【正文】 度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測量和自動(dòng)控制 不能測高溫，需注意環(huán)境溫度的影響 非接 觸式 測溫 儀表 輻射式 輻射式 光學(xué)式 比色式 400 ～ 2022 700 ～ 3200 900 ～ 1700 測溫時(shí)，不破壞被測溫度場 低溫段測量不準(zhǔn)，環(huán)境條件會(huì)影響測溫準(zhǔn)確度 紅外線 光電探測 熱電探測 0 ～ 3500 200 ～ 2022 測溫范圍大，適于測溫度分布 ,不破壞被測溫度場，響應(yīng)快 易受外界干擾，標(biāo)定困難 表 33 常用溫度計(jì)的種類及優(yōu)缺點(diǎn) — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 熱膨脹式溫度計(jì) 利用物體熱脹冷縮的性質(zhì)制成，是最簡單的測溫儀器。 在測量氣體介質(zhì)時(shí) ， 如果差壓變送器只能安裝在取樣口之下時(shí) ， 必須加裝如圖 (b)所致的貯液罐和排放閥 ， 克服因滯留液對測量精度產(chǎn)生影響 。 如圖 (a)、 (b) (a) (b) ? 測量高壓流體介質(zhì)的壓力時(shí) ， 安裝時(shí)壓力儀表表殼應(yīng)朝向墻壁或者無人通過之處 ， 以防發(fā)生以外 。 被測參數(shù)的正常值一般要求工作在儀表量程 1/3~2/3為宜。 ? 壓電式壓力計(jì)特點(diǎn)： ?優(yōu)點(diǎn)：尺寸小、重量輕、工作可靠、測量頻率范圍寬。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 將霍爾元件與彈簧管配合 ， 就組成了霍爾片式彈簧管壓力傳感器 ， 如圖 310所示 。 中心角改變量和所加壓力有如下關(guān)系： 222220)1(1 ?? ??? ? ??????? abbhREP式中 ,θ 0:中心角的初始角； Δθ :中心角的改變量； R:圓弧的外半徑； h:管壁厚度； a、 b:橢圓形截面的長 、 短半軸 。 圖 35 彈性元件示意圖 彈簧管式彈性元件 如圖 (a)和 (b)所示， 波紋管式彈性元件 如圖 (e)所示， 薄膜式彈性元件 如圖 (c)和 (d)所示。 它根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測量。 物性型（固態(tài)）傳感器 包括半導(dǎo)體、電介質(zhì)和強(qiáng)滋體三類。希望其輸出量盡可能快速準(zhǔn)確地跟隨被測量的變化。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 傳感器分類 (3)按能量的關(guān)系分類 兩大類 可分為有源傳感器和無源傳感器。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 傳感器的基本概念及組成 ? 敏感元件：能直接感受、獲取被測量并能輸出與被測量有確定函數(shù)關(guān)系的其他物理量的元件。 ?溫漂：由于溫度變化而產(chǎn)生的漂移稱溫漂。 儀表的精度等級(jí)一般可用不同的符號(hào)形式標(biāo)志在儀表面板上 。 因此 ， 常說的 “ 絕對誤差 ” 指的是絕對誤差中的最大值 Δmax。 vi中無一數(shù)值的絕對值 Kσ ，因而剩余的 11個(gè)數(shù)中無壞值。 ?按上述準(zhǔn)則剔除壞值 xk后，應(yīng)重新計(jì)算剔除壞值后的標(biāo)準(zhǔn)誤差。 ?產(chǎn)生原因： ?測量工具不準(zhǔn)確或安裝調(diào)整不正確； ?測試人員的分辨能力或固有的讀數(shù)習(xí)慣； ?測量方法的理論依據(jù)有缺陷或采用了近似公式，等 ?處理方法： — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 測量誤差及分類 (2)隨機(jī)誤差（偶然誤差） ?定義： 在相同條件下多次測量同一被測量值的過程中所出現(xiàn)的、絕對值和符號(hào)都以不可預(yù)計(jì)的方式變化的誤差。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 測量的基本概念 ?③ 靈敏性：較小的輸入量便可得到較大的輸出信號(hào)。通常工程技術(shù)中采用 ? 不等精度測量法 ? 在測量過程中，測量環(huán)境條件有部分不相同或全部不相同，所得測量結(jié)果的可靠程度不同，這種方法稱為不等精度測量法。在這一過程中，借助于專門的設(shè)備，通過實(shí)驗(yàn)方法，求出被測未知量的數(shù)值。 ?非接觸測量：儀表的任何部分均不與被測對象接觸。 ?對變迭器的要求是：能正確穩(wěn)定地傳輸、放大和轉(zhuǎn)換信號(hào)，且受外界其他因素的干擾影響小，變換信號(hào)的誤差小。 ?處理方法：隨機(jī)誤差服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可以利用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來估計(jì)其影響。 ?特點(diǎn)：簡單，可用作粗大誤差的近似判斷。算得 n＝ 11， 剩余誤差 Vi＝ ,， ， ， ， ， ， ， , ， σ = 選 a為 ，由表 3— 2可得，當(dāng) n＝ 12時(shí)， g(n, a)＝ ， [g(n, a)]σ =, vi中無一數(shù)值的絕對值 [g(n, a)]σ ，剩余的 11個(gè)數(shù)中無壞值。 ”號(hào)及 “ ％ ” 號(hào) ， 便可以用來確定儀表的精確度等級(jí) 。 ? 靜態(tài)特性：處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，儀表的輸出與輸入之間的關(guān)系稱為靜態(tài)特性。 ? 漂移產(chǎn)生原因：儀表彈性元件的失效、電子元件的老化等 (5)重復(fù)性 ? 重復(fù)性：指在同一工作條件下，對同一輸入值按同一方向連續(xù)多次測量時(shí)，所得輸出值之間的相互一致程度。 當(dāng)敏感元件的輸出是非電量時(shí)，轉(zhuǎn)換元件就成為傳感器不可缺少的重要組成部分。 如壓電式、熱電式、電磁式等。 ?動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)：主要有：響應(yīng)時(shí)間、頻率響應(yīng)范圍等 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 傳感器特性及標(biāo)定 ?響應(yīng)時(shí)間： ?階躍輸入時(shí)，輸出從它的初始值第一次 (在過沖之前或無過沖 )到達(dá)最終值的規(guī)定范圍時(shí)所需時(shí)間。 如：單晶硅、多晶硅壓力傳感器。 它是通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進(jìn)行測量的儀表。 彈性滯后和彈性后效與 其材料特性有關(guān)，同時(shí) 產(chǎn)生，是造成儀表誤差 的主要因素。 彈性式壓力計(jì) — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 彈性式壓力計(jì) 電接點(diǎn)信號(hào)壓力表 1， 4 — 靜觸點(diǎn)； 2 — 動(dòng)觸點(diǎn)； 3 — 綠燈； 5 — 紅燈 壓力表指針上有動(dòng)觸點(diǎn) 2， 表盤上另有兩根可調(diào)節(jié)指針 ， 上面分別有靜觸點(diǎn) 1和 4。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 應(yīng)變片式壓力傳感器 利用電阻應(yīng)變原理構(gòu)成 。該電荷的大小與受到的壓力成正比，而與石英晶體的尺寸沒有關(guān)系。 例：有一壓力容器在正常工作時(shí)壓力范圍為 ～ ， 要求使用彈簧管壓力表進(jìn)行檢測 ， 并使測量誤差不大于被測壓力的 177。 45176。 為了防止差壓計(jì)單向受很大的靜壓力 ， 必須正確使用平衡閥 。 ?缺點(diǎn)：易碎、不便于自動(dòng)記錄和信號(hào)遠(yuǎn)傳。 ?溫度檢測方法 ?利用物體的熱膨脹來測溫； ?利用導(dǎo)體 (半導(dǎo)體 )的熱電效應(yīng)來測溫； ?利用電阻隨溫度變化而變化的特性來測溫； ?利用物體表面輻射與其溫度的關(guān)系來測溫。 引壓管內(nèi)徑與引壓管長度 引壓管內(nèi)徑 引壓管 mm 長度 m 被測介質(zhì) ＜ ～ ～ 9 水、水蒸氣、干氣體 7～ 9 10 13 濕氣體 13 13 13 低中粘度油品 13 19 25 臟液體 25 25 33 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 在測量液體介質(zhì)時(shí) ， 變送器只能安裝在取樣口之上時(shí) ， 在引壓管的管路中應(yīng)有排氣裝置 ， 如圖 (a)所示 ， 這樣 ， 即使有少量氣泡 ， 也不會(huì)對測量精度造成影響 。 一般情況下 ， 安裝高度應(yīng)與人的視線齊平 ， 對于高壓壓力儀表 ， 其安裝高度應(yīng)高于一般人的頭部 ? 測量 液體 或蒸汽介質(zhì)壓力時(shí) ， 應(yīng)避免液柱產(chǎn)生的誤差 ， 壓力儀表應(yīng)安裝在與取壓口同一水平的位置上 ， 否則必須對壓力儀表的示值進(jìn)行修正 ? 導(dǎo)壓管 粗細(xì)合適 ， 一般為 6～ 10mm， 長度盡可能短 ， 以防引起測量遲緩 ? 壓力儀表與取壓口之間應(yīng) 安裝切斷閥 ， 以便維修 (1) 一般壓力測量儀表的安裝 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? (2)測量特殊介質(zhì)時(shí)的壓力測量儀表安裝 ? 測量高溫 （ 60℃ 以上 ） 流體介質(zhì)的壓力時(shí) ， 為防止熱介質(zhì)與彈性元件直接接觸 ， 壓力儀表之前應(yīng)加裝 U形管或盤旋管等形式的冷凝器 ，避免因溫度變化對測量精度和彈性元件產(chǎn)生的影響 。 在選用儀表量程時(shí) ， 應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)程或者標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值 。其特點(diǎn)：壓電特性隨溫度的變化比較小，機(jī)械強(qiáng)度高，絕緣。 導(dǎo)體也有霍爾效應(yīng) ， 不過它們的霍爾電勢遠(yuǎn)比半導(dǎo)體的霍爾電勢小得多 。 被測壓力介質(zhì)從開口端進(jìn)入并充滿彈簧管的整個(gè)內(nèi)腔 ， 由于彈簧管的非圓橫截面 ， 使它有變成圓形并伴有伸直的趨勢而產(chǎn)生力矩 ， 其結(jié)果使彈簧管的自由端產(chǎn)生位移 ， 同時(shí)改變其中心角 。當(dāng)測壓范圍不同時(shí)，所用的彈性元件也不一樣。 圖 34 絕對壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 概述 測量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為四類。特點(diǎn)：原理明確，受環(huán)境影響小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積偏大、價(jià)格偏高。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 傳感器特性及標(biāo)定 ② 動(dòng)態(tài)特性：傳感器對隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。 優(yōu)點(diǎn)：能比較清楚地說明傳感器的轉(zhuǎn)換原理；分類少；有利于對傳感器的深入研究分析與設(shè)計(jì)。一般說來，敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測量電路與其他輔助部件組成，如圖 3— 4所示。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 靜態(tài)性能指標(biāo) 漂移 (4)漂移 ?漂移是指輸入量不變時(shí)，經(jīng)過一定的時(shí)間后輸出量產(chǎn)生的變化。 ， 常用來作為標(biāo)準(zhǔn)表；工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表 ， 其精度大多在 。 但是 ， 儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同 。算得 n=11, 剩余誤差 Vi＝ ， ， ， ， ， ， ， ， , ， 由表 31可查得，當(dāng) n＝ 11時(shí)， K＝ ， Kσ =。 ? ? ???????? ?????niinniin Vnxxn12121111 l i ml i m?xx ii ??V???nx1iix— 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 粗大誤差的檢驗(yàn)與剔除 (1)拉依達(dá)準(zhǔn)則 (3σ 準(zhǔn)則 ) 對某一測量值 xk(1＜ k＜ n) 的剩余誤差 Vk， 如果： 則該測量值存在粗大誤差。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 測量誤差及分類 分類：按其性質(zhì)可分為 系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差 (1)系統(tǒng)誤差 ?定義：在相同條件下，多次測量同一被測量值的過程中出現(xiàn)的、絕對值和符號(hào)或者保持不變，或者在條件變化時(shí)按某一規(guī)律變化的誤差。 ?②穩(wěn)定性 函數(shù)關(guān)系不隨時(shí)間和溫度而變化，受其他因素的影響小，能準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)。 ? 等精度測量所獲得的測量結(jié)果，其可靠程度是相同的。即測量就是為取得任一未知參數(shù)而做的全部工作。 ?過程檢測多數(shù)采用接觸測量法。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 測量的基本概念 (3)顯示件 (顯示器 ) ?作用：顯示被測量數(shù)值的大小。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 測量誤差及分類 (3)粗大誤差（疏失誤差） ?定義：明顯地歪曲測量結(jié)果的誤差稱為粗大誤差。 ?3??? xkk xV— 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 粗大誤差的檢驗(yàn)與剔除 (2)肖維奈 (Chauve)準(zhǔn)則 在一系列等精度測量數(shù)據(jù) 中， 若： 則： xb可判別為可疑值或壞值剔除。 3 8. 5 83x 121?? ??i ix— 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 儀器儀表的主要性能指標(biāo) ? 儀表的性能指標(biāo)很多，主要有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及使用三方面 ?技術(shù)方面：誤差、精度等級(jí)、靈敏度、變差、量程、響應(yīng)時(shí)間、漂移等。 目前常用的精確度等級(jí)有 ， ， ， ， ， ， ， ， ， 。 ? 動(dòng)態(tài)特性：處于非穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，儀表的輸出與輸入之間的關(guān)系稱為靜態(tài)特性。 — 過程裝備及控制系 — 賀鴻 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 ?? 靜態(tài)性能指標(biāo) — 其它 反應(yīng)時(shí)間 反應(yīng)時(shí)間 就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo) 。 例如應(yīng)變式壓力傳感器由彈性膜片和電阻應(yīng)變片組成。 無源傳感器又稱為能量控制型傳感器。 ?考慮振蕩影響時(shí)，可定義為：當(dāng)輸入階躍信號(hào)時(shí)，輸出從它的初始值進(jìn)入最終值的規(guī)定范圍時(shí)所需時(shí)