组合式仪表：将检测变送、控制、显示等功能制成各自独立的仪表单元，各单元间用统一的输入输出信号相联系，可以根据实际需要选择某些单元进展适当的组合、搭配，组成各种测量系统或控制系统。,1.4 检测仪表的性能指标,1.4.1 准确度,1准确度,反映仪表在规定使用条件下，测量结果准确程度。,e,max,允许最大绝对误差；,2精度等级,用精度等级来划分仪表精度值。,括号内等级必要时采用。,1.4.2 线性度,线性度是仪表特性曲线逼近直线特性的程度。,e,lmax,仪表特性曲线与理想直线特性间的最大偏差。,1.4.3 灵敏度及分辨率,1灵敏度,反映仪表示值对被测量变化的幅值敏感程度。,X,被测参数改变量；,Y,仪表输出变化量。,仪表的性能主要取决于仪表的根本误差，如果单纯提高灵敏度无法提高准确性，会出现虚假的高精度。因此，仪表标尺刻度上的最小分格值emax。,2分辨率,分辨率：是指仪表能够检测出被测量最小变化的能力。在检测仪表的刻度始点处的分辨率称为灵敏限。,分辨力：表示数字式仪表灵敏度的大小。是指仪表在最低量程上最末一位数字改变一个字所表示的物理量。,1.4.4 变差,在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对同一变量进展正、反行程被测参数由小到大和由大到小测量时，仪表指示值之间的差值，称为变差又称回差。,图1.6 检测仪表的变差,e,hmax,仪表的正、反行程指示值最大偏差值,原因：传动机构的间隙，运动部件的摩擦，弹性元件的弹性滞后的影响等。,1.4.5 可靠性,衡量仪表可靠性的指标是有效率，定义为：,t,u 平均无故障工作时间；,t,f 平均修复时间。,1.4.6 动态特性,反映了仪表对测量值的速度敏感性能。,图1.7 仪表的动态特性,对于欠阻尼特性，仪表的动态特性用上升时间t,rs,、稳定时间t,st,及过冲量y,os,表示。图中，A一般为5%或10%，B一般为90%或95%，C一般为2%5%。,
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