第一章-过程检测技术基础PPT课件.ppt

本章主要介绍检测技术的基本概念、测量中误差的处理方法。化学工业出版社1第一节 过程检测的基本概念一、检测：什么是检测：门捷列也夫：检测是认识自然界的主要手段 西门子：检测就是去认识 从信息论角度：检测就是信息获取 所以检测是人类日常生活、科学研究、工农业 生产、军事等领域必不可少的过程 举例：人通过感觉器官获取信息，认识世界 自动控制系统中的检测，反弹导导弹系统 2检测的定义：在生产、科研、生活等各个领域，为及时获得所关心的有关信息，利用各种物理、化学等效应，选择合适的方法与装置，将有关信息通过检查与测量的方法，赋予定性或定量结果的过程称为检测。例：曹冲称象方法：比较法；装置：船、石头、小秤；检查、测量，从而得到：定性、定量 的结果。3检测的两个过程：能量形式的一次或多次转换过程被测变量与其相应的测量单位进行比较一次敏感元件变换传输处理显示装置测量电路被测被测变量变量第一过程第二过程4二、检测系统与检测仪表1.检测系统由若干个检测仪表实现一个或多个参数的测量敏感元件1敏感元件2敏感元件n.信号变换处理显示装置5检测系统包括被测对象级检测的全过程。检测元件和显示装置使必需的，其他部分视具体结构而定。检测元件显示装置光纤温度传感器 62.检测仪表开环结构仪表K1K2K3Knyx 闭环结构仪表K0K yxxsxxf7三、检测仪表的基本性能精度相对百分误差精度：用仪表的相对百分误差来衡量 绝对误差测量范围例：某人分别在三个小贩处购买了100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现分别缺少了1kg、0.5kg、0.3kg，但他对卖巧克力的小贩意见最大，是何原因？8仪表的精确度等级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。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把仪表允许的最大相对百分误差去掉“”号和号和“”号，便可以用来确定仪表的精度等级。号，便可以用来确定仪表的精度等级。目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有：目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有：0.0050.005，0.020.02，0.050.05，0.10.1，0.20.2，0.40.4，0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.52.5，4.04.0等。等。所谓的所谓的0.50.5级仪表，表示该仪表允许的最大相对百分误差为级仪表，表示该仪表允许的最大相对百分误差为0.50.5，以此类推。，以此类推。精度等级一般用一定的符号形式表示在仪表面板上：精度等级一般用一定的符号形式表示在仪表面板上：1.51.0仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。精度等级数值越小，表示仪表的精确度越高。精度等级数值越小，表示仪表的精确度越高。精度等级数值小于等于精度等级数值小于等于0.050.05的仪表通常用来作为标准表，而工业用表的精度等级的仪表通常用来作为标准表，而工业用表的精度等级数值一般大于等于数值一般大于等于0.50.5。9仪表的精确度等级仪表的精确度等级例例1 1：某压力变送器测量范围为：某压力变送器测量范围为0 0400kPa400kPa，在校验该变送器时测得的最大绝对，在校验该变送器时测得的最大绝对误差为误差为5kPa5kPa，请确定该仪表的精度等级。，请确定该仪表的精度等级。解：先求最大相对百分误差解：先求最大相对百分误差去掉去掉 和和%为为1.251.25，因此该变送器精度等级为，因此该变送器精度等级为1.51.5级级 例例2 2：根据工艺要求选择一测量范围为：根据工艺要求选择一测量范围为040m040m3 3/h/h的流量计，要求测量误差不超的流量计，要求测量误差不超过过 0.5 m0.5 m3 3/h/h，请确定该仪表的精度等级。，请确定该仪表的精度等级。解：同样，先求最大相对百分误差解：同样，先求最大相对百分误差因此该流量计必须选择因此该流量计必须选择1.01.0级的流量计级的流量计 结论：结论：工艺要求得允许误差工艺要求得允许误差 仪表的允许误差仪表的允许误差 校验所得到的相对百分误差校验所得到的相对百分误差 10仪表的精确度等级仪表的精确度等级例例3 3：某被测温度信号在：某被测温度信号在7070左右波动，工艺要求测量误差不超过左右波动，工艺要求测量误差不超过1 1，现有两，现有两台温度测量仪表，精度等级均为台温度测量仪表，精度等级均为0.50.5级，其中一台仪表的测量范围是级，其中一台仪表的测量范围是0 0100100，另一台仪表的测量范围是，另一台仪表的测量范围是0 0200200，试问这两台仪表能否满足上，试问这两台仪表能否满足上述测量要求。述测量要求。解：由题意可知，被测温度的允许最大绝对误差为：解：由题意可知，被测温度的允许最大绝对误差为：|maxmax|70701 10.70.7 测量范围为测量范围为0 0100100的仪表的最大允许绝对误差为：的仪表的最大允许绝对误差为：|maxmax|1 11001000.50.50.50.5 测量范围为测量范围为0 0200200的仪表的最大允许绝对误差为：的仪表的最大允许绝对误差为：|maxmax|2 22002000.50.51.01.0 根据上述计算，虽然两台仪表的精度等级均为根据上述计算，虽然两台仪表的精度等级均为0.50.5级，但只有测量范围是级，但只有测量范围是0 0100100的温度测量仪表才满足本题的测量要求。的温度测量仪表才满足本题的测量要求。11回差（变差）检测装置或元件的储能效应（如弹性变形、磁滞等）、游隙等，使得检测系统在相同的测量条件下实际上升曲线和下降曲线出现不重合的情况，对于同一输入量所得的两个输出量存在的差值。输入输入输出输出0下降曲线下降曲线上升曲线上升曲线12非线性误差又称线性度，是指检测系统实际特性曲线与拟合直线（也称理论直线）之间的最大偏差与检测系统量程的百分比。灵敏度和灵敏限灵敏度指在稳态下输出变化值与输入变化值之比13灵敏限：引起仪表可见变化的被测量的最小变化值14动态误差时间常数传递滞后时间（纯滞后）T输入输出0.6321t15第二节 误差的产生及分类按误差出现的规律分类 系统误差 系统误差也称装置误差，它反映了测量值偏离真值的程度（准确度）。凡误差的数值固定或按一定规律变化者，均属于系统误差。系统误差是有规律性的，因此可以通过实验的方法或引入修正值的方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件予以消除。夏天摆钟变慢的原因是什么？16 随机误差 随机误差也称偶然误差，它反映了测量值离散性的大小（精密度）。随机误差是测量过程中许多独立的、微小的、偶然的因素引起的综合结果。在同一条件下，多次测量同一被测量，有时会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正、负以不可预见的方式变化。例如：测粉笔的长度或直径长度相对测量值17粗大误差 就数值大小而言，粗大误差明显超过正常条件下的误差。当发现粗大误差时，应予以剔除。18按误差本身因次分类：绝对误差相对误差绝对误差=测量值真值仪表指示值的绝对误差与被测量的真值的比值相对百分误差实际相对误差标称相对误差19按使用的工作条件分类 基本误差附加误差按误差的特性分类 静态误差动态误差误差产生原因系统误差环境误差人员误差20