自动检测技术及仪表控制系统课件(第一章).ppt

1、 过程检测技术及仪表过程检测技术及仪表测控技术与仪器系测控技术与仪器系课程安排课程安排总学时：总学时：48学时学时n讲授讲授-40学时学时n实验实验-8学时学时成绩评定：成绩评定：n平时平时-15%n实验实验-15%n考试考试-70%联系方式联系方式:艾学忠艾学忠n电话：电话：63083113、13843227008nE-mail:13843227008 n办公室：办公室：3-312 是在工艺设备上配备一些自动化装置，是在工艺设备上配备一些自动化装置，用它们来代替操作人员的部分直接劳动，用它们来代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上按照规定的要求自动地进行，即：使生产在不同程度上按照规

2、定的要求自动地进行，即：是使工艺参数保持在是使工艺参数保持在，或者使生产过程按照一定的程序或步骤运行，或者使生产过程按照一定的程序或步骤运行，保证生产过程运行在保证生产过程运行在。了解生产对象的基本特性及其对控制的影响；了解生产对象的基本特性及其对控制的影响；根据工艺要求选择合理的自控方案根据工艺要求选择合理的自控方案；综合考虑工艺与自控双方面的因素，综合考虑工艺与自控双方面的因素，掌握准确的工艺条件和数据掌握准确的工艺条件和数据；了解基本测控参数的测量原理、要求，了解基本测控参数的测量原理、要求，便于确定合适的测控参数、选择合适的测控点等便于确定合适的测控参数、选择合适的测控点等。任何一个工

3、业控制系统都必然要应用任何一个工业控制系统都必然要应用 一定的检测技术和相应的仪表单元，一定的检测技术和相应的仪表单元，完成对各种过程参数的测量，完成对各种过程参数的测量，并实现必要的数据处理；并实现必要的数据处理；则是实现各种控制作用的手段和条件，则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。并通过相应的单元实现对被控变量的调节。检测技术和仪表两部分是紧密相关和相辅相成的，检测技术和仪表两部分是紧密相关和相辅相成的，它们是控制系统的重要基础。它们是控制系统的重要基础。被动检测被动检测主动检测主动检测(在

4、线检测在线检测)质量控制领域质量控制领域故障监测系统故障监测系统动态监测动态监测保证设备和人员安全保证设备和人员安全提高经济效益提高经济效益生产过程：生产过程：“物流物流”控制控制管理管理“信息流信息流”数量数量状态状态趋向趋向检测检测获取信息获取信息分析判断分析判断自动控制自动控制自动化：信息获取、信息转换、信息处理、信息传送、信息执行自动化：信息获取、信息转换、信息处理、信息传送、信息执行检测手段水平决定科学研究的深度和广度检测手段水平决定科学研究的深度和广度理论研究成果离不开必要的检测手段理论研究成果离不开必要的检测手段 家用电器家用电器：数码相机、数码摄像机：数码相机、数码摄像机：自动

5、对焦自动对焦-红外测距传感器红外测距传感器 数字体温计：数字体温计：接触接触-热敏电阻，非接触热敏电阻，非接触-红外传感器红外传感器 自动感应灯：自动感应灯：亮度检测亮度检测-光敏电阻光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：空调、冰箱、电饭煲：温度检测温度检测-热敏电阻热敏电阻 电话、麦克风：电话、麦克风：话音转换话音转换-驻极电容传感器驻极电容传感器 遥控接收：遥控接收：红外检测红外检测-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管 办公商务办公商务：可视对讲、可视电话：可视对讲、可视电话：图像获取图像获取-面阵面阵CCD 扫描仪：扫描仪：文档扫描文档扫描-线阵线阵CCD(电荷耦合器件电荷耦合器件)红

6、外传输数据：红外传输数据：红外检测红外检测-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管 医疗卫生医疗卫生：电子血压计：电子血压计：血压检测血压检测-压力传感器压力传感器 血糖测试仪、胆固醇检测仪血糖测试仪、胆固醇检测仪-离子传感器离子传感器 进料口进料口变送器变送器调节器调节器执行器执行器出料口出料口进料口进料口变送器变送器操作站操作站执行器执行器出料口出料口眼看眼看脑想脑想手动手动脑想脑想眼看眼看手动手动 进料口进料口变送器变送器操作站操作站执行器执行器出料口出料口眼看眼看脑想脑想手动手动 进料口进料口变送器变送器操作站操作站执行器执行器出料口出料口控制器控制器被控对象被控对象测量变送装置

7、测量变送装置+SP执行器执行器420mADC420mADC带控制点流程图带控制点流程图D/AA/D数字信号数字信号控制器控制器被控对象被控对象测量变送装置测量变送装置+SP执行器执行器420mADC420mADC D/AA/D数字信号数字信号控制器控制器被控对象被控对象测量变送装置测量变送装置+SP执行器执行器420mADC420mADC被测被测变量变量显示装置显示装置传感器传感器变送器变送器被测对象被测对象被测量被测量电量电量敏感元件敏感元件传感元件传感元件转换电路转换电路 检测与检测与变送单元变送单元执行单元执行单元显示单元显示单元调节单元调节单元(被测被测)被控被控对象对象操作人员操作人

8、员被测被测变量变量显示装置显示装置传感器传感器变送器变送器被测对象被测对象被测量被测量电量电量敏感元件敏感元件传感元件传感元件转换电路转换电路 检测与检测与变送单元变送单元执行单元执行单元显示单元显示单元调节单元调节单元(被测被测)被控被控对象对象操作人员操作人员 定义：定义：以以控制理论控制理论为主要理论基础，以为主要理论基础，以传感器技传感器技术术、自动化仪表自动化仪表等为主的技术应用领域，完成对等为主的技术应用领域，完成对生产生产过程过程的的自动采集、自动控制自动采集、自动控制功能，即过程控制系统功能，即过程控制系统.过程控制主要针对过程控制主要针对温度、压力、流量、液位（物温度、压力、

9、流量、液位（物位）、成分等参数的控制。位）、成分等参数的控制。它覆盖石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、它覆盖石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、核能等领域。核能等领域。过程控制的任务与目标过程控制的任务与目标 1 1）安全性安全性：整个生产过程中，人身安全和设整个生产过程中，人身安全和设备安全是最重要和最基本的要求。备安全是最重要和最基本的要求。2 2）稳定性：稳定性：系统具有抑制外部干扰，保持生系统具有抑制外部干扰，保持生产过程长期稳定运行。产过程长期稳定运行。3 3）经济性经济性：低成本高效益。低成本高效益。应用理论知识，系统分析和综合，采应用理论知识，系统分析和综合，采用先进的技术手段

10、，实现生产过程控制。用先进的技术手段，实现生产过程控制。过程控制的基本要求：过程控制的基本要求：过程控制的特点过程控制的特点5.5.控制方案的多样性控制方案的多样性 n有单回路、串级、前馈有单回路、串级、前馈-反馈、比值、均匀、反馈、比值、均匀、分程、选择性、时滞、数字和计算机过程控分程、选择性、时滞、数字和计算机过程控制系统等。制系统等。6.6.控制过程属控制过程属慢过程、多半属参量控制慢过程、多半属参量控制 7.7.定值控制是主要控制形式定值控制是主要控制形式 1-11-1典型单回路控制系统典型单回路控制系统液位变送器液位控制器执行器过程控制的组成及术语过程控制的组成及术语一、系统组成一、

11、系统组成LC2 2、系统方块图、系统方块图单回路系统方框图单回路系统方框图主要组成部分主要组成部分 (1)(1)被控对象：被控对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。生产过程中被控制的工艺设备或装置。(2)(2)检测变送单元：检测变送单元：检测量转换为国际统一标准的电信号。检测量转换为国际统一标准的电信号。检测单元：检测单元：完成对所有被控变量的直接测量；完成对所有被控变量的直接测量；变送单元：变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输；完成对被测变量信号的转换和传输；(3)(3)控制器：控制器：实时地对被控系统施加控制作用。实时地对被控系统施加控制作用。调节单元：调节单元：完成调节控制规律的运

12、算完成调节控制规律的运算(4)(4)执行器：执行器：将控制信号进行放大以驱动控制阀。将控制信号进行放大以驱动控制阀。(5)(5)控制阀：控制阀：控制进料量或出料量。有气开式和气关式之别。控制进料量或出料量。有气开式和气关式之别。执行单元：执行单元：控制系统实施控制策略的执行机构控制系统实施控制策略的执行机构 1 1、被控对象被控对象 (简称对象或过程简称对象或过程)2 2、被控变量：被控变量：按照生产过程要求，某些变按照生产过程要求，某些变量应该维持在稳定的变化范围内，如果对其量应该维持在稳定的变化范围内，如果对其施加控制作用，就称其为被控变量。如温度、施加控制作用，就称其为被控变量。如温度、

13、压力、流量、液位、成分等。压力、流量、液位、成分等。二、常用术语二、常用术语 凡是影响被控量的各种作用均叫做凡是影响被控量的各种作用均叫做干扰干扰或或扰动扰动。分内干扰和外干扰。分内干扰和外干扰。(内干扰如原料内干扰如原料成分变化等。成分变化等。)4 4、控制变量、控制变量：即调节介质。如储水槽液位即调节介质。如储水槽液位控制系统的给水量。控制系统的给水量。5 5、测量值：、测量值：被控变量经检测变送后即是测被控变量经检测变送后即是测量值。量值。3 3、干扰、干扰:6 6、给定值、给定值：即被控变量的设定值。：即被控变量的设定值。7 7、偏差值：、偏差值：准确地说，应是被控量的给准确地说，应是

14、被控量的给定值与实际值之差。但能够直接得到的信定值与实际值之差。但能够直接得到的信号是被控量的测量值，故通常把给定值与号是被控量的测量值，故通常把给定值与测量值之差称作为偏差。测量值之差称作为偏差。8 8、调节器输出：、调节器输出：根据偏差值、经一定算根据偏差值、经一定算法得到的输出值。调节器输出亦称法得到的输出值。调节器输出亦称控制作控制作用用。过程控制系统的分类过程控制系统的分类 这是工业生产过程中应用最多的一种过程控制系统。这是工业生产过程中应用最多的一种过程控制系统。在运行时，系统被控量的给定值是不变的。有时根据生在运行时，系统被控量的给定值是不变的。有时根据生产工艺要求，被控量的给定

15、值保持在规定的小范围附近产工艺要求，被控量的给定值保持在规定的小范围附近波动。家用电器中应用定值控制系统的也很多，如电脑波动。家用电器中应用定值控制系统的也很多，如电脑控制的洗衣机、电饭煲等。控制的洗衣机、电饭煲等。二、按设定值形式分类二、按设定值形式分类2 2、随动控制系统、随动控制系统 其给定值按预定的时间程序来变化。其给定值按预定的时间程序来变化。如机械工业中的退火炉的温度控制系统，如机械工业中的退火炉的温度控制系统，其给定值是按升温、保温、逐次降温等其给定值是按升温、保温、逐次降温等程序变化的。程序变化的。三三.按系统的结构特点来分按系统的结构特点来分 n反馈控制系统反馈控制系统 n前

16、馈控制系统前馈控制系统 n复合控制系统（前馈复合控制系统（前馈-反馈控制系统）反馈控制系统）反馈控制系统（闭环控制系统）反馈控制系统（闭环控制系统）n根据系统被控量与给定值的偏差进行工作，根据系统被控量与给定值的偏差进行工作，n偏差值是控制的依据，最后达到减小或消除偏差值是控制的依据，最后达到减小或消除偏差的目的偏差的目的n反馈信号可能有多个，从而可以构成多回路反馈信号可能有多个，从而可以构成多回路控制系统（如串级控制系统）控制系统（如串级控制系统）。前馈控制系统前馈控制系统 n也称为开环控制系统。也称为开环控制系统。n根据扰动量的大小进行工作根据扰动量的大小进行工作n扰动是控制的依据扰动是控

17、制的依据n在实际生产中不能单独采用在实际生产中不能单独采用。复合控制系统（前馈复合控制系统（前馈-反馈控制系统）反馈控制系统）只具备简单测控功能，只具备简单测控功能，各测控点间的信号难以相互沟通，各测控点间的信号难以相互沟通，随着生产规模的扩大和工艺要求的提高，随着生产规模的扩大和工艺要求的提高，操作人员需要掌握多点的运行参数和信息操作人员需要掌握多点的运行参数和信息，需要按多点的运行信息实行操作控制。需要按多点的运行信息实行操作控制。，出现了集中控制室。出现了集中控制室。生产现场各处的参数通过统一的模拟信号生产现场各处的参数通过统一的模拟信号，送往集中控制室，在控制盘上连接。送往集中控制室，

18、在控制盘上连接。电源电源220VAC220VAC 信号信号0 010mADC10mADC 电源电源24VDC24VDC 仪表中含有微处理器，功能强，仪表中含有微处理器，功能强，具备数字信号传输和模拟信号传输两种功能。具备数字信号传输和模拟信号传输两种功能。力平衡型力平衡型 力矩平衡型力矩平衡型 气源气源(140kPa)(140kPa)信号信号(20(20100kPa)100kPa)只具备简单测控功能，信号不远传。只具备简单测控功能，信号不远传。()满足现场总线协议标准的智能仪表。满足现场总线协议标准的智能仪表。基地式系统基地式系统基地式仪表基地式仪表OS：小型机、：小型机、IPCCS：IPC、

19、PLC、智能调节器智能调节器现场仪表：现场仪表：DDZ-III为主为主 将全厂最基础的现场将全厂最基础的现场级仪表和装置均通过级仪表和装置均通过现场总线连接起来，现场总线连接起来，实现全数字化通讯。实现全数字化通讯。现场仪表：总线仪表现场仪表：总线仪表 现场信号根据传输距离或功能现场信号根据传输距离或功能不同连接到现场不同连接到现场I/O设备上，各设备上，各现场现场I/O设备与控制站间通过网设备与控制站间通过网络（现场总线）连接。络（现场总线）连接。现场仪表：现场仪表：DDZ-III、总线仪表、总线仪表 单元组合仪表：单元组合仪表：调、变、执、算调、变、执、算(DDZ-II、III、QDZ)变

20、、执变、执(DDZ-II、III)变、执变、执(DDZ-II、III)工业以太网Ethernet现场总线Profibus多点链路MPI执行器级总线AS-i生产管理计算机2n5431传感器及执行部件智能模块S7-300S7-300S7-200S7-200S7-200S7-200 CENTUM VP是横河电机是横河电机CENTUM系列继系列继CENTUM CS 1000/CENTUM CS3000之后的第之后的第8代产品代产品 不断提高仪器的性能、不断提高仪器的性能、可靠性，扩大应用范围。可靠性，扩大应用范围。开发新型传感器。开发新型传感器。开发传感器的新型敏感元件开发传感器的新型敏感元件 材料和

21、采用新的加工工艺。材料和采用新的加工工艺。微电子技术、微型计算机技术、微电子技术、微型计算机技术、现场总线技术与仪器仪表和现场总线技术与仪器仪表和 传感器的结合，构成新一代传感器的结合，构成新一代 智能化测控系统，使测量精度、智能化测控系统，使测量精度、自动化水平进一步提高。自动化水平进一步提高。研究集成化、多功能和智能化研究集成化、多功能和智能化 传感器或测试系统。传感器或测试系统。仪表的基本概念仪表的基本概念n测量范围、上下限、量程测量范围、上下限、量程n零点迁移、量程迁移零点迁移、量程迁移n灵敏度和分辨率灵敏度和分辨率n误差误差n测量精度等级测量精度等级n滞环、死区和回差滞环、死区和回差

22、n重复性和再现性重复性和再现性n可靠性可靠性n测量范围、上下限测量范围、上下限n每个用于测量的仪表都有测量范围，它每个用于测量的仪表都有测量范围，它是该仪表按规定的精度进行测量的被测是该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。变量的范围。n测量范围的最小值和最大值分别称为测测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限，简称下限和上限。量下限和测量上限，简称下限和上限。测量范围、上下限及量程测量范围、上下限及量程量程范围量程范围n仪表能够测量的最大输入量与最小输入仪表能够测量的最大输入量与最小输入量之间的范围称作仪表的量程范围，简量之间的范围称作仪表的量程范围，简称量程。称量程。n在数值

23、上等于仪表上限值与下限值的代在数值上等于仪表上限值与下限值的代数差之绝对值。数差之绝对值。问：某温度计测量的最低温度为问：某温度计测量的最低温度为-20-20，最高温度为最高温度为100100，它的量程是多少？，它的量程是多少？120给出仪表的测量范围可以知道上、下限及量程；给出仪表的测量范围可以知道上、下限及量程；只知道仪表的量程，不能确定出上下限及测量范围。只知道仪表的量程，不能确定出上下限及测量范围。仪表测量范围的常用表示方法仪表测量范围的常用表示方法n零点和量程零点和量程 n仪表测量范围的常用表示方法是：仪表测量范围的常用表示方法是：给出仪表的零点给出仪表的零点(即测量下限值即测量下限

24、值)及仪表的量及仪表的量程。程。n由前面的分析可知，只要仪表的零点和量程确定由前面的分析可知，只要仪表的零点和量程确定了，其测量范围也就确定了。了，其测量范围也就确定了。零点迁移、量程迁移零点迁移、量程迁移n零点迁移和量程迁移零点迁移和量程迁移n在实际使用中，由于测量要求或测量条件的在实际使用中，由于测量要求或测量条件的变化，需要改变仪表的零点或量程，为此可变化，需要改变仪表的零点或量程，为此可以对仪表进行零点和量程的调整。以对仪表进行零点和量程的调整。n通常将零点的变化称为零点迁移，而量程的通常将零点的变化称为零点迁移，而量程的变化则称为量程迁移。变化则称为量程迁移。n零点迁移的形式：正迁移

25、和负迁移零点迁移的形式：正迁移和负迁移n量程迁移的形式：缩小量程和扩大量程量程迁移的形式：缩小量程和扩大量程2 零点迁移和量程迁移输入(被测量)输出0100%100%零点迁移零点迁移量程迁移-25%由于某些影响量引起的输出量程的变化。75%70%71.4%140%25%如何利用零点迁移和量程迁移时间 t0输出 (V)510153灵敏度灵敏度u在稳定情况下，仪表输出变化量在稳定情况下，仪表输出变化量Y与引起此变化的输与引起此变化的输入量的变化量入量的变化量U之比值，定义为之比值，定义为仪表的灵敏度仪表的灵敏度。u用用S表示，即表示，即 式中，式中，S 仪表灵敏度仪表灵敏度 Y、U 分别为输出与输

26、入变化量分别为输出与输入变化量n量程迁移改变灵敏度；零点迁移不改变灵敏度量程迁移改变灵敏度；零点迁移不改变灵敏度n串联仪表系统，灵敏度具有可传递性。（乘积）串联仪表系统，灵敏度具有可传递性。（乘积）YSU问：某测量范围是问：某测量范围是0100MPa的压力表，其满的压力表，其满量程时指针转角为量程时指针转角为270度，它的灵敏度是多少？度，它的灵敏度是多少？2.7度度/MPa分辨率（灵敏限）分辨率（灵敏限）它表明仪表响应输入量微小变化的能力指它表明仪表响应输入量微小变化的能力指标，即不能引起输出发生变化的最大输入变化标，即不能引起输出发生变化的最大输入变化幅度与量程范围之比的百分数。幅度与量程

27、范围之比的百分数。n仪表能响应和分辨的最小输入量。仪表能响应和分辨的最小输入量。n通常仪表的灵敏度高，分辨率也高。通常仪表的灵敏度高，分辨率也高。4.误差误差测量误差的概念测量误差的概念u测定值与被测量真值之差称为测定值与被测量真值之差称为测量的绝对误差测量的绝对误差，或简称测量误差。或简称测量误差。=x X0 式中，式中，测量误差；测量误差；x 测定值（例如仪表指示值）；测定值（例如仪表指示值）；X0 被测量的真值。被测量的真值。u真值一般无法得到，所以用实际值真值一般无法得到，所以用实际值X代替代替X0。n对于绝对误差，应注意下面几个特点：对于绝对误差，应注意下面几个特点：n绝对误差是有单

28、位的量，其单位与测定值和实际值相同。n绝对误差是有符号的量，其符号表示出测定值与实际值的大小关系。n测定值与被测量实际值之间的偏离程度和方向通过绝对误差来体现。n示值的绝对误差与约定值之比值称为相对误差，其为无示值的绝对误差与约定值之比值称为相对误差，其为无量纲数，以百分数表示。量纲数，以百分数表示。n一般约定值一般约定值m有如下几种取法：有如下几种取法：nm取取测量仪表的指示值测量仪表的指示值x时，时，称为称为标称相对误差标称相对误差；nm取取测量的实际值测量的实际值X时，时，称为称为实际相对误差实际相对误差；nm取取仪表的满刻度值仪表的满刻度值(量程量程)时，时，称为称为引用相对误差引用相

29、对误差。100%m 对于相同的被测量，用绝对误差评定其测量精度的对于相同的被测量，用绝对误差评定其测量精度的高低。但对于不同的被测量，则应采用相对误差来评定高低。但对于不同的被测量，则应采用相对误差来评定。最大引用误差最大引用误差：整个量程范围内的最大绝对误差与量程的比值。整个量程范围内的最大绝对误差与量程的比值。maxmaxQ100%m 最大引用误差与仪表的具体示值无关，可以最大引用误差与仪表的具体示值无关，可以更好地说明仪表测量的准确程度。它是仪表基本更好地说明仪表测量的准确程度。它是仪表基本误差的主要形式，是仪表的主要性能指标之一。误差的主要形式，是仪表的主要性能指标之一。允许误差n仪表

30、出厂时要规定引用误差的允许值，称仪表出厂时要规定引用误差的允许值，称为为允许误差允许误差。n如将允许误差记为如将允许误差记为Q，最大引用误差记为，最大引用误差记为Qmax，那么，那么Q和和Qmax在大小上应该满足什在大小上应该满足什么关系么关系?Qmax Q基本误差和附加误差n任何测量都是与环境条件相关的，这些条件包任何测量都是与环境条件相关的，这些条件包括环境温度、相对湿度、电源电压和安装方式括环境温度、相对湿度、电源电压和安装方式等多方面的因素。等多方面的因素。n仪表严格按照规定的环境条件（即参比工作条仪表严格按照规定的环境条件（即参比工作条件）工作时，此时获得的误差称为件）工作时，此时获

31、得的误差称为基本误差基本误差；如果在非参比工作条件进行测量，还会产生额如果在非参比工作条件进行测量，还会产生额外的误差称为外的误差称为附加误差附加误差。n误差误差=基本误差基本误差+附加误差附加误差5精确度精确度 指根据测量仪表准确度大小所划分的等级或指根据测量仪表准确度大小所划分的等级或级别。允许误差去掉百分号的数值就是级别。允许误差去掉百分号的数值就是准确度等准确度等级级，工程上称为精度等级。，工程上称为精度等级。我国仪表精度等级有：我国仪表精度等级有：0.0050.005、0.020.02、0.050.05、0.10.1、0.20.2、0.350.35、0.40.4、0.50.5、1.0

32、1.0、1.51.5、2.52.5、4.04.0等。等。级数越小，精度（准确度）就越高。级数越小，精度（准确度）就越高。工业检测用仪表多在工业检测用仪表多在0.10.14.04.0级。级。精度等级精度等级0.50.5级：基本误差不超过量程的级：基本误差不超过量程的0.5%0.5%n精度等级的确定过程：输入(被测量)输出0标准输入输出特性曲线实际上升校验曲线实际下降校验曲线误差上限误差下限基本误差限6.滞环、死区、回差滞环、死区、回差 滞环：滞环：仪表内部某些元件具有储能效仪表内部某些元件具有储能效应，其作用使得仪表检验所得的实际上升曲应，其作用使得仪表检验所得的实际上升曲线和实际下降曲线出现不

33、重合的情况，导致线和实际下降曲线出现不重合的情况，导致仪表的特性曲线形成环状。仪表的特性曲线形成环状。6.滞环、死区、回差滞环、死区、回差 死区：死区：由于传动机构的摩擦和间隙等，产生由于传动机构的摩擦和间隙等，产生死区效应。使得在仪表输入在一定范围内不引起输死区效应。使得在仪表输入在一定范围内不引起输出变化，这段区域称为死区，也叫不灵敏区。出变化，这段区域称为死区，也叫不灵敏区。6.滞环、死区、回差滞环、死区、回差 回差：回差：在外界条件不变的情况下，使用同一在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对被测量进行反复测量（正行程和反行程）仪表对被测量进行反复测量（正行程和反行程）时，上升曲线和下降

34、曲线之间最大的差值，称时，上升曲线和下降曲线之间最大的差值，称为为回差回差(也称为变差、来回变差也称为变差、来回变差)。输入输出0下降曲线上升曲线u正行程：正行程：测量系统的输入量从量程下限增测量系统的输入量从量程下限增至量程的上限的测量过程。至量程的上限的测量过程。u反行程：反行程：测量系统的输入量从量程上限减测量系统的输入量从量程上限减少至量程的下限的测量过程。少至量程的下限的测量过程。n重复性：重复性：在同一工作条件下，同方向连续多次在同一工作条件下，同方向连续多次对同一输入值进行测量所得到的多个输出值之对同一输入值进行测量所得到的多个输出值之间相互一致的程度。间相互一致的程度。输入输出

35、0重复性再现性7.7.重复性和再现性重复性和再现性 （随机性)（稳定性）n再现性：再现性：仪表实际上升曲线和实际下降曲线仪表实际上升曲线和实际下降曲线之间离散程度的表示，常取两种曲线之间离散之间离散程度的表示，常取两种曲线之间离散程度最大点的值来表示。程度最大点的值来表示。输入输出0重复性再现性n可靠度可靠度n表征仪表可靠性的尺度有多种，最基本的是可表征仪表可靠性的尺度有多种，最基本的是可靠度。它是衡量仪表能够正常工作并发挥其功靠度。它是衡量仪表能够正常工作并发挥其功能的程度。能的程度。n简单地来说，如果有简单地来说，如果有100100台同样的仪表，工作台同样的仪表，工作10001000小时后

36、约有小时后约有9999台仍能正常工作，则可以说台仍能正常工作，则可以说这批仪表工作这批仪表工作10001000小时后的可靠度是小时后的可靠度是9999。8.8.可靠性可靠性nMTBF 和和 MTTRn平均无故障工作时间平均无故障工作时间MTBF(Mean Time Between Failure)：仪表在相邻两次故障间：仪表在相邻两次故障间隔内有效工作时的平均时间。隔内有效工作时的平均时间。n平均无故障时间越长，仪表的可靠性就越高。平均无故障时间越长，仪表的可靠性就越高。n平均故障修复时间平均故障修复时间 MTTR(Mean Time to Repair)：仪表出现故障到恢复工作时的平：仪表出

37、现故障到恢复工作时的平均时间。均时间。n有效度有效度 即在要求平均无故障工作时间尽可能长的同时，即在要求平均无故障工作时间尽可能长的同时，又要求平均故障修复时间尽可能短，综合评价又要求平均故障修复时间尽可能短，综合评价仪表的可靠性，引出综合性指标有效度，其定仪表的可靠性，引出综合性指标有效度，其定义如下：义如下：有效度=平均无故障工作时间平均无故障工作时间+平均故障修复时间平均故障修复时间平均无故障工作时间平均无故障工作时间习题：习题：1.某测温仪表的准确度等级为某测温仪表的准确度等级为1.0级，绝对级，绝对误差为误差为1，测量下限为负值（下限的，测量下限为负值（下限的绝对值为测量范围的绝对值

38、为测量范围的10），试确定该），试确定该表的测量上限值、下限值和量程。表的测量上限值、下限值和量程。（90，10，100）2.用测量范围为用测量范围为50+150kPa的压力表测量的压力表测量140kPa压力时，仪表示值为压力时，仪表示值为+142kPa，求，求该示值的绝对误差、实际相对误差和引用该示值的绝对误差、实际相对误差和引用相对误差。相对误差。（+2kPa，+1.43%，+1.0%）3.某某1.5级测量范围为级测量范围为0100kPa的压力表，在的压力表，在50kPa、80kPa、100kPa三点校验时，其示值三点校验时，其示值绝对误差分别为绝对误差分别为0.8kPa、+1.2kPa、

39、+1.0kPa，试问该表是否合格？试问该表是否合格？maxjm1.2100%100%1.2%X100 因为因为1.21.5%，所以该表合格。，所以该表合格。仪器基仪器基本误差本误差小于允小于允许误差，许误差，仪器合仪器合格；反格；反之则不之则不合格。合格。4.现有现有2.5级、级、2.0级、级、1.5级三块测温仪表，对应的级三块测温仪表，对应的测量范围分别为测量范围分别为100+500、50550、01000，现要测量，现要测量500的温度，其测量值的的温度，其测量值的相对误差不超过相对误差不超过2.5%，问选用哪块表最合适？，问选用哪块表最合适？解：解：(500+100)2.5%=15，15500100%=3%；(550+50)2.0%=12，12500100%=2.4%；(10000)1.5%=15，15500100%=3%；所以准确度所以准确度2.0级量程范围级量程范围50550的测的测温仪表最合适。温仪表最合适。检测与检测与变送单元变送单元执行单元执行单元显示单元显示单元调节单元调节单元(被测被测)被控被控对象对象操作人员操作人员被测被测变量变量显示装置显示装置传感器传感器变送器变送器被测对象被测对象被测量被测量电量电量敏感元件敏感元件传感元件传感元件转换电路转换电路