1、测量过程有三要素测量过程有三要素测量单位；测量方法；测量仪表。被测值被测值举例：测一段导线的的长度举例：测一段导线的的长度Q/V=q测量单位测量单位测量值测量值单位单位基准基准p 米基准米基准：光在真空中：光在真空中1/299,792,458 S时间间隔内时间间隔内所经路径的长度。所经路径的长度。p 秒基准秒基准：以铯原子（：以铯原子（133）的原子基态两个超精）的原子基态两个超精细能级间跃迁辐射细能级间跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间。周所持续的时间。p 千克基准千克基准：以铂铱合金制成、底面直径为：以铂铱合金制成、底面直径为39毫毫米、高为米、高为39毫米的国际千克原器（圆
2、柱体）的毫米的国际千克原器（圆柱体）的质量。质量。.检测仪表 用来检测生产过程中的各个有关参数的技用来检测生产过程中的各个有关参数的技术工具。术工具。检测过程 参数检测就是用专门的技术工具，依靠能参数检测就是用专门的技术工具，依靠能量的变换、实验和计算找到被测量的值。量的变换、实验和计算找到被测量的值。测量误差按其测量误差按其产生原因产生原因的不同的不同，可以分为三类：，可以分为三类：误差大小和方向均不随测量过程而改变误差大小和方向均不随测量过程而改变测量者在测量过程中的疏忽大意所致测量者在测量过程中的疏忽大意所致在同样条件下反复多次测量结果都不重在同样条件下反复多次测量结果都不重复的误差复的
3、误差 由于真值无法得到由于真值无法得到测量误差按测量误差按表示方法表示方法的不同的不同，分为绝对误差和相对误差，分为绝对误差和相对误差1.检测仪表的检测仪表的准确度准确度（或精确度（或精确度)与允许误差与允许误差2.检测仪表的检测仪表的恒定度恒定度与变差与变差3.灵敏度灵敏度 与灵敏限（或分辨率）与灵敏限（或分辨率）4.反应时间反应时间5.线性度线性度（f f）6.重复性重复性（重复性误差）（重复性误差）1.测量仪表的准确度（精确度测量仪表的准确度（精确度)说明：仪表的测量误差可以用绝对误差来表示，但是，仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。因此，常说的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值
4、max1.测量仪表的准确度（精确度测量仪表的准确度（精确度)1.测量仪表的准确度（精确度测量仪表的准确度（精确度)两大影响因素两大影响因素绝对误差绝对误差 和和 仪表的标尺范围（量程）仪表的标尺范围（量程）说明：仪表的测量误差可以用绝对误差来表示，但是，仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。因此，常说的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值 max1.测量仪表的准确度（精确度测量仪表的准确度（精确度)仪表精度与量程有关。在仪表精度等级一定的仪表精度与量程有关。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量程，可以减小测量误差，提高测前提下适当缩小量程，可以减小测量误差，提高测量准确性。量准确性。仪表量程
5、的上限仪表量程的上限Ymax:4/33/2倍（被测变量）倍（被测变量）波动较大时：波动较大时：3/22倍（被测变量）倍（被测变量）下限下限Ymin:：一般地，被测变量的值不低于全量程的：一般地，被测变量的值不低于全量程的1/3。精确度等级精确度等级仪表的仪表的允允越大，表示它的精确度越低；反之，仪表的越大，表示它的精确度越低；反之，仪表的允允越越小，表示仪表的精确度越高。目前常用的精确度等级有小，表示仪表的精确度越高。目前常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。等。例例1 某台测温某台测温 仪表的测温范围为仪表的测温范
6、围为200-700，校验校验该表该表时得到的最大绝对误差为时得到的最大绝对误差为4，试确定该仪表的相对，试确定该仪表的相对百分误差与准确度等级。百分误差与准确度等级。解：解：该仪表的相对百分误差为如果将该仪表的去掉如果将该仪表的去掉“”号与号与“”号，其数值为号，其数值为0.8。由于国家规定的精度等级中没有由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，同时，该仪表的误级仪表，同时，该仪表的误差超过了差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的精度等级为精度等级为1.0级。级。例例2 某台测温仪表的量程是某台测温仪表的量程是200-700，工
7、艺要求工艺要求该该仪表指示值的误差不得超过仪表指示值的误差不得超过4，应选精度等级为，应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求。多少的仪表才能满足工艺要求。0.8%介于允许误差介于允许误差0.5%与与1.0%之间，如果选之间，如果选择允许误差为择允许误差为1.0%,则其精度等级应为则其精度等级应为1.0级。量程级。量程为为200700，精确度为，精确度为1.0级的仪表，可能产生的级的仪表，可能产生的最大绝对误差为最大绝对误差为5，超过了工艺的要求。所以只，超过了工艺的要求。所以只能选择一台允许误差为能选择一台允许误差为0.5%，即精确度等级为，即精确度等级为0.5级的仪表，才能满足工艺要求。级
8、的仪表，才能满足工艺要求。解解 根据工艺要求，该仪表的最大允许误差为根据工艺要求，该仪表的最大允许误差为q根据仪表校验数据来确定仪表精度等级和根据工艺要求选择仪表精度等级是不同的。根据仪表校验数据来确定仪表精度等根据仪表校验数据来确定仪表精度等级时，仪表的允许误差应该级时，仪表的允许误差应该 仪表仪表校验得到的相对百分误差。校验得到的相对百分误差。根据工艺要求选择仪表精度等级时，根据工艺要求选择仪表精度等级时，仪表的允许误差应该仪表的允许误差应该 工艺允许的工艺允许的最大相对百分误差。最大相对百分误差。例例3 某被测温度信号在某被测温度信号在70-80范围内变化，范围内变化，工艺要工艺要求测量
9、误差不得超过求测量误差不得超过1%，现有两台测温仪表，精，现有两台测温仪表，精度等级均为度等级均为0.5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0-100，另一台仪表的测量范围是，另一台仪表的测量范围是0-200，试问这两，试问这两台仪表能否满足上述测量要求。台仪表能否满足上述测量要求。仪表的精度等级一般可用不同的符号形式标志在 仪表面板上。1.51.0在工业上应用时，对检测仪表准确度的要求，应根据生产操在工业上应用时，对检测仪表准确度的要求，应根据生产操作的实际情况和该参数对整个工艺过程的影响程度所提供的作的实际情况和该参数对整个工艺过程的影响程度所提供的误差允许范围来确定，
10、这样才能保证生产的经济性和合理性。误差允许范围来确定，这样才能保证生产的经济性和合理性。注意注意2.检测仪表的恒定度检测仪表的恒定度是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程（即被测参数逐测量在仪表全部测量范围内进行正反行程（即被测参数逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量时，被测量值正行和反渐由小到大和逐渐由大到小）测量时，被测量值正行和反行所得到的两条特性曲线之间的差值。行所得到的两条特性曲线之间的差值。仪表的变差不能超出仪表的允仪表的变差不能超出仪表的允许误差，否则应及时检修。许误差，否则应及时检修。q用一只标准压力
11、表校验一只待校压力表，待校用一只标准压力表校验一只待校压力表，待校压力表的测量范围为压力表的测量范围为0100kPa。校验结果如下。校验结果如下表所示。试计算各点的绝对误差、变差，并确表所示。试计算各点的绝对误差、变差，并确定待校压力表的准确度等级。定待校压力表的准确度等级。0-0.1 0.10-0.4-0.2-0.2-0.1-0.4-0.70 0.2 0.2 0.5 0.3确定准确度等级：确定准确度等级：qmax=-0.7kPaq=（max/N）100%=（-0.7/100）100%=-0.7%q去掉去掉的和的和%后，其数值在后，其数值在0.51之间，由于该表的之间，由于该表的max已经超过
12、了已经超过了0.5级表允许的级表允许的max，故该表的准确，故该表的准确度等级为度等级为1.0级。级。计算变差：计算变差：变差变差=（变变max/N）100%=（0.5/100）100%=0.5%由于该变差数值在由于该变差数值在1.0级表允许的误差范围内，故不影级表允许的误差范围内，故不影响表的准确度等级。响表的准确度等级。注意：注意：若变差数值若变差数值变变max超过了绝对误差超过了绝对误差max，则应，则应以以变变max来确定仪表的准确度等级。来确定仪表的准确度等级。3.灵敏度和灵敏限灵敏度和灵敏限是指仪表指针的线位移或角位移，与引起这是指仪表指针的线位移或角位移，与引起这个位移的被测参数
13、变化量的比值。即个位移的被测参数变化量的比值。即式中，式中，S S为仪表的灵敏度；为仪表的灵敏度；为指针的线位移或角位移；为指针的线位移或角位移；x x为引起为引起所需的被测参数变化量。所需的被测参数变化量。是指能引起仪表指针发生动作的被测参是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应不大于数的最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应不大于 仪表仪表允许绝对误差的一半。允许绝对误差的一半。3.灵敏度和灵敏限灵敏度和灵敏限仪表分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量仪表分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量.例如：七位数字电压表，最低量程为例如：七位数字电压表，最低量程为
14、1V1V就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变化的品质指标。反应时间长，说明仪表需要化的品质指标。反应时间长，说明仪表需要 较长时间才能较长时间才能给出准确的指示值，那就不宜用来测量变化频率的参数。给出准确的指示值，那就不宜用来测量变化频率的参数。仪表反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。仪表反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。仪表的仪表的反应时反应时间有不间有不同的表同的表示方法示方法当输入信号突然变化一个数值后，输出当输入信号突然变化一个数值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新的稳定态。信号将由原始值逐渐变化到新的稳定态。仪表的输出
15、信号由开始变化到新稳态值仪表的输出信号由开始变化到新稳态值的的63.2%63.2%（95%95%）所用的时间，可用来表示反）所用的时间，可用来表示反应时间。应时间。是表征线性刻度仪表的是表征线性刻度仪表的输出量与输入量的实际校准曲线与输出量与输入量的实际校准曲线与理论直线的吻合程度。通常总是希理论直线的吻合程度。通常总是希望测量仪表的输出与输入之间呈线望测量仪表的输出与输入之间呈线性关系。性关系。式中，式中，f f 为线性度（又称非线性误差）；为线性度（又称非线性误差）；f fmaxmax为校准曲为校准曲线对于理论直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。线对于理论直线的最大偏差（以仪表示值的单
16、位计算）。是表示检测仪表在被测参数按同一方向作全量是表示检测仪表在被测参数按同一方向作全量程连续多次变动时所得标定特性曲线不一致的程度。若标程连续多次变动时所得标定特性曲线不一致的程度。若标定的特性曲线一致，重复性就好，重复性误差就小。定的特性曲线一致，重复性就好，重复性误差就小。作用于检测装置输入端的被测信号，通常要转换成作用于检测装置输入端的被测信号，通常要转换成以下几种便于传输和显示的信号类型以下几种便于传输和显示的信号类型压力检测仪表压力检测仪表流量检测仪表流量检测仪表温度检测仪表温度检测仪表液液位位检检测测仪仪表表指示型、记录型、讯号型、远传指示型、累积型等指示型、记录型、讯号型、远
17、传指示型、累积型等 XSR50 彩色无纸记录仪彩色无纸记录仪 XRS30 单色无纸记录仪单色无纸记录仪 智能压力校验仪智能压力校验仪 压力仪表校验装置压力仪表校验装置 热电偶校验仿真仪热电偶校验仿真仪 隔膜压力表隔膜压力表 实用仪表、范型仪表和标准仪表，分别使用在现场、实验室和标定室实用仪表、范型仪表和标准仪表，分别使用在现场、实验室和标定室 按照测量结果的获得过程按照测量结果的获得过程按测量结果的获得过程分类按测量结果的获得过程分类：直接测量法间接测量法直接测量：直接测量：用事先分度或标定好的测量仪表，直接用事先分度或标定好的测量仪表，直接读取被测量测量结果的方法。直接将被读取被测量测量结果
18、的方法。直接将被测量与标准量进行比较。测量与标准量进行比较。如：如：测量结果：测量结果：20.1 mm特点：简单、直观、明了、精确度较高特点：简单、直观、明了、精确度较高（1）偏差法）偏差法 （2）零值法）零值法 （3）微差法）微差法间接测量：间接测量：通过直接测量于被测量有确定函数关系通过直接测量于被测量有确定函数关系的其他各个变量，然后将所得的数值代的其他各个变量，然后将所得的数值代入函数进行计算，从而求得被测量值的入函数进行计算，从而求得被测量值的方法称为间接测量。方法称为间接测量。y y=f(x）S=a bab接触测量接触测量非接触测量非接触测量按测量仪表的特点分类按测量仪表的特点分类
19、：接触测量法非接触测量法1.1.某台具有线性关系的温度变送器，其测温范围某台具有线性关系的温度变送器，其测温范围为为 0 0200200，变送器的输出为，变送器的输出为 4 420mA20mA。对这台。对这台温度变送器进行校验，得到下列数据：温度变送器进行校验，得到下列数据：试根据以上校验数据确定该仪表的变差、准确度等试根据以上校验数据确定该仪表的变差、准确度等级与线性度。级与线性度。解解:该题的解题步骤如下。该题的解题步骤如下。(1)(1)根据仪表的输出范围确定在各温度测试点的输根据仪表的输出范围确定在各温度测试点的输出标准值出标准值x标。任一温度值的标准输出信号标。任一温度值的标准输出信号
20、(mA)(mA)为为 例如例如,当温度为当温度为5050时时,对应的输出应为对应的输出应为 其余类推。其余类推。(2)(2)算出各测试点正、反行程时的绝对误差算出各测试点正、反行程时的绝对误差正正与与反反 ,并算出正、反行程之差并算出正、反行程之差变变 ,分别填入下表内分别填入下表内(计算计算变变时可不考虑符号时可不考虑符号,取正值取正值)。(3)(3)由上表找出最大的绝对误差由上表找出最大的绝对误差maxmax,并计算最大并计算最大的相对百分误差的相对百分误差maxmax。由上表可知。由上表可知 去掉去掉maxmax的的“”号及号及“%”号后号后,其数值为其数值为0.625,0.625,数值
21、数值在在0.50.51.01.0之间之间,由于该表的由于该表的maxmax已超过已超过0.50.5级表所允许的级表所允许的允允,故该表的准确度等级为故该表的准确度等级为1.01.0级。级。(4)(4)计算变差计算变差 由于该变差数值在由于该变差数值在1.01.0级表允许的误差范围内级表允许的误差范围内,故不影响表的准确度等级。注意若变差数值故不影响表的准确度等级。注意若变差数值变变maxmax超超过了绝对误差过了绝对误差maxmax,则应以则应以变变maxmax来确定仪表的准确来确定仪表的准确度等级。度等级。(5)5)由计算结果可知由计算结果可知,非线性误差的最大值非线性误差的最大值fmax=
22、0.10,0.10,故线性度故线性度f为为 注意注意 在具体校验仪表时在具体校验仪表时,为了可靠起见为了可靠起见,应适当增应适当增加测试点与实验次数加测试点与实验次数,本例题只是简单列举几个本例题只是简单列举几个数据说明问题罢了。数据说明问题罢了。2.2.某台测温仪表的测温范围为某台测温仪表的测温范围为2002001000,1000,工艺工艺上要求测温误差不能大于上要求测温误差不能大于5,5,试确定应选仪试确定应选仪表的准确度等级。表的准确度等级。工艺上允许的相对百分误差为工艺上允许的相对百分误差为 要求所选的仪表的相对百分误差不能大于工艺要求所选的仪表的相对百分误差不能大于工艺上的上的允允,
23、才能保证测温误差不大于才能保证测温误差不大于5,5,所以所选所以所选仪表的准确度等级应为仪表的准确度等级应为0.50.5级。当然仪表的准确度等级。当然仪表的准确度等级越高级越高,能使测温误差越小能使测温误差越小,但为了不增加投资费用但为了不增加投资费用,不宜选过高准确度的仪表。不宜选过高准确度的仪表。1、某一标尺为、某一标尺为01000的温度计出厂前经校的温度计出厂前经校验，其刻度标尺上的各点测量结果分别为：验，其刻度标尺上的各点测量结果分别为：1.求出该温度计的最大绝对误差值；求出该温度计的最大绝对误差值；2.确定该温度计的精度等级。确定该温度计的精度等级。2、某压力表的测压范围为、某压力表
24、的测压范围为01MPa，精度等，精度等级为级为1级，试问此压力表允许的最大绝对误级，试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？若用标准压力计来校验该压力差是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为表，在校验点为0.5MPa时，标准压力计上时，标准压力计上读数为读数为0.508MPa，试问被校压力表在这一，试问被校压力表在这一点是否符合点是否符合1级精度，为什么？级精度，为什么？3 3、如果有一台压力表，其测压范围为、如果有一台压力表，其测压范围为0 010MPa10MPa，经校验得出下列数据：，经校验得出下列数据：求出该压力表的变差求出该压力表的变差问该压力表是否符合问该压力表是否符合1.01.0级精确度？级精确度？解解（1）首先求出各点正、反行程标准表读数的差值，）首先求出各点正、反行程标准表读数的差值，找出其中的最大差值（指绝对值）。本题的最大绝对差找出其中的最大差值（指绝对值）。本题的最大绝对差值发生在值发生在6MPa处，其值为处，其值为6.06-5.94=0.12（MPa）。）。%2.1%10001012.0%100 量程量程最大绝对差值最大绝对差值变差变差（2）由于该表的变差已超过）由于该表的变差已超过1.0级表的允许误差，故不级表的允许误差，故不符合符合1.0级精度。级精度。作业：P13 习题与思考题 2、3、6、7
