1、测量仪表测量仪表测量仪表测量仪表1.1.检测技术基础检测技术基础检测技术基础检测技术基础1.1 1.1 检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念1.1.1 1.1.1 检测仪表的定义检测仪表的定义 检测的过程就是利用敏感元件将被测参数的信息转换成另检测的过程就是利用敏感元件将被测参数的信息转换成另一种形式的信息，通过显示或其他形式被人们所认识。一种形式的信息，通过显示或其他形式被人们所认识。检测仪表通常包括两个过程：一是能量（信息）形式一次检测仪表通常包括两个过程：一是能量（信息）形式一次或多次的转换，这一过程的目的是将人们无法感受的被测信息或多次的转换，这一过程的目的是将人们无法感受的被测信息转
2、换成可以被人直接感受（或利用已有成熟的仪表可以感受）转换成可以被人直接感受（或利用已有成熟的仪表可以感受）的信息（如机械位移、电压、电流等），它一般包括敏感元件、的信息（如机械位移、电压、电流等），它一般包括敏感元件、信号变换、信号传输和信号处理等四个部分；二是根据规则将信号变换、信号传输和信号处理等四个部分；二是根据规则将被测参数与相应的单位进行比较，通过合适的形式给出被测参被测参数与相应的单位进行比较，通过合适的形式给出被测参数的具体信息，如数值显示、带刻度的指针显示、声音的变化数的具体信息，如数值显示、带刻度的指针显示、声音的变化等，这个过程包括显示装置和与显示装置配套的相关测量电路。等
3、，这个过程包括显示装置和与显示装置配套的相关测量电路。检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念 在检测过程中的检测仪表要完成的主要任务有：物在检测过程中的检测仪表要完成的主要任务有：物理量的变换、信号的放大传输和处理、测量结果的显示理量的变换、信号的放大传输和处理、测量结果的显示等。任何一个检测仪表必须要有敏感元件和显示装置，等。任何一个检测仪表必须要有敏感元件和显示装置，其余环节视测量的要求和敏感元件的性能等不同而已。其余环节视测量的要求和敏感元件的性能等不同而已。检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念主要名称术语主要名称术语 敏感元件（敏感元件（sensor）也称检测元件，是一种能够灵敏地感受被
4、测也称检测元件，是一种能够灵敏地感受被测参数并将被测参数的变化转换成另一种物理量的变化的元件。参数并将被测参数的变化转换成另一种物理量的变化的元件。传感器（传感器（transducer）它能直接感受被测参数，并将被测参数它能直接感受被测参数，并将被测参数的变化转换成一种易于传送的物理量。的变化转换成一种易于传送的物理量。变送器（变送器（transmitter）是一种特殊的传感器，它使用的是统一是一种特殊的传感器，它使用的是统一的动力源，而且输出也是一种标准信号。的动力源，而且输出也是一种标准信号。所谓标准信号，就是物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。所谓标准信号，就是物理量的形式和数值
5、范围都符合国际标准的信号。如直流电流如直流电流420mA；直流电压；直流电压15V；空气压力；空气压力20100kPa等都是当前通等都是当前通用的标准信号（这些标准信号之间可以通过转换器互相转换）。用的标准信号（这些标准信号之间可以通过转换器互相转换）。凡是能直接感受非电量的被测变量并将其转换成标准信号输出的传感转凡是能直接感受非电量的被测变量并将其转换成标准信号输出的传感转换装置，可称为变送器。换装置，可称为变送器。被测参数（被测参数（measured parameter）也称被测变量，是指用敏也称被测变量，是指用敏感元件直接感受的测量参数。感元件直接感受的测量参数。检测仪表的基本概念检测仪
6、表的基本概念主要名称术语主要名称术语 待测参数（待测参数（parameter to measured）也称待测变量，是指需也称待测变量，是指需要获取的测量参数。在大多数情况下，被测参数就是待测参数，例如，用铜要获取的测量参数。在大多数情况下，被测参数就是待测参数，例如，用铜电阻测量温度，温度既是被测参数，也是待测参数。但在间接测量中，两者电阻测量温度，温度既是被测参数，也是待测参数。但在间接测量中，两者就有不同的含义。就有不同的含义。直接测量（直接测量（direct measurement）指不必测量与待测参数有函数指不必测量与待测参数有函数关系的其他量，而能直接得到待测参数的量值。在这种情况
7、下，被测参数就是待测关系的其他量，而能直接得到待测参数的量值。在这种情况下，被测参数就是待测参数。参数。间接测量（间接测量（indirect measurement）通过测量与待测参数有函通过测量与待测参数有函数关系（甚至没有函数关系）的其他量，经一定的数学处理才能得到待测参数关系（甚至没有函数关系）的其他量，经一定的数学处理才能得到待测参数的量值。在这种情况下，被测参数一般不是待测参数。例如，通过测量长数的量值。在这种情况下，被测参数一般不是待测参数。例如，通过测量长度确定矩形面积，长度是被测量，面积是待测量，这种通过长度测量来获得度确定矩形面积，长度是被测量，面积是待测量，这种通过长度测量
8、来获得面积的方法称为间接测量。面积的方法称为间接测量。检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念1.1.2 1.1.2 检测仪表的组成检测仪表的组成检测仪表的结构虽因功能和用途各异，但通常包含三个基本部分。检测仪表的结构虽因功能和用途各异，但通常包含三个基本部分。检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念1.检测传感部分检测传感部分 检测部分一般直接与被测介质相关连，通过它感受被测参数的变化，并检测部分一般直接与被测介质相关连，通过它感受被测参数的变化，并变换成便于测量的相应的位移、电量或其它物理量。这部分包括敏感元件变换成便于测量的相应的位移、电量或其它物理量。这部分包括敏感元件和传感器两种情况。和传感
9、器两种情况。2.转换传送部分转换传送部分 转换传送部分是把检测部分输出的信号进行放大、转换、滤波、线性化转换传送部分是把检测部分输出的信号进行放大、转换、滤波、线性化处理，以推动后级显示器工作，有时也称为信号处理器。处理，以推动后级显示器工作，有时也称为信号处理器。3.显示部分显示部分 将测量结果用指针、记录笔、数字值、文字符号（或图像）的形式显示将测量结果用指针、记录笔、数字值、文字符号（或图像）的形式显示出来。显示部分可以和检测部分、信号处理部分共同构成一个整体，成为出来。显示部分可以和检测部分、信号处理部分共同构成一个整体，成为就地指示型的测量仪表，也可以单独工作为一台仪表。就地指示型的
10、测量仪表，也可以单独工作为一台仪表。检测系统检测系统利用若干个检测仪表实现某一个或多个参数测量所构成的系统。利用若干个检测仪表实现某一个或多个参数测量所构成的系统。检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念 检测系统并不都是由检测仪表所检测系统并不都是由检测仪表所构成，有时，一个检测系统是由若构成，有时，一个检测系统是由若干个敏感元件以及相应的信号变换、干个敏感元件以及相应的信号变换、传输和处理以及显示装置等部分组传输和处理以及显示装置等部分组成，如图所示。成，如图所示。随着科学技术的不断发展，有些随着科学技术的不断发展，有些专用的检测系统已被集成化，并把专用的检测系统已被集成化，并把它们集成为一台
11、检测仪表，这种检它们集成为一台检测仪表，这种检测仪表称为多参数检测仪表。因此，测仪表称为多参数检测仪表。因此，检测仪表与检测系统之间没有很明检测仪表与检测系统之间没有很明显的界线。检测仪表或检测系统和显的界线。检测仪表或检测系统和它们必需的辅助设备所构成的总体它们必需的辅助设备所构成的总体称检测装置。称检测装置。1.1.3 1.1.3 检测仪表的分类检测仪表的分类检测仪表的种类名目繁多，分类不尽相同。常用的分类方法如下。检测仪表的种类名目繁多，分类不尽相同。常用的分类方法如下。检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念1.根据被测参数分类根据被测参数分类 过程检测仪表过程检测仪表 温度检测仪表、压力
12、检测仪表、物位检测仪表、流量检测仪表、成分分温度检测仪表、压力检测仪表、物位检测仪表、流量检测仪表、成分分析仪表等。析仪表等。电工量检测仪表电工量检测仪表 电压表、电流表、惠斯顿电桥等。电压表、电流表、惠斯顿电桥等。机械量检测仪表机械量检测仪表 荷重传感器、加速度传感器、应变仪、位移检测仪表等。荷重传感器、加速度传感器、应变仪、位移检测仪表等。2.根据敏感元件与被测介质是否接触分类根据敏感元件与被测介质是否接触分类 接触式检测仪表、非接触式检测仪表。接触式检测仪表、非接触式检测仪表。3.根据检测仪表的用途分类根据检测仪表的用途分类 标准仪表、实验室用仪表（台式、便携式）、工业用仪表（就地安装的
13、标准仪表、实验室用仪表（台式、便携式）、工业用仪表（就地安装的基地式、控制室安装的盘装、架装式）等。基地式、控制室安装的盘装、架装式）等。检测仪表的基本概念检测仪表的基本概念4.根据仪表中使用的能源和主要信息的类型分类根据仪表中使用的能源和主要信息的类型分类 机械式仪表、电式仪表、气式仪表和光式仪表（光电式仪表）。机械式仪表、电式仪表、气式仪表和光式仪表（光电式仪表）。5.根据仪表是否具有远传功能分类根据仪表是否具有远传功能分类 就地式显示仪表和远传式仪表。就地式显示仪表和远传式仪表。6.根据仪表信号的输出（显示）形式分类根据仪表信号的输出（显示）形式分类 模拟式仪表和数字式仪表。模拟式仪表和
14、数字式仪表。7.根据被测参数响应形式分类根据被测参数响应形式分类 连续式检测仪表和开关式检测仪表。连续式检测仪表和开关式检测仪表。另外，检测仪表该可以分为普通型、隔爆型和本安型（本质安全另外，检测仪表该可以分为普通型、隔爆型和本安型（本质安全型或安全火花型）；民用的、工业用的和军事用的；开环结构仪表型或安全火花型）；民用的、工业用的和军事用的；开环结构仪表和闭环结构仪表等等。和闭环结构仪表等等。检测技术基础检测技术基础1.2 1.2 检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能1.2.1 1.2.1 测量的基本概念测量的基本概念1.测量的定义测量的定义 测量就是借助于专用技术工具将研究对象的被测变量与
15、同性质的标准量测量就是借助于专用技术工具将研究对象的被测变量与同性质的标准量进行比较并确定出测量结果准确程度的过程。进行比较并确定出测量结果准确程度的过程。该过程的数学描述为：该过程的数学描述为：式中式中 X被测量；被测量；X0标准量（基准单位）；标准量（基准单位）；K被测量所包含的基准数。被测量所包含的基准数。显然，基准单位确定后，被测变量显然，基准单位确定后，被测变量X在数值上约等于对比时包含的基准单位在数值上约等于对比时包含的基准单位数数K。其结果可表示为：。其结果可表示为：以上表明，测量过程包含三个含义：确定基准单位、将被测变量与基准以上表明，测量过程包含三个含义：确定基准单位、将被测
16、变量与基准单位比较、估计测量结果的误差。测量仪表就是比较过程中使用的专门技术单位比较、估计测量结果的误差。测量仪表就是比较过程中使用的专门技术工具。工具。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能0XXK 0XKX 实际上，大多数被测对象中的被测变量是无实际上，大多数被测对象中的被测变量是无法直接借助于通常的测量仪表进行比较的，这时，法直接借助于通常的测量仪表进行比较的，这时，必须将被测变量进行变换，将其转换成有确定函必须将被测变量进行变换，将其转换成有确定函数关系，又可以比较的另一个物理量，这就是信数关系，又可以比较的另一个物理量，这就是信号的检测。号的检测。如：温度的测量，利用水银热胀冷缩的原理
17、如：温度的测量，利用水银热胀冷缩的原理制成的水银温度计，将温度的变化转换为水银柱制成的水银温度计，将温度的变化转换为水银柱的高度的变化，同时将温度基准单位用刻度表示的高度的变化，同时将温度基准单位用刻度表示出来，这样水银柱高度对应的刻度就是包含基准出来，这样水银柱高度对应的刻度就是包含基准单位的个数，即测量出来当时的温度。因此，检单位的个数，即测量出来当时的温度。因此，检测是一个更广泛的测量概念，它包含信息转换、测是一个更广泛的测量概念，它包含信息转换、确定基准单位和对比三个基本内容。确定基准单位和对比三个基本内容。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能2.测量方法及分类测量方法及分类 对于测量
18、方法，从不同的角度出发，有不同的分类方法。对于测量方法，从不同的角度出发，有不同的分类方法。按比较方式分按比较方式分 直接测量直接测量 直接测量是指用事先标定好的测量仪表对某被测变量直接进行比较，直接测量是指用事先标定好的测量仪表对某被测变量直接进行比较，从而得到测量结果的过程。如弹簧秤、游标卡尺等。从而得到测量结果的过程。如弹簧秤、游标卡尺等。间接测量间接测量 间接测量是指由多个仪表（或称环节）所组成的一个测量系统。它间接测量是指由多个仪表（或称环节）所组成的一个测量系统。它包含了被测变量的测量、变换、传输、显示、记录、和数据处理等过程。包含了被测变量的测量、变换、传输、显示、记录、和数据处
19、理等过程。这种测量方法在工程中应用广泛。如用电子皮带秤测量煤的输送量，可这种测量方法在工程中应用广泛。如用电子皮带秤测量煤的输送量，可通过荷重传感器测出检测点处有效称量段通过荷重传感器测出检测点处有效称量段L0上的煤的重量上的煤的重量W，通过测速，通过测速传感器测出检测点处煤的传送速度传感器测出检测点处煤的传送速度u，经信息处理单元对，经信息处理单元对 及及u进行进行合成处理后送入显示单元显示瞬时输送量，送入比例积算器显示输送总合成处理后送入显示单元显示瞬时输送量，送入比例积算器显示输送总量。量。一般来说，间接测量比直接测量要复杂一些。但随着计算机的应用，一般来说，间接测量比直接测量要复杂一些
20、。但随着计算机的应用，仪表功能加强，间接测量方法的应用也正在扩大，测量过程中的数据处仪表功能加强，间接测量方法的应用也正在扩大，测量过程中的数据处理完全可以由计算机快速而准确地完成，使间接测量方法变得比较直观理完全可以由计算机快速而准确地完成，使间接测量方法变得比较直观而简单。而简单。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能0LW 按测量原理分按测量原理分 偏差法偏差法 用测量仪表的指针相对于刻度初始点的位移（偏差）来直接表示被用测量仪表的指针相对于刻度初始点的位移（偏差）来直接表示被测量的大小。指针式仪表是最为常用的一种类型。如图弹簧秤所示。测量的大小。指针式仪表是最为常用的一种类型。如图弹簧秤
21、所示。在用此种方法测量的仪表中，分度是预先用标准仪器标定的，如弹簧秤在用此种方法测量的仪表中，分度是预先用标准仪器标定的，如弹簧秤用砝码标定。这种方法的优点是直观、简便，相应的仪表结构比较简单；用砝码标定。这种方法的优点是直观、简便，相应的仪表结构比较简单；缺点是精度较低、量程窄。缺点是精度较低、量程窄。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能 零位法零位法 将被测量与标准量进行比较，二将被测量与标准量进行比较，二者的差值为零时，标准量的读数就是者的差值为零时，标准量的读数就是被测量的大小。这就要有一灵敏度很被测量的大小。这就要有一灵敏度很高的指零机构。如天平秤重及电位差高的指零机构。如天平秤重及
22、电位差计测量电势就是用这个原理。如图天计测量电势就是用这个原理。如图天平秤所示。平秤所示。零位法具有很高的测量精度，但零位法具有很高的测量精度，但响应慢，测量时间长，不能测量快速响应慢，测量时间长，不能测量快速变化的信号。变化的信号。微差法微差法 是将偏差法和零位法组合起来的一种测量方法。测量过程中将被测是将偏差法和零位法组合起来的一种测量方法。测量过程中将被测变量的大部分用标准信号去平衡，而剩余部分采用偏差法测量。变量的大部分用标准信号去平衡，而剩余部分采用偏差法测量。微差法的特点是：准确度高，不需要微进程的可变标准量，测量速微差法的特点是：准确度高，不需要微进程的可变标准量，测量速度快，指
23、零机构用一个有刻度可指示偏差量的指示机构所代替。度快，指零机构用一个有刻度可指示偏差量的指示机构所代替。利用不平衡电桥测量电阻的变化量，是检测仪表中使用最多的微差利用不平衡电桥测量电阻的变化量，是检测仪表中使用最多的微差法测量的典型例子。桥路中被测电阻的基本部分（静态电阻）使电桥处法测量的典型例子。桥路中被测电阻的基本部分（静态电阻）使电桥处于平衡，而变化的电阻将使电桥失去平衡产生相应的输出电压。这样，于平衡，而变化的电阻将使电桥失去平衡产生相应的输出电压。这样，桥路输出电压的变化，只反应电阻的变化，被测电阻将是基本部分及输桥路输出电压的变化，只反应电阻的变化，被测电阻将是基本部分及输出电压决
24、定的电阻变化部分之和。出电压决定的电阻变化部分之和。这种方法可以使测量精度大大提高。这是因为电阻的主要部分采用这种方法可以使测量精度大大提高。这是因为电阻的主要部分采用了零位法测量，具有很高的测量精度，尽管偏差法测量剩余部分时造成了零位法测量，具有很高的测量精度，尽管偏差法测量剩余部分时造成了一定的误差，但这部分误差相对于整个被测量而言，将是非常微小的。了一定的误差，但这部分误差相对于整个被测量而言，将是非常微小的。例如，例如，基本部分是，基本部分是100，变化部分是，变化部分是1，如果变化部分用偏，如果变化部分用偏差法测量的误差是差法测量的误差是1，则为，则为0.01，相对于，相对于101的
25、整个电阻而言，相的整个电阻而言，相对误差约为对误差约为0.01，如果再考虑基本部分用零位法测量时的相对误差是，如果再考虑基本部分用零位法测量时的相对误差是0.01，总得相对误差将为，总得相对误差将为0.02，可见微差法测量过程比绝对用零位，可见微差法测量过程比绝对用零位法测量时简便、迅速（因零位法测量时需要用标准量反复地与被测量相法测量时简便、迅速（因零位法测量时需要用标准量反复地与被测量相平衡），所以它在工程测量中得到大量应用。平衡），所以它在工程测量中得到大量应用。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能 101Rx1.2.2 1.2.2 测量误差的表示方法测量误差的表示方法1.误差的概念误差
26、的概念 在检测过程中，由于环境中存在着各种各样的干扰因素，以及所选用在检测过程中，由于环境中存在着各种各样的干扰因素，以及所选用的仪表精度有限，实验手段不够完善，检测技术水平的限制等原因，必然的仪表精度有限，实验手段不够完善，检测技术水平的限制等原因，必然使测量值和真实值之间存在着一定的差值，这个差值称为测量误差。表示使测量值和真实值之间存在着一定的差值，这个差值称为测量误差。表示为：为：式中式中 X测量值，即被测变量的仪表示值；测量值，即被测变量的仪表示值；T真实值，在一定条件下，被测变量实际应有的数值。真实值，在一定条件下，被测变量实际应有的数值。真实值是一个理想的概念，因为任何可以得到的
27、数据都是通过测量得真实值是一个理想的概念，因为任何可以得到的数据都是通过测量得到的，它受到测量条件、人员素质、测量方法和测量仪表的影响。到的，它受到测量条件、人员素质、测量方法和测量仪表的影响。一个测量结果，只有当知道它的测量误差的大小及误差的范围时，这一个测量结果，只有当知道它的测量误差的大小及误差的范围时，这种结果才有意义，因此，必须确定真实值。在实际应用中，常把以下几种种结果才有意义，因此，必须确定真实值。在实际应用中，常把以下几种情况定为真实值。情况定为真实值。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能TX 计量学约定的真值计量学约定的真值 即测量过程中所选定的国际上公认的某些基准量。例如即
28、测量过程中所选定的国际上公认的某些基准量。例如1982年年国际计量局米定义咨询委员会提出新的米定义为国际计量局米定义咨询委员会提出新的米定义为“米等于光在真空米等于光在真空中中1299 792 458秒时间间隔内所经路径的长度秒时间间隔内所经路径的长度”。这个米基准就当。这个米基准就当作计量长度的约定真值。又如：在一个物理大气压下，水沸腾的温作计量长度的约定真值。又如：在一个物理大气压下，水沸腾的温度为度为100，即为约定真值。，即为约定真值。标准仪器的相对真值标准仪器的相对真值 可以用高一级标准仪器的测量值作为低一级仪表测量值的相对可以用高一级标准仪器的测量值作为低一级仪表测量值的相对真值，
29、在这样情况下真值真值，在这样情况下真值T又称为实际值或标准值。如：对同一个被又称为实际值或标准值。如：对同一个被测变量，标准压力表示值为测变量，标准压力表示值为16MPa，普通压力表示值为，普通压力表示值为16.01MPa，则该被测压力表测量值则该被测压力表测量值X是是16.01MPa，相对真值（实际值），相对真值（实际值）16MPa，用普通压力表测量后产生的测量误差为：用普通压力表测量后产生的测量误差为：理论真值理论真值 如：平面三角形的内角之和恒为如：平面三角形的内角之和恒为180。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能MPaTX01.01601.16 2.误差的表示方式误差的表示方式 绝对
30、误差绝对误差 被测变量的测量值与实际值之间的差值称为绝对误差。被测变量的测量值与实际值之间的差值称为绝对误差。即即 绝对误差直接说明了仪表显示值（测量值）偏离实际值的大绝对误差直接说明了仪表显示值（测量值）偏离实际值的大小。对同一个实际值来说，测量产生的绝对误差小，则直观地说小。对同一个实际值来说，测量产生的绝对误差小，则直观地说明了测量结果准确。但绝对误差不能作为不同量程的同类仪表和明了测量结果准确。但绝对误差不能作为不同量程的同类仪表和不同类型仪表之间测量质量好坏的比较尺度，且不同量纲的绝对不同类型仪表之间测量质量好坏的比较尺度，且不同量纲的绝对误差无法比较。误差无法比较。为了更准确地描述
31、测量质量的好坏，明确测量结果的可信程为了更准确地描述测量质量的好坏，明确测量结果的可信程度，通常将绝对误差与被测值的大小作一比较，从而引入相对误度，通常将绝对误差与被测值的大小作一比较，从而引入相对误差的概念。差的概念。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能TX 相对误差相对误差 相对误差是被测变量的绝对误差与实际值（或测量值）比较的百分数。相对误差是被测变量的绝对误差与实际值（或测量值）比较的百分数。例如，用电阻式温度计测量例如，用电阻式温度计测量200温度时，产生的绝对误差是温度时，产生的绝对误差是0.5，由上式得到，相对误差由上式得到，相对误差是是0.25%。用热电偶温度计测量。用热电偶温
32、度计测量800温度时，产温度时，产生的绝对误差是生的绝对误差是1，由上式得到相对误差，由上式得到相对误差是是0.125%。可见，用绝对。可见，用绝对误差比较则电阻式温度计测量的准确度高，但用相对误差比较则发现，热误差比较则电阻式温度计测量的准确度高，但用相对误差比较则发现，热电偶温度计相对于测量的实际值而言，测量结果的准确度高。电偶温度计相对于测量的实际值而言，测量结果的准确度高。又如，测量范围为又如，测量范围为01000的热电偶温度计，测量各温度点时，产生的热电偶温度计，测量各温度点时，产生的绝对误差均为的绝对误差均为1，因此，在测量，因此，在测量200时，产生的相对误差为时，产生的相对误差
33、为 在测量在测量800时，产生的相对误差为时，产生的相对误差为 。由此可见，在仪表的整个测量范围内，靠近下限值附近，测量的实际由此可见，在仪表的整个测量范围内，靠近下限值附近，测量的实际值小，产生的相对误差就大，说明测量结果不够准确；而在上限附近，测值小，产生的相对误差就大，说明测量结果不够准确；而在上限附近，测量的实际值高，产生的相对误差小，测量结果的准确度随之得到提高。量的实际值高，产生的相对误差小，测量结果的准确度随之得到提高。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能%100%100 XT%5.0%10020011%125.0%10080012 引用误差（相对百分误差）引用误差（相对百分误差
34、）绝对误差与仪表量程比值的百分数称为引用误差，有时也称为绝对误差与仪表量程比值的百分数称为引用误差，有时也称为相对百分误差，表示为相对百分误差，表示为式中式中 Xmax仪表标尺上限刻度值；仪表标尺上限刻度值；Xmin仪表标尺下限刻度值。仪表标尺下限刻度值。在实际应用时，通常采用最大引用误差来描述仪表实际测量的在实际应用时，通常采用最大引用误差来描述仪表实际测量的质量，并把它定义为确定仪表精度的基准。表达式为质量，并把它定义为确定仪表精度的基准。表达式为：式中式中 max在测量范围内产生的绝对误差的最大值。在测量范围内产生的绝对误差的最大值。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能%100minma
35、x XX引引%100minmaxmax XX引引1.2.3 1.2.3 检测仪表的基本技术指标检测仪表的基本技术指标 一台仪表的品质好坏是由它的基本技术指标来衡量。常用的指标如下：一台仪表的品质好坏是由它的基本技术指标来衡量。常用的指标如下：测量范围和量程测量范围和量程 每台检测仪表都有一个测量范围，仪表工作在这个范围内，可以保证每台检测仪表都有一个测量范围，仪表工作在这个范围内，可以保证仪表不会被损坏，而且仪表输出值的准确度能符合所规定的值。这个范围仪表不会被损坏，而且仪表输出值的准确度能符合所规定的值。这个范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限。测量上限和测量下限的的最小值和最大值
36、分别称为测量下限和测量上限。测量上限和测量下限的代数差称为仪表的量程，即代数差称为仪表的量程，即 例如，一台温度检测仪表的测量上限值是例如，一台温度检测仪表的测量上限值是1000，下限值是，下限值是100，则其测量范围为则其测量范围为1001000，量程为，量程为1100。仪表的量程在检测仪表。仪表的量程在检测仪表中是一个非常重要概念，它除了表示测量范围以外，还与它的准确度、准中是一个非常重要概念，它除了表示测量范围以外，还与它的准确度、准确度等级有关，与仪表的选用也有关。确度等级有关，与仪表的选用也有关。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能量程测量上限值一测量下限值量程测量上限值一测量下限值
37、 精度（精确度或准确度）精度（精确度或准确度）任何检测仪表都有误差，使用仪表时应根据需要选择不同品质的仪表。任何检测仪表都有误差，使用仪表时应根据需要选择不同品质的仪表。判定仪表测量精确性的主要指标是它的准确度，其定义是判定仪表测量精确性的主要指标是它的准确度，其定义是“仪表给出接近仪表给出接近于真值的响应能力于真值的响应能力”。知道了仪表的准确度就可以估计测量结果与约定真。知道了仪表的准确度就可以估计测量结果与约定真值的差距。准确度常常也称精度或精确度。值的差距。准确度常常也称精度或精确度。精度是描述仪表测量结果的准确程度的一项综合性指标。精度高低主精度是描述仪表测量结果的准确程度的一项综合
38、性指标。精度高低主要由系统误差和随机误差的大小决定。因此精度包含了正确度和精密度两要由系统误差和随机误差的大小决定。因此精度包含了正确度和精密度两个方面的内容。个方面的内容。*正确度表示测量结果中系统误差大小的程度，即测量结果与被测量真正确度表示测量结果中系统误差大小的程度，即测量结果与被测量真值偏离的程度。系统误差越小，测量结果越正确。值偏离的程度。系统误差越小，测量结果越正确。*精密度表示测量结果中随机误差大小的程度，它指在一定条件下，多精密度表示测量结果中随机误差大小的程度，它指在一定条件下，多次重复的测量结果彼此间的分散程度。随机误差越小，测量结果越精密。次重复的测量结果彼此间的分散程
39、度。随机误差越小，测量结果越精密。在实际测量过程中，系统误差和随机误差通常是同时发生的，并且可在实际测量过程中，系统误差和随机误差通常是同时发生的，并且可以在一定条件下相互转化，单从某次测量结果判断具有系统误差还是随机以在一定条件下相互转化，单从某次测量结果判断具有系统误差还是随机误差是不可能的。所以，用测量的精度来反应系统误差和随机误差的综合误差是不可能的。所以，用测量的精度来反应系统误差和随机误差的综合情况。精度高，说明系统误差和随机误差都小，即具有一个既情况。精度高，说明系统误差和随机误差都小，即具有一个既“精密精密”又又“正确正确”的测量过程。如图所示。的测量过程。如图所示。检测仪表的
40、基本性能检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能 仪表的精度是用基本误差来表示的。在规定的工作条件下，仪表基本误仪表的精度是用基本误差来表示的。在规定的工作条件下，仪表基本误差的允许界限称允许误差。某台仪表的基本误差小于或等于该表规定的允许差的允许界限称允许误差。某台仪表的基本误差小于或等于该表规定的允许误差时，为合格；否则为不合格。允许误差去掉后的值就是国家规定的电误差时，为合格；否则为不合格。允许误差去掉后的值就是国家规定的电工仪表的精度等级。工仪表的精度等级。根据仪表的使用要求，规定一个在正常情况下允许的最大误差，这个允根据仪表的使用要求，规定一个在正常情况下允许的最大误差
41、，这个允许的最大误差就叫允许误差。允许误差一般用相对百分误差来表示，即某一许的最大误差就叫允许误差。允许误差一般用相对百分误差来表示，即某一台仪表的允许误差是指在规定的正常情况下允许的相对百分误差的最大值，台仪表的允许误差是指在规定的正常情况下允许的相对百分误差的最大值，即即 仪表的仪表的 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 越小，表示仪越小，表示仪表的精确度越高。表的精确度越高。事实上，国家就是利用这一办法来统一规定仪表的精确度（精度）等级事实上，国家就是利用这一办法来统一规定仪表的精确度（精度）等级的。将仪表的允许相对百分误差去掉的。将仪表的允许相
42、对百分误差去掉“”号及号及“”号，便可以用来确定仪号，便可以用来确定仪表的精确度等级。目前，我国生产的仪表常用的精确度等级有表的精确度等级。目前，我国生产的仪表常用的精确度等级有0.005、0.01、0.02、（、（0.03）、）、0.05、0.1、0.2、（、（0.25）、（）、（0.3）、（）、（0.4）、）、0.5、1.0、1.5、（2.0）、）、2.5、4.0、5.0等（国家标准等（国家标准GBT 13283-91）。如果某台测温）。如果某台测温仪表的允许误差为仪表的允许误差为1.5，则认为该仪表的精确度等级符合，则认为该仪表的精确度等级符合1.5级。级。注：注：必要时，可采用括号内的
43、精确度等级。其中必要时，可采用括号内的精确度等级。其中0.4级只适用于压力表。级只适用于压力表。低于低于5.0级的仪表，其精确度等级可由各类仪表的标准予以规定。级的仪表，其精确度等级可由各类仪表的标准予以规定。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能范范围围下下限限值值测测量量范范围围上上限限值值测测量量差差值值仪仪表表允允许许的的最最大大绝绝对对误误允允100 允允 允允 例某表的精度等级为例某表的精度等级为0.1级，则表示该表的允许误差为级，则表示该表的允许误差为0.1，同，同时说明该表本身具有基本误差不超过时说明该表本身具有基本误差不超过0.1。若使用一段时间后，经。若使用一段时间后，经过校
44、验，计算出该表的基本误差（最大引用误差）为过校验，计算出该表的基本误差（最大引用误差）为0.15，超过，超过了该表所规定的允许误差，实际的精度下降至了该表所规定的允许误差，实际的精度下降至0.2级，因此该表不合格，级，因此该表不合格，需要重新调整或更换掉。需要重新调整或更换掉。不宜用引用误差或相对误差表示精确的仪表（如热电偶、热电阻不宜用引用误差或相对误差表示精确的仪表（如热电偶、热电阻等），可用拉丁字母或阿拉伯数字表示精确度等级，如等），可用拉丁字母或阿拉伯数字表示精确度等级，如A、B、C或者或者说说1、2、3。按拉丁字母或阿拉伯数字的先后次序表示精确度等级的高。按拉丁字母或阿拉伯数字的先后
45、次序表示精确度等级的高低。低。因为仪表的精度是用基本误差来表示的，由公式可见，仪表精度因为仪表的精度是用基本误差来表示的，由公式可见，仪表精度的高低不仅与测量范围内产生的绝对误差的最大值有关，还与该仪表的高低不仅与测量范围内产生的绝对误差的最大值有关，还与该仪表的量程大小有关。因此在选择和确定仪表精度时，必须同时考虑误差的量程大小有关。因此在选择和确定仪表精度时，必须同时考虑误差和量程这两个因素。和量程这两个因素。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能 线性度线性度 线性度是指仪表分度的均匀程度。即线性度是指仪表分度的均匀程度。即反映仪表特性曲线逼近直线的程度。由于反映仪表特性曲线逼近直线的程度
46、。由于线性仪表的分度和使用及信号处理（信号线性仪表的分度和使用及信号处理（信号间的转换和显示）比较方便，利于提高仪间的转换和显示）比较方便，利于提高仪表的整体准确度，所以通常希望仪表具有表的整体准确度，所以通常希望仪表具有线性特性。应注意的是，计算时常用非线线性特性。应注意的是，计算时常用非线性度（非线性误差）来说明线性程度（即性度（非线性误差）来说明线性程度（即仪表的实际曲线偏离直线的程度），即衡仪表的实际曲线偏离直线的程度），即衡量实际特性偏离线性的程度用非线性误差量实际特性偏离线性的程度用非线性误差来表示，它是实际值与理论值之间的绝对来表示，它是实际值与理论值之间的绝对误差的最大值误差的
47、最大值 与仪表量程比的百与仪表量程比的百分数，如图所示。分数，如图所示。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能max%100max 量程量程非线性误差非线性误差max 式中式中 仪表特性曲线与直线间的最大偏差。仪表特性曲线与直线间的最大偏差。变差变差 又称回差，是指检测仪表对于同一又称回差，是指检测仪表对于同一被测量在其上升和下降时对应输出值间被测量在其上升和下降时对应输出值间的最大误差，如图所示。由于特性曲线的最大误差，如图所示。由于特性曲线像环状一样，有时也称像环状一样，有时也称“滞环滞环”。变差。变差的存在使得检测仪表在同一被测量时有的存在使得检测仪表在同一被测量时有不止一个的输出值，从而
48、出现误差。引不止一个的输出值，从而出现误差。引起仪表出现变差的原因是仪表元件的吸起仪表出现变差的原因是仪表元件的吸收能量，例如，运动部件的摩擦、弹性收能量，例如，运动部件的摩擦、弹性元件的弹性滞后、磁性元件的磁滞损耗元件的弹性滞后、磁性元件的磁滞损耗等。因此，仪表的死区也是产生变差的等。因此，仪表的死区也是产生变差的一个因素。仪表的变差用同一被测量的一个因素。仪表的变差用同一被测量的对应输出值间的最大差值对应输出值间的最大差值 与仪与仪表量程比的百分数表示，即：表量程比的百分数表示，即：检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能式中式中 仪表特性曲线与直线间的最大偏差。仪表特性曲线与直线间的最大偏差
49、。max max%100max 量程量程变差变差例某一标尺为例某一标尺为0500的温度计出厂前经校验，其刻度标尺各点测量值分的温度计出厂前经校验，其刻度标尺各点测量值分别如下。别如下。检测仪表的基本性能检测仪表的基本性能被校表读数被校表读数0100200300400500标准表标准表读数读数上行程上行程0103198303406495下行程下行程0101201301404495 求仪表最大绝对误差；求仪表最大绝对误差；确定仪表的变差和精度等级；确定仪表的变差和精度等级；仪表经一段时间使用后，重新校验时，仪表最大绝对误差为仪表经一段时间使用后，重新校验时，仪表最大绝对误差为8，问该表是否符，问该
50、表是否符合原出厂时的精度等级。合原出厂时的精度等级。解：解：从数据表中可得，最大绝对误差发生在从数据表中可得，最大绝对误差发生在400测温点处，测温点处，变差的最大值发生在变差的最大值发生在200测温点处，测温点处，最大引用误差：最大引用误差：确定仪表精度等级时，仪表的基本误差应小于或等于国家规定的允许误差（精度级确定仪表精度等级时，仪表的基本误差应小于或等于国家规定的允许误差（精度级加上号）。对照国家精度等级标准，该表的精度定为加上号）。对照国家精度等级标准，该表的精度定为1.5级。级。因为此时因为此时 ，所以最大引用误差，所以最大引用误差 ，超过原，超过原定的精度级，已不符合出厂时的要求，
