1、化工仪表及自动化化工仪表及自动化 主讲教师：周丽雯主讲教师：周丽雯 开课单位：材冶学院热能系开课单位：材冶学院热能系第一章第一章 概述概述本章主要内容：本章主要内容：1.测量的概念；测量的概念；2.测量的意义；测量的意义；3.测量的方法；测量的方法；4.测量系统及组成；测量系统及组成；5.测量误差与测量精度；测量误差与测量精度；6.测量技术的发展状况；测量技术的发展状况；7.评定仪表的技术指标评定仪表的技术指标。重点：重点：测量方法、测量方法、测量系统及测量系统及组成、评定仪表的技术组成、评定仪表的技术指标。指标。难点难点：评定仪表的技术指标及评定仪表的技术指标及相关计算相关计算。1.1测量的
2、概念测量的概念测量（测量（measurement)是人类认识自然是人类认识自然界中客观事物，并用界中客观事物，并用数量概念数量概念描述客观描述客观事物，进而达到逐步掌握事物的本质和事物，进而达到逐步掌握事物的本质和揭示自然界规律的一种揭示自然界规律的一种手段手段，即对客观即对客观事物取得数量概念的一种认识事物取得数量概念的一种认识过程过程。在测量过程中，要借助于专门工具，通在测量过程中，要借助于专门工具，通过试验和对试验数据的过试验和对试验数据的分析计算分析计算，求得，求得被测量的值，获得对于客观事物的定量被测量的值，获得对于客观事物的定量的概念和内在规律的认识。的概念和内在规律的认识。总之，
3、测量就是取得未知参数值而做的，包括总之，测量就是取得未知参数值而做的，包括测量的误差分析和数据处理等计算工作在内的测量的误差分析和数据处理等计算工作在内的全部工作。全部工作。从计量学的角度讲，测量就是用实验的方法，从计量学的角度讲，测量就是用实验的方法，把被测量与同性质的标准量进行把被测量与同性质的标准量进行比较比较，确定两，确定两者的者的比值比值，从而得到被测量的量值的过程。其，从而得到被测量的量值的过程。其是获得被测对象的确定量值，是获得被测对象的确定量值，是进行是进行比较。比较。则被测量的值可表示为：则被测量的值可表示为：X=aU式中：式中：X:被测量；被测量；U:标准量；标准量；a:被
4、测量与标准量的数字比值。被测量与标准量的数字比值。欲使测量结果有意义，测量必须满足以欲使测量结果有意义，测量必须满足以下条件：下条件：1.用来测量比较的标准量应该是国际上用来测量比较的标准量应该是国际上或国家公认的，且性能稳定；或国家公认的，且性能稳定；2.进行比较所用的方法和仪器必须经过进行比较所用的方法和仪器必须经过校准验证。校准验证。1.2 测量的意义测量的意义人类的知识许多是依靠测量得到的。人类的知识许多是依靠测量得到的。信息产业是信息产业是21世纪的首要产业。仪器仪表世纪的首要产业。仪器仪表也制造业是信息产业的龙头。也制造业是信息产业的龙头。在军事上，仪器仪表是在军事上，仪器仪表是“
5、战斗力战斗力”。现代仪器仪表还是当今社会的现代仪器仪表还是当今社会的“物化法官物化法官”。科学技术与生产水平的高度发达，要求有科学技术与生产水平的高度发达，要求有更先进的测试技术与仪器作基础。更先进的测试技术与仪器作基础。在现代装备系统的设计和制造工作中，测试工作在现代装备系统的设计和制造工作中，测试工作已占首位。已占首位。一些生产过程或装备使用监测仪表数量的统计一些生产过程或装备使用监测仪表数量的统计数据：数据：生产过程（装备）生产过程（装备）监测仪表数量（台）监测仪表数量（台）大型发电机组大型发电机组3000大型石油化工厂大型石油化工厂6000钢铁厂钢铁厂20000一个电站一个电站5000
6、一辆汽车一辆汽车30100一架飞机一架飞机3600因此，无论是在科学实验中还是在生产因此，无论是在科学实验中还是在生产过程中，一旦离开了测量，必然会给工过程中，一旦离开了测量，必然会给工作带来巨大的盲目性。作带来巨大的盲目性。1.3 测量方法测量方法测量方法测量方法就是实现被测量与标准量比较的方法。就是实现被测量与标准量比较的方法。按测量结果产生的方式分，测量方法可分为直按测量结果产生的方式分，测量方法可分为直接测量法、间接测量法和组合测量法。接测量法、间接测量法和组合测量法。1.直接测量法：是被测量直接与选用的标准量直接测量法：是被测量直接与选用的标准量进行比较，或者用预先标定好的测量仪器进
7、行进行比较，或者用预先标定好的测量仪器进行测量，从而直接得到被测量数值的测量方法。测量，从而直接得到被测量数值的测量方法。2.间接测量法：通过直接测量与被测量有某种间接测量法：通过直接测量与被测量有某种函数关系的其它各个变量，然后将所测量的数函数关系的其它各个变量，然后将所测量的数值带入函数关系进行计算，从而得到被测量数值带入函数关系进行计算，从而得到被测量数值的方法。值的方法。组合测量法：测量中使各个未知量以不组合测量法：测量中使各个未知量以不同的组合形式出现（或改变测量条件以同的组合形式出现（或改变测量条件以获得不同的组合），根据直接测量或间获得不同的组合），根据直接测量或间接测量所获得的
8、数据，通过联立方程求接测量所获得的数据，通过联立方程求解的到未知量的数值。解的到未知量的数值。其他分类方法：其他分类方法：按测量条件分：等精度测量与非等精度按测量条件分：等精度测量与非等精度测量；测量；按被测量在测量过程中的状态分：静态按被测量在测量过程中的状态分：静态测量和动态测量。测量和动态测量。按被测量的属性分：电量测量和非电量按被测量的属性分：电量测量和非电量测量。测量。按对测量结果的要求不同分：工程测量按对测量结果的要求不同分：工程测量和精密测量。和精密测量。按被测参数不同分：热工测量、成份测按被测参数不同分：热工测量、成份测量和机械测量等量和机械测量等1.4 测量系统及组成测量系统
9、及组成为实现一定的测量目的而将设备进行的组合称为实现一定的测量目的而将设备进行的组合称为为测量系统测量系统。任何测量系统都是由有限个具有。任何测量系统都是由有限个具有一定功能的一定功能的测量环节测量环节组成的。组成的。测量环节测量环节是指建立输入和输出两种物理量之间是指建立输入和输出两种物理量之间某种函数关系的基本部件。某种函数关系的基本部件。有四个基本环节：敏感元件、变换元件、显有四个基本环节：敏感元件、变换元件、显示元件和示元件和传送元件。传送元件。一、敏感元件（传感器）的作用一、敏感元件（传感器）的作用传感器传感器-被测信息按照一定的规律转换成某种可用信号输出器件被测信息按照一定的规律转
10、换成某种可用信号输出器件/装置装置敏感元件敏感元件变换元件变换元件显示元件显示元件传感器传感器（重要、关键）（重要、关键）测量系统：测量系统：物理量、化学量、生物量物理量、化学量、生物量/其他其他便于处理和传输的信号便于处理和传输的信号人的五官：人的五官：眼睛眼睛 耳朵耳朵 鼻子鼻子 舌头舌头 皮肤皮肤视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉传感器是传感器是科学的感科学的感觉器官觉器官敏感元件是测量系统与被测对象发生联敏感元件是测量系统与被测对象发生联系的部分，它直接接收来自被测介质的系的部分，它直接接收来自被测介质的能量，并且产生一个以某种方式与被测能量，并且产生一个以某种方
11、式与被测量有关的输出信号。量有关的输出信号。理想的敏感元件应满足以下几方面的要理想的敏感元件应满足以下几方面的要求：求：稳定的函数关系；稳定的函数关系；只对被测信号敏感，对一切可能的输只对被测信号敏感，对一切可能的输入信号不敏感；入信号不敏感；在测量过程中，敏感元件应该不干扰在测量过程中，敏感元件应该不干扰或尽量少干扰被测介质的状态。或尽量少干扰被测介质的状态。二、变换元件的作用：将敏感元件输出二、变换元件的作用：将敏感元件输出的信号变换成显示元件易于接收的信号，的信号变换成显示元件易于接收的信号，即变换成性质上、强弱上显示元件所能即变换成性质上、强弱上显示元件所能接收的信号。要求其性能稳定、
12、精度高，接收的信号。要求其性能稳定、精度高，信息损失小。信息损失小。三、显示元件的作用：测量系统与观察三、显示元件的作用：测量系统与观察者发生联系的部分。要求将被测信号变者发生联系的部分。要求将被测信号变成人们的感官能识别的形式。（翻译）成人们的感官能识别的形式。（翻译）可以进行指示、记录。可以进行指示、记录。有三种基本形式：有三种基本形式：模拟显示元件：用指示器与标尺的相对位置模拟显示元件：用指示器与标尺的相对位置的变化表示被测量的大小。其特点是结构简单、的变化表示被测量的大小。其特点是结构简单、价格低廉、易产生视差，以曲线形式记录。价格低廉、易产生视差，以曲线形式记录。数字式显示元件：以数
13、字的形式显示被测量数字式显示元件：以数字的形式显示被测量的大小。其特点是不产生视差、反应迅速、精的大小。其特点是不产生视差、反应迅速、精度高，但直观性差，有量化误差。度高，但直观性差，有量化误差。屏幕显示元件屏幕显示元件：CRT、液晶显示。模拟数液晶显示。模拟数字均可，其特点是形象、数据量大，便于比较字均可，其特点是形象、数据量大，便于比较判断，价格较贵。判断，价格较贵。四、四、传送元件的作用：将信号从一个环传送元件的作用：将信号从一个环节送到另一个环节，建立环节输入输出节送到另一个环节，建立环节输入输出信号之间的联系。如导线、导管、光纤、信号之间的联系。如导线、导管、光纤、无线电等。要求其能
14、量损失小、失真小，无线电等。要求其能量损失小、失真小，不易引入干扰等不易引入干扰等。1.5 测量误差与测量精度测量误差与测量精度误差（误差（error)error)测量结果不可能准确地反测量结果不可能准确地反映被测量的真值而存在的偏差即为测量映被测量的真值而存在的偏差即为测量误差。误差。任何测量结果都有误差任何测量结果都有误差 误差公理。误差公理。待测量的大小在一定条件下都有一个客待测量的大小在一定条件下都有一个客观存在的值，称为真值。真值是一个理观存在的值，称为真值。真值是一个理想的概念，一般是不可知的。我们通常想的概念，一般是不可知的。我们通常所说的真值主要有以下三类：所说的真值主要有以下
15、三类：(1)理论真值或定义真值理论真值或定义真值 如三角形的三如三角形的三个内角之和等于个内角之和等于180等；等；(2)计量学约定真值计量学约定真值 根据国际计量委员根据国际计量委员会通过并发布的各种物理参量单位的定会通过并发布的各种物理参量单位的定义，利用当今最高科学技术复现的这些义，利用当今最高科学技术复现的这些实物单位基准，其值被公认为国际或国实物单位基准，其值被公认为国际或国家基准、称为约定真值。家基准、称为约定真值。量量SISI基本单位名称基本单位名称符号符号长度长度米，公尺米，公尺metremetrem m质量质量公斤公斤KilogramKilogramkgkg时间时间 秒秒se
16、condseconds s电流电流安培安培ampereampereA A温度温度开开KelvinKelvinK K物量物量(物质量物质量)摩耳摩耳molemolemolmol亮度亮度烛光烛光candelacandelacdcd如基本物理常数中的冰点绝对温度如基本物理常数中的冰点绝对温度 ，真空中的光速真空中的光速 等等；(3)标准器相对真值标准器相对真值 用比被校仪器高级的标用比被校仪器高级的标准器的量值作为相对真值。如果高一级标准器准器的量值作为相对真值。如果高一级标准器的误差是低一级标准器误差的的误差是低一级标准器误差的1/51/5（1/31/31/201/20），可认为前者为后者的相对真
17、值。），可认为前者为后者的相对真值。例如，用例如，用1.01.0级、量程为级、量程为2 2A A的电流表测得某电的电流表测得某电路电流为路电流为1.801.80A A，改用改用0.10.1级、量程为级、量程为2 2A A的电流的电流表测同样电流时为表测同样电流时为1.8021.802A A，则可将后者视为前则可将后者视为前者的相对真值。者的相对真值。K15.2730T18sm1099792458.2c为了便于对误差进行分析和处理，人们为了便于对误差进行分析和处理，人们通常把测量误差从不同角度进行分类通常把测量误差从不同角度进行分类按照误差的表示方法可以分为绝对误差按照误差的表示方法可以分为绝对
18、误差和相对误差；和相对误差；按照误差出现的规律，可以分为系统误按照误差出现的规律，可以分为系统误差、随机误差和粗大误差；差、随机误差和粗大误差；按照被测量与时间的关系，可以分为静按照被测量与时间的关系，可以分为静态误差和动态误差等。态误差和动态误差等。1.绝对误差与相对误差绝对误差与相对误差绝对误差（绝对误差（absolute error)absolute error)是仪表的指是仪表的指示值示值x与被测量的真值与被测量的真值x0之间的差值，之间的差值，用用表示：表示：=x-x0：测量误差；测量误差；X:测量值；测量值；X0:真值。真值。式中，真值可为约定真值，也可是由高精度标式中，真值可为约
19、定真值，也可是由高精度标准器所测得的相对真值。绝对误差说明了系统准器所测得的相对真值。绝对误差说明了系统示值偏离真值的大小，其值可正可负，具有和示值偏离真值的大小，其值可正可负，具有和被测量相同的量纲单位。被测量相同的量纲单位。相对误差相对误差(relative error)：绝对误差与约定绝对误差与约定值之比。用值之比。用表示：表示：m:约定值：约定值：指示值指示值标称相对误差；标称相对误差；实际值实际值实际相对误差；实际相对误差；满刻度值满刻度值引用相对误差。引用相对误差。%100m相对误差有大小、正负。无单位，用相对误差有大小、正负。无单位，用“%”表表示。示。用相对误差通常比其绝对误差
20、能更好地说明不用相对误差通常比其绝对误差能更好地说明不同测量的精确程度，一般来说相对误差值小，同测量的精确程度，一般来说相对误差值小，其测量精度就高；相对误差本身没有量纲。其测量精度就高；相对误差本身没有量纲。对于相同的被测量，用绝对误差可以评定其测对于相同的被测量，用绝对误差可以评定其测量精度的高低，但对于不同的测量量，则应采量精度的高低，但对于不同的测量量，则应采用相对误差来评定。用相对误差来评定。2.系统误差与随机误差系统误差与随机误差 系统误差系统误差(systematic error)systematic error)：在相同的条件在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符
21、下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的规律变化，这种误号保持不变，或按照一定的规律变化，这种误差称为系统误差。差称为系统误差。其误差的数值和符号不变的称为恒值系统误差。其误差的数值和符号不变的称为恒值系统误差。反之，称为变值系统误差。变值系统误差又可反之，称为变值系统误差。变值系统误差又可分为累进性的、周期性的和按复杂规律变化的分为累进性的、周期性的和按复杂规律变化的几种类型。几种类型。检测装置本身性能不完善、测量方法不完善、检测装置本身性能不完善、测量方法不完善、测量者对仪器使用不当、环境条件的变化等原测量者对仪器使用不当、环境条件的变化等原因都可能产生系统误差。例
22、如，某仪表刻度盘因都可能产生系统误差。例如，某仪表刻度盘分度不准确，就会造成读数偏大或偏小，从而分度不准确，就会造成读数偏大或偏小，从而产生恒值系统误差。温度、气压等环境条件的产生恒值系统误差。温度、气压等环境条件的变化和仪表电池电压随使用时间的增长而逐渐变化和仪表电池电压随使用时间的增长而逐渐下降，则可能产生变值系统误差。下降，则可能产生变值系统误差。系统误差的特点是可以通过实验或分析的方法，系统误差的特点是可以通过实验或分析的方法，查明其变化规律和产生原因，通过对测量值的查明其变化规律和产生原因，通过对测量值的修正，或者采取一定的预防措施，就能够消除修正，或者采取一定的预防措施，就能够消除
23、或减少它对测量结果的影响。系统误差的大小或减少它对测量结果的影响。系统误差的大小表明测量结果的正确度。它说明测量结果相对表明测量结果的正确度。它说明测量结果相对真值有一恒定误差，或者存在着按确定规律变真值有一恒定误差，或者存在着按确定规律变化的误差。系统误差愈小，则测量结果的正确化的误差。系统误差愈小，则测量结果的正确度愈高。度愈高。随机误差随机误差(random error)random error)：相同条件下，相同条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化，这种误差称号以不可预见的方式变化，这种误差称为随机误差。为随机误差。随机误差
24、是测量过程中，许多独立的、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。微小的，偶然的因素引起的综合结果。在任何一次测量中，只要灵敏度足够高，在任何一次测量中，只要灵敏度足够高，随机误差总是不可避免的。而且在同一随机误差总是不可避免的。而且在同一条件下，重复进行的多次测量中，它或条件下，重复进行的多次测量中，它或大或小，或正或负，既不能用实验方法大或小，或正或负，既不能用实验方法消除，也不能修正。消除，也不能修正。但是，利用概率论的一些理论和统计学但是，利用概率论的一些理论和统计学的一些方法，可以掌握看似毫无规律的的一些方法，可以掌握看似毫无规律的随机误差的分布特性，确定
25、随机误差对随机误差的分布特性，确定随机误差对测量结果的影响。测量结果的影响。随机误差的大小表明测量结果重复一致随机误差的大小表明测量结果重复一致的程度，即测量结果的分散性。通常，的程度，即测量结果的分散性。通常，用精密度表示随机误差的大小。随机误用精密度表示随机误差的大小。随机误差大，测量结果分散，精密度低。反之，差大，测量结果分散，精密度低。反之，测量结果的重复性好，精密度高。测量结果的重复性好，精密度高。精确度是测量的正确度和精密度的综合反映。精确度是测量的正确度和精密度的综合反映。精确度高意味着系统误差和随机误差都很小。精确度高意味着系统误差和随机误差都很小。精确度有时简称为精度。下图形
26、象地说明了系精确度有时简称为精度。下图形象地说明了系统误差、随机误差对测量结果的影响，也说明统误差、随机误差对测量结果的影响，也说明了正确度、精密度和精确度的含意。了正确度、精密度和精确度的含意。由于在任何一次测量中，系统误差和随机误由于在任何一次测量中，系统误差和随机误差一般都同时存在。所以按其对测量结果的影差一般都同时存在。所以按其对测量结果的影响程度分三种情况处理：系统误差远大于随机响程度分三种情况处理：系统误差远大于随机误差的，基本上按纯系统误差处理；系统误差误差的，基本上按纯系统误差处理；系统误差很小或已经修正时，可按纯随机误差处理：系很小或已经修正时，可按纯随机误差处理：系统误差和
27、随机误差影响差不多时，二者均不可统误差和随机误差影响差不多时，二者均不可忽略，应分别按不同方法处理。忽略，应分别按不同方法处理。粗大误差粗大误差(gross error)gross error)：明显歪曲测量明显歪曲测量结果的误差称作粗大误差，又称过失误结果的误差称作粗大误差，又称过失误差或粗大误差主要是人为因素造成的。差或粗大误差主要是人为因素造成的。例如，测量人员工作时疏忽大意，出现例如，测量人员工作时疏忽大意，出现了读数错误、记录错误、计算错误或操了读数错误、记录错误、计算错误或操作不当等。另外，测量方法不恰当，测作不当等。另外，测量方法不恰当，测量条件意外的突然变化，也可能造成粗量条件
28、意外的突然变化，也可能造成粗大误差。大误差。含有粗大误差的测量值称为坏值或含有粗大误差的测量值称为坏值或异常值。坏值应从测量结果中剔除。异常值。坏值应从测量结果中剔除。在实际测量工作中，由于粗大误差的误差数值在实际测量工作中，由于粗大误差的误差数值特别大，。容易从测量结果中发现，一经发现特别大，。容易从测量结果中发现，一经发现有粗大误差，可以认为该次测量无效，测量数有粗大误差，可以认为该次测量无效，测量数据应剔除，从而消除它对测量结果的影响。据应剔除，从而消除它对测量结果的影响。坏值剔除后，正确的测量结果中不包含粗大误坏值剔除后，正确的测量结果中不包含粗大误差。因此，要分析处理的误差只有系统误
29、差和差。因此，要分析处理的误差只有系统误差和随机误差两种。随机误差两种。1.6测量技术的发展状况测量技术的发展状况1.敏感元件向着高精度、大测量范围、小型化敏感元件向着高精度、大测量范围、小型化和高智能方向发展；和高智能方向发展；2.测量技术的实时化与自动化；测量技术的实时化与自动化；3.测量原理、测量手段的重大突破：测量原理、测量手段的重大突破：例如光纤传感器、液晶传感器、以高分子有机例如光纤传感器、液晶传感器、以高分子有机材料为敏感元件的压敏传感器、微生物传感器材料为敏感元件的压敏传感器、微生物传感器等等；另外，代替视觉、嗅觉、味觉和听觉的各另外，代替视觉、嗅觉、味觉和听觉的各种仿生传感器
30、和检测超高温、超高压、超低温种仿生传感器和检测超高温、超高压、超低温和超高真空等极端参数的新型传感器也是今后和超高真空等极端参数的新型传感器也是今后传感器技术研究和发展的重要方向传感器技术研究和发展的重要方向1.7 评定仪表的技术指标评定仪表的技术指标1.最大引用误差与精度等级最大引用误差与精度等级在规定的工作条件下，当被测量平稳增加和减在规定的工作条件下，当被测量平稳增加和减少时，所有测量值中最大绝对误差少时，所有测量值中最大绝对误差(绝对值绝对值)与与量程的比值的百分数，称为该系统的最大引用量程的比值的百分数，称为该系统的最大引用误差，符号为误差，符号为maxmax ，可表示为可表示为：最
31、大引用误差是检测系统基本误差的主要形式，最大引用误差是检测系统基本误差的主要形式，故也常称为检测系统的基本误差。它是检测系故也常称为检测系统的基本误差。它是检测系统的最主要质量指标，可很好地表征检测系统统的最主要质量指标，可很好地表征检测系统的测量精确度。的测量精确度。%100maxmax量程精度等级精度等级：取最大引用误差百分数的分取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器（系统）精度等级的标子作为检测仪器（系统）精度等级的标志，也即用最大引用误差去掉志，也即用最大引用误差去掉号和百分号和百分号号()后的数字来表示精度等级，精度后的数字来表示精度等级，精度等级用符号等级用符号G G表示。表示。为
32、统一和方便使用，国家标准为统一和方便使用，国家标准GB776-76GB776-76测量指示仪表通用技术条件测量指示仪表通用技术条件规定，规定，测量指示仪表的精度等级测量指示仪表的精度等级G G分为分为0.10.1、0.20.2、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5、5.0 5.0 七个等级，七个等级，这也是工业检测仪器（系统）常用的精这也是工业检测仪器（系统）常用的精度等级。度等级。按照国际法制计量组织（按照国际法制计量组织（OIMI）建议书建议书No.34推荐，仪表的精确度等级采用以下数字：推荐，仪表的精确度等级采用以下数字：110n、1.510n、1.610n、2.010
33、n、2.510n、310n、410n 510n、610n，其中其中n=1、0、-1、-2、-3等。上等。上述数列中禁止在一个系列中同时选用述数列中禁止在一个系列中同时选用1.510n、1.610n，310n 也也只有证明必要和合理时只有证明必要和合理时才采用。才采用。精度等级由生产厂商根据其最大引用误差的大精度等级由生产厂商根据其最大引用误差的大小并以取大不取小的原则就近套用精确度等级小并以取大不取小的原则就近套用精确度等级标准得到。标准得到。例如，量程为例如，量程为0 01000 1000 V V的数字电压表，的数字电压表，如果其整个量程中最大绝对误差为如果其整个量程中最大绝对误差为1.05
34、1.05V V，则有则有:则则G=0.2G=0.2%105.0%1000100005.1max例例2 2：被测电压实际值大约为被测电压实际值大约为21.7 21.7 V V，现有现有1.51.5级、量程为级、量程为0 030 30 V V的的A A表，表，1.51.5级、量程为级、量程为0 050 50 V V的的B B表，表，1.01.0级、量程级、量程为为0 050 50 V V的的C C表，表，0.20.2级、量程为级、量程为0 0360 360 V V的的D D表，四种电压表，请问选用哪种规表，四种电压表，请问选用哪种规格的电压表进行测量所产生的测量误差格的电压表进行测量所产生的测量误
35、差较小较小?四者比较，选用四者比较，选用A A表进行测量所产生的测表进行测量所产生的测量误差通常较小。量误差通常较小。由上例知，选表时，不能单纯追求仪表由上例知，选表时，不能单纯追求仪表的精度等级，还要根据被测量值的大小的精度等级，还要根据被测量值的大小和精度要求，兼顾仪表的精度等级和量和精度要求，兼顾仪表的精度等级和量程，合理的选用仪表程，合理的选用仪表。2.2.灵敏度灵敏度：灵敏度是指测量系统在静态测量时，灵敏度是指测量系统在静态测量时，输出量的增量与输入量的增量之比。即输出量的增量与输入量的增量之比。即对线性测量系统来说，灵敏度为对线性测量系统来说，灵敏度为:S=K=Const.S=K=
36、Const.亦即线性测量系统的灵敏度是常数，可由静态亦即线性测量系统的灵敏度是常数，可由静态特性曲线（直线）的斜率来求得，如图（特性曲线（直线）的斜率来求得，如图（a a）所示。非线性测量系统其灵敏度是变化的。如所示。非线性测量系统其灵敏度是变化的。如图（图（b b）所示。所示。xySx0lim （a a）线性系统灵敏度示意图（线性系统灵敏度示意图（b b）非线性系统灵敏度示意图非线性系统灵敏度示意图3.3.变差：又称变差：又称迟滞迟滞、滞环，它说明传感器或检测滞环，它说明传感器或检测系统的正向系统的正向(输入量增大输入量增大)和反向和反向(输入量减少输入量减少)时输出特性的不一致程度，亦即对
37、应于同一大时输出特性的不一致程度，亦即对应于同一大小的输入信号，传感器或检测系统在正、反行小的输入信号，传感器或检测系统在正、反行程时的输出信号的数值不相等，见图所示程时的输出信号的数值不相等，见图所示 。迟滞特性示意图迟滞特性示意图迟滞误差通常用最大迟滞引用误差来表示，即迟滞误差通常用最大迟滞引用误差来表示，即 式中式中 H H:最大迟滞引用误差；最大迟滞引用误差；H H max max:（输入量相同时）正反行程输出之间最大输入量相同时）正反行程输出之间最大绝对偏差；绝对偏差；Y YFS FS:测量系统满量程值。测量系统满量程值。在多次重复测量时在多次重复测量时,应以正反程输出量平均值间的最
38、大应以正反程输出量平均值间的最大迟滞差值来计算。迟滞误差通常是由于弹性元件、磁迟滞差值来计算。迟滞误差通常是由于弹性元件、磁性元件以及摩擦、间隙等原因所产生，一般需通过具性元件以及摩擦、间隙等原因所产生，一般需通过具体实测才能确定。体实测才能确定。一般一般H H max max。%100maxFSHYH4.4.检测系统的动态特性检测系统的动态特性：反应时间：反应时间仪表进行测量时，仪表的指示值总要经过一段仪表进行测量时，仪表的指示值总要经过一段时间才能显示出来，这段时间称为仪表的反应时间才能显示出来，这段时间称为仪表的反应时间。时间。反应时间反应时间：在响应曲线上，系统输出响应达到在响应曲线上，系统输出响应达到一个允许误差范围的稳态值，并永远保持在这一个允许误差范围的稳态值，并永远保持在这一允许误差范围内所需的最小时间，称为反应一允许误差范围内所需的最小时间，称为反应时间。根据不同的应用要求，允许误差范围取时间。根据不同的应用要求，允许误差范围取值的不尽相同，对应的响应时间也不同。工程值的不尽相同，对应的响应时间也不同。工程中多数应用通常选系统输出响应第一次到达稳中多数应用通常选系统输出响应第一次到达稳态值的态值的95或或98（也即允许误差为（也即允许误差为 5或或 2）的时间为反应时间）的时间为反应时间
