1、上海第二工业大学 电子与电气工程学院 自动化系郑璞自动化仪表与系统自动化仪表与系统基础知识引论第1页教材：教材：自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统第一讲第一讲课程介绍课程介绍内容：内容：1.测量基础知识测量基础知识 2.传感器知识传感器知识(重点重点)3.控制系统控制系统自动化仪表与系统自动化仪表与系统基础知识引论第2页 自动检测技术及仪表控制系统第一编基础知识引论第一编基础知识引论1 绪论2 误差分析基础3检测技术及方法分析第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第3页1 1绪论绪论 任何一个任何一个工业控制系统工业控制系统都必定要应用一定都必定要应用一定检测技检测技术术和
2、和对应仪表单元对应仪表单元。检测单元完成对各种过程参数测量，并实现必要检测单元完成对各种过程参数测量，并实现必要数据处理；数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用伎俩和条件，它仪表单元则是实现各种控制作用伎俩和条件，它将检测得到数据进行将检测得到数据进行运算处理运算处理，并经过对应单元实现，并经过对应单元实现对被控变量对被控变量调整调整。伴随新技术不停出现，二者趋向融合伴随新技术不停出现，二者趋向融合,相辅相成，相辅相成，它们是控制系统主要基础。它们是控制系统主要基础。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第4页1 1绪论绪论第一讲第一讲测量：测量：用试验方法或专门设备，将被测物理量与该变量已
3、知测量单位（标准量）进行比较以求得二者比值，进而求得被测物理量量值。1960年10月十一届国际计量大会确定了国际通用国际单位制，简称SI制。SI制：七个基本单位：长度m，时间s，质量kg，热力学温度（Kelvin温度）K，电流单位A，光强度单位cd（坎德拉），物质量mol 自动化仪表与系统基础知识引论第5页1.1 检测仪表控制系统检测仪表控制系统：1.1.1 1.1.1 经典仪表控制系统实例：经典仪表控制系统实例：用用天然气天然气做原料生产做原料生产合成氨合成氨控制系统为例。控制系统为例。需对天然气脱硫处理需对天然气脱硫处理在脱硫塔中进行在脱硫塔中进行下面以一经典工业仪表控制系统实例为分析对象
4、，下面以一经典工业仪表控制系统实例为分析对象，给出常规检测仪表系统组成及结构给出常规检测仪表系统组成及结构,并介绍相关检并介绍相关检测和仪表相关技术必需基本要领和名词术语。测和仪表相关技术必需基本要领和名词术语。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第6页.脱硫塔控制流程图：脱硫塔控制流程图：由三个单参数由三个单参数压力、压力、液位和流量液位和流量调整控制调整控制系统组成。系统组成。压力控制：压力控制：PCPC液位控制：液位控制：LCLC流量控制：流量控制：FCFC1.1 检测仪表控制系统检测仪表控制系统：1.1.1.1.1.1.经典仪表控制系统实例：经典仪表控制系统实例：第一讲第一讲自动化
5、仪表与系统基础知识引论第7页.压力调整控制（压力调整控制（PCPC）单参数控制子系统介绍：）单参数控制子系统介绍：系统结构框图系统结构框图1.1.检测仪表控制系统检测仪表控制系统：1.1.1 1.1.1 经典仪表控制系统实例：经典仪表控制系统实例：第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第8页.压力调整控制（压力调整控制（PCPC）单参数控制子系统介绍：）单参数控制子系统介绍：控制过程：控制过程：首先测量进入脱硫塔首先测量进入脱硫塔天然气压力，检测到信号天然气压力，检测到信号经转换后，以标准信号制经转换后，以标准信号制式传输到实现调整运算调式传输到实现调整运算调整单元；整单元；1.1 检测仪表
6、控制系统检测仪表控制系统：1.1.1 1.1.1 经典仪表控制系统实例：经典仪表控制系统实例：调整单元在接收到测量信号后，即与给定单元设定压调整单元在接收到测量信号后，即与给定单元设定压力值进行比较，并依据设定控制规律计算出实现控制调整力值进行比较，并依据设定控制规律计算出实现控制调整作用所需控制信号；作用所需控制信号；调整单元输出控制信号经执行单元转换后，驱动对应调整单元输出控制信号经执行单元转换后，驱动对应设备实现对被控变量调整。设备实现对被控变量调整。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第9页.流量调整控制（流量调整控制（FCFC）单参数控制子系统介绍：）单参数控制子系统介绍：系统结
7、构框图系统结构框图 控制过程：控制过程：1.1 检测仪表控制系统检测仪表控制系统：1.1.1 1.1.1 经典仪表控制系统实例：经典仪表控制系统实例：流量变送单元用于流流量变送单元用于流量检测信号转换和传量检测信号转换和传输输;安全栅增加则是为了安全栅增加则是为了实现安全火花防爆实现安全火花防爆特征。特征。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第10页.小结小结1.1 检测仪表控制系统检测仪表控制系统：1.1.1 1.1.1 经典仪表控制系统实例：经典仪表控制系统实例：常规工业检测仪表控制系统组成基本相同，而常规工业检测仪表控制系统组成基本相同，而与详细采取仪表类型无关。与详细采取仪表类型无
8、关。基本组成包含基本组成包含被控对象、变送器、显示仪表、被控对象、变送器、显示仪表、调整器、给定器和执行器调整器、给定器和执行器等。因为各控制子系统被等。因为各控制子系统被控变量不一样，各子系统采取变送器和调整器控制控变量不一样，各子系统采取变送器和调整器控制规律因而有所不一样。规律因而有所不一样。（经过例子，告诉我们系统是复杂，而我们学习、研究从简单开始。）第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第11页1.1.2 1.1.2 检测仪表控制系统结构分析：检测仪表控制系统结构分析：说明：说明：.闭环回路控制系统。闭环回路控制系统。.检测单元：检测单元：实现控制调整作用基础，它完成对全部被控变实
9、现控制调整作用基础，它完成对全部被控变量直接测量，包含温度、压力、流量、液位、成份量直接测量，包含温度、压力、流量、液位、成份等等1.1 检测仪表控制系统检测仪表控制系统：第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第12页1.1.2 1.1.2 检测仪表控制系统结构分析：检测仪表控制系统结构分析：说明：说明：1.1 检测仪表控制系统检测仪表控制系统：.显示单元：显示单元：是控制系统从属单元是控制系统从属单元.调整单元：调整单元：完成调整控制规律运算。完成调整控制规律运算。它将变送器它将变送器传输来测量信号与给定值进行比较，并对比较结果进传输来测量信号与给定值进行比较，并对比较结果进行调整运算，以
10、输出作为控制信号。调整单元采取常行调整运算，以输出作为控制信号。调整单元采取常规控制规律包含位式调整和规控制规律包含位式调整和 PID PID 调整调整.执行单元：执行单元：实施控制策略执行机构，有电动、气实施控制策略执行机构，有电动、气动、液动等方式动、液动等方式第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第13页1.2 基本概念基本概念：请思索：什么是测量？测量值、真值、约定真值、示值（仪表）有几个基本物理量？对象、检测、变送、调整、执行、自动控制系统中检测是基础，是我们这门课重点内容。工业自动控制系统中，从被控对象归纳出六大参数。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第14页1.2 基本概
11、念基本概念：1.2.1 1.2.1 测量范围、上下限、量程：测量范围、上下限、量程：1 1、测量范围：、测量范围：仪表按要求精度进行测量被测变量范围。用其上、下限仪表按要求精度进行测量被测变量范围。用其上、下限来表示，每个测量仪表都有测量范围。来表示，每个测量仪表都有测量范围。2 2、上、下限：、上、下限：测量范围最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限，测量范围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。简称下限和上限。3 3、量程：、量程：测量上限值测量下限值测量上限值测量下限值说明：说明：给出仪表上下限，便知仪表测量范围及量程，反之只给出给出仪表上下限，便知仪表测量范围及量
12、程，反之只给出仪表量程，却无法确定其上下限及测量范围。仪表量程，却无法确定其上下限及测量范围。测量仪表另一表示方法：给出仪表零点（即下限值）及量测量仪表另一表示方法：给出仪表零点（即下限值）及量程程第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第15页1.2 基本概念基本概念：1.2.2 1.2.2 零点迁移和量程迁移零点迁移和量程迁移：在实际使用中，因为测量要求或测量条件改变，在实际使用中，因为测量要求或测量条件改变，需要改变仪表测量范围，即需要改变仪表测量范围，即改变仪表零点或量程改变仪表零点或量程，为此需要对仪表进行零点和量程调整。通常将为此需要对仪表进行零点和量程调整。通常将零点零点改变称为
13、零点迁移，而量程改变则称为量程迁移。改变称为零点迁移，而量程改变则称为量程迁移。经过迁移能够扩大仪表通用性。不过，在何种经过迁移能够扩大仪表通用性。不过，在何种条件下迁移，以及能够有多大迁移量，还需视详细条件下迁移，以及能够有多大迁移量，还需视详细仪表结构和性能而定。仪表结构和性能而定。零点迁移和量程迁移可经过仪表标尺特征来反零点迁移和量程迁移可经过仪表标尺特征来反应。应。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第16页1.2 基本概念基本概念：2 2、标尺特征：、标尺特征：以被测变量值相对于量程百分数为横坐标识为以被测变量值相对于量程百分数为横坐标识为X X，以仪表，以仪表指针位移或转角相对
14、于标尺长度百分数为纵坐标识为指针位移或转角相对于标尺长度百分数为纵坐标识为Y Y，可得到仪表标可得到仪表标尺特征曲线尺特征曲线X XY.Y.3 3、实例说明、实例说明：第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第17页1.2 基本概念基本概念：3 3、实例说明、实例说明：此时仪表量程不变，其斜率亦保持不变，线段此时仪表量程不变，其斜率亦保持不变，线段2 2 只是线段只是线段1 1 平移，理论上零点迁移到了原输入值平移，理论上零点迁移到了原输入值-25%-25%，终点迁移到了原输，终点迁移到了原输入值入值75%75%，而量程则仍为，而量程则仍为100%100%。但因为标尺特征受限于输入通道对信号限
15、制（不能为负值）但因为标尺特征受限于输入通道对信号限制（不能为负值），所以实际标尺有效使用范围（纵坐标，所以实际标尺有效使用范围（纵坐标Y Y）迁移到原来）迁移到原来25%-100%25%-100%，测量范围（横坐标，测量范围（横坐标X X）迁移到原来）迁移到原来0-75%0-75%。单纯零点迁移时标尺特征单纯零点迁移时标尺特征线段线段2:第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第18页1.2 基本概念基本概念：3 3、实例说明、实例说明：线段线段3 3、单纯量程迁移时标尺特征。单纯量程迁移时标尺特征。线段线段4:4:此时零点不变，线段仍过坐标系原点，但斜率发生了改变。此时零点不变，线段仍过坐
16、标系原点，但斜率发生了改变。线段线段3 3：理论上量程迁移到了原来理论上量程迁移到了原来70%70%。因为受仪表标尺长度限。因为受仪表标尺长度限制，实际标尺将仍保持到原来有效范围（纵坐标）制，实际标尺将仍保持到原来有效范围（纵坐标）0-100%0-100%，而，而不能超出不能超出100%100%，对应测量范围迁移到原来，对应测量范围迁移到原来070%070%。灵敏度提升。灵敏度提升。线段线段4:4:量程迁移到原来量程迁移到原来140%140%，斜率改变；尽管量程变大了，但，斜率改变；尽管量程变大了，但实际标尺有效范围只有原来实际标尺有效范围只有原来71.4%71.4%，测量范围仍为，测量范围仍
17、为0100%0100%。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第19页1.2 基本概念基本概念：1.2.3 1.2.3 灵敏度和分辨率灵敏度和分辨率：1 1、灵敏度、灵敏度：是仪表对被测参数改变灵敏程度。是仪表对被测参数改变灵敏程度。常以在被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值常以在被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值到达稳定状态后，仪表输出改变量到达稳定状态后，仪表输出改变量Y Y与引发此改变输与引发此改变输入改变量入改变量U U之比表示，即之比表示，即定义为：定义为：2 2、分辨率、分辨率：指仪表输出能响应和分辨最小输入量，又称仪表指仪表输出能响应和分辨最小输入量，又称仪表灵敏限，是灵
18、敏度一个反应。灵敏限，是灵敏度一个反应。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第20页1.2 基本概念基本概念：1 1、灵敏度、灵敏度：是仪表对被测参数改变灵敏程度。是仪表对被测参数改变灵敏程度。2 2、分辨率、分辨率：仪表输出能响应和分辨最小输入量。仪表输出能响应和分辨最小输入量。3 3、讨论、讨论：灵敏度和标尺特征关系：灵敏度和标尺特征关系：灵敏度等于灵敏度等于标尺特征曲线斜率。所以，量程迁移标尺特征曲线斜率。所以，量程迁移就意味着灵敏度改变；而假如仅仅是零点迁移则灵敏就意味着灵敏度改变；而假如仅仅是零点迁移则灵敏度不变。度不变。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第21页1.2 基
19、本概念基本概念：1 1、灵敏度、灵敏度：是仪表对被测参数改变灵敏程度。是仪表对被测参数改变灵敏程度。2 2、分辨率、分辨率：仪表输出能响应和分辨最小输入量。仪表输出能响应和分辨最小输入量。3 3、讨论、讨论：灵敏度和标尺特征关系：灵敏度和标尺特征关系：灵敏度和仪表放大倍数关系：灵敏度和仪表放大倍数关系：由灵敏度定义表示式可知：灵敏度大小等同于仪由灵敏度定义表示式可知：灵敏度大小等同于仪表放大倍数。只是因为表放大倍数。只是因为Y Y、U U 都有详细量纲，所以都有详细量纲，所以灵敏度也有量纲，且由灵敏度也有量纲，且由Y Y、U U 确定；而放大倍数确定；而放大倍数没有量纲。所以灵敏度含义比放大倍
20、数要广泛得多。没有量纲。所以灵敏度含义比放大倍数要广泛得多。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第22页1.2 基本概念基本概念：1 1、灵敏度、灵敏度：是仪表对被测参数改变灵敏程度。是仪表对被测参数改变灵敏程度。2 2、分辨率、分辨率：仪表输出能响应和分辨最小输入量。仪表输出能响应和分辨最小输入量。3 3、讨论、讨论：灵敏度和标尺特征关系：灵敏度和标尺特征关系：灵敏度和仪表放大倍数关系：灵敏度和仪表放大倍数关系：灵敏度和分辨率关系灵敏度和分辨率关系 分辨率是灵敏度一个反应，普通说仪表灵敏度分辨率是灵敏度一个反应，普通说仪表灵敏度高，则其分辨率一样也高。所以实际中主要希望提高，则其分辨率一
21、样也高。所以实际中主要希望提升仪表灵敏度，从而确保其分辨率很好。升仪表灵敏度，从而确保其分辨率很好。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第23页1.2 基本概念基本概念：1 1、灵敏度、灵敏度：是仪表对被测参数改变灵敏程度。是仪表对被测参数改变灵敏程度。2 2、分辨率、分辨率：仪表输出能响应和分辨最小输入量。仪表输出能响应和分辨最小输入量。3 3、讨论、讨论：灵敏度和标尺特征关系：灵敏度和标尺特征关系：灵敏度和仪表放大倍数关系：灵敏度和仪表放大倍数关系：灵敏度可传递性灵敏度可传递性 在由多个仪表组成测量或控制系统中，灵敏度在由多个仪表组成测量或控制系统中，灵敏度含有可传递性。比如首尾串联仪
22、表系统含有可传递性。比如首尾串联仪表系统 即前一个仪即前一个仪表输出是后一个仪表输入表输出是后一个仪表输入 ，其总灵敏度是各仪表灵，其总灵敏度是各仪表灵敏度乘积。敏度乘积。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第24页1.2 基本概念基本概念：1.2.4 1.2.4 误差误差1 1、基本名词、基本名词：.被测真值：被测真值：被测量真实值，是一个理论值，因为不论采取何被测量真实值，是一个理论值，因为不论采取何种仪表测到值都有误差。种仪表测到值都有误差。实际中常将用适当精度仪表（普通指高一等级精实际中常将用适当精度仪表（普通指高一等级精度仪表）测出或用特定方法确定约定真值代替真值。度仪表）测出或
23、用特定方法确定约定真值代替真值。又称为又称为约定真值。约定真值。一些特殊情况下是可知，如圆周角为一些特殊情况下是可知，如圆周角为360360度。度。.示值：示值：指示装置所显示被测值指示装置所显示被测值第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第25页1.2 基本概念基本概念：2 2、绝对误差、绝对误差：通常可简称为误差。：通常可简称为误差。绝对误差示值约定真值绝对误差示值约定真值 误差为正时表示仪表示值偏大，反之偏小。误差为正时表示仪表示值偏大，反之偏小。3 3、相对误差、相对误差：绝对误差与约定真值之比称为相对误差，惯用百绝对误差与约定真值之比称为相对误差，惯用百分数表示，即分数表示，即 用
24、相对误差大小来衡量仪表精度比较合理。用相对误差大小来衡量仪表精度比较合理。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第26页1.2 基本概念基本概念：用水银温度计测得某一温度为用水银温度计测得某一温度为20.320.3，该温度用，该温度用高一等级温度计测得值为高一等级温度计测得值为20.220.2，因后者精度高，故，因后者精度高，故可认为可认为20.220.2靠近真实温度，故水银温度计测量靠近真实温度，故水银温度计测量绝对误差绝对误差:相对误差相对误差:对于相同被测量，绝对误差能够评定其测量精度高低，但对于相同被测量，绝对误差能够评定其测量精度高低，但对于不一样被测量以及不一样物理量，绝对误差就
25、难以评定其对于不一样被测量以及不一样物理量，绝对误差就难以评定其测量精度高低，而采取相对误差来评定较为确切。测量精度高低，而采取相对误差来评定较为确切。20.320.3-20.220.2=0.10.1举例举例1:1:第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第27页1.2 基本概念基本概念：2 2、绝对误差、绝对误差：简称为误差。：简称为误差。绝对误差示值约定真值绝对误差示值约定真值3 3、相对误差、相对误差：4 4、引用误差、引用误差：即使用绝对误差占约定真值百分数来衡量仪表精度比较合即使用绝对误差占约定真值百分数来衡量仪表精度比较合理，但因为仪表多应用在测量靠近上限值量，为此引入引用误理，但
26、因为仪表多应用在测量靠近上限值量，为此引入引用误差概念，定义以下：差概念，定义以下：以百分数以百分数()表示表示第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第28页1.2 基本概念基本概念：2 2、绝对误差、绝对误差：简称为误差。：简称为误差。绝对误差示值约定真值绝对误差示值约定真值3 3、相对误差、相对误差：4 4、引用误差、引用误差：5 5、最大引用误差、最大引用误差：最大引用误差与仪表详细示值无关，能够更加好地说明最大引用误差与仪表详细示值无关，能够更加好地说明仪表测量准确程度。它是仪表基本误差主要形式，是仪表主仪表测量准确程度。它是仪表基本误差主要形式，是仪表主要质量指标之一。要质量指标之
27、一。指整个量程内指整个量程内以百分数以百分数()表示表示第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第29页1.2 基本概念基本概念：6 6、允许误差、允许误差Q Q：仪表在出厂时要求引用误差：仪表在出厂时要求引用误差允许值允许值，简称允许误差。简称允许误差。7 7、基本误差：、基本误差：任何测量都是与环境条件相关，这些环境条件包含环境温任何测量都是与环境条件相关，这些环境条件包含环境温度、相对湿度、电源电压、安装方式等。仪表应用时应严格按度、相对湿度、电源电压、安装方式等。仪表应用时应严格按要求环境条件要求环境条件即参比工作条件进行测量，此时取得误差称为基即参比工作条件进行测量，此时取得误差称为
28、基本误差本误差。8 8、附加误差：、附加误差：仪表仪表在非参比工作条件下进行测量，此时取得误差除包在非参比工作条件下进行测量，此时取得误差除包含基本误差外，还会包含额外误差，又称附加误差。含基本误差外，还会包含额外误差，又称附加误差。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第30页1.2 基本概念基本概念：9 9、静态误差：、静态误差：指仪表静止状态时误差，或被测量改变十分迟缓指仪表静止状态时误差，或被测量改变十分迟缓时所展现误差，此时不考虑仪表惯性原因。时所展现误差，此时不考虑仪表惯性原因。1010、动态误差：、动态误差：指仪表因惯性拖延所引发附加误差，或改变过指仪表因惯性拖延所引发附加误差
29、，或改变过程中误差。程中误差。仪表静态误差应用更为普遍。仪表静态误差应用更为普遍。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第31页1.2 基本概念基本概念：1.2.5 1.2.5 准确度准确度：任何仪表都有一定测量误差。所以，使用仪表时必须先知任何仪表都有一定测量误差。所以，使用仪表时必须先知道该仪表准确程度，方便预计测量结果与约定真值差距，即预道该仪表准确程度，方便预计测量结果与约定真值差距，即预计测量值大小。计测量值大小。1 1、定义：、定义：用仪表允许最大引用误差去掉百分号后数用仪表允许最大引用误差去掉百分号后数字来衡量该仪表准确程度。字来衡量该仪表准确程度。用于预计测量结果与约定真值差
30、距用于预计测量结果与约定真值差距2 2、精度等级划分：、精度等级划分：0.050.05级、级、0.10.1级、级、0.20.2级、级、0.250.25级、级、0.50.5级、级、1.01.0级、级、1.51.5级、级、2.52.5级。级。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第32页1.2 基本概念基本概念：1 1、定义：、定义：用仪表允许最大引用误差去掉百分号后用仪表允许最大引用误差去掉百分号后数字来衡量该仪表准确程度。数字来衡量该仪表准确程度。2 2、精度等级划分：、精度等级划分：3 3、精度等级确定方法：、精度等级确定方法：依据试验数据，先计算仪表最大引用误差，然后依据试验数据，先计算
31、仪表最大引用误差，然后从上面标准精度等级中选取数值上最靠近，但比该计从上面标准精度等级中选取数值上最靠近，但比该计算出最大引用误差去掉百分号值大精度等级做为该仪算出最大引用误差去掉百分号值大精度等级做为该仪表准确度等级。表准确度等级。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第33页1.2 基本概念基本概念：举例：举例：某弹簧管压力表测量范围为某弹簧管压力表测量范围为.a a，精度等级为精度等级为2 25 5级，校验时，在某点出现最大绝对误差级，校验时，在某点出现最大绝对误差为为.a a，问该仪表是否合格？，问该仪表是否合格？解：解：由已知条件可知：由已知条件可知：仪表量程为，最大绝对误差为仪表
32、量程为，最大绝对误差为。其最大引用误差为：其最大引用误差为：由精度等级为由精度等级为2.52.5级，可知仪表允许最大引用误差级，可知仪表允许最大引用误差为：为：2.52.5，所以不全格。所以不全格。.a a.a a第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第34页1.2 基本概念基本概念：举例举例2 2：有一块压力表，其负向可测到有一块压力表，其负向可测到-0.1MPa-0.1MPa，正向可测到，正向可测到0.6MPa0.6MPa，现只校验正向部份，其最大误差发生在，现只校验正向部份，其最大误差发生在0.3MPa0.3MPa处，且处，且 上行和下行时，标准压力表指示值分别为上行和下行时，标准压力
33、表指示值分别为0.305MPa0.305MPa和和0.295MPa0.295MPa，问该表是否符合准确度等级为，问该表是否符合准确度等级为1.51.5级要求？级要求？解：解：由已知条件可知：仪表量程为：由已知条件可知：仪表量程为：测量误差：测量误差：有基本误差为有基本误差为其最大引用误差为：其最大引用误差为：0.6-（-0.1）0.7a，上上 0.305-0.30.005下下0.3-0.2950.0050.005MPa符合符合第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第35页1.2 基本概念基本概念：1.2.6 1.2.6 滞环、死区和回差滞环、死区和回差：1 1、滞环：、滞环：因为仪表内部元件
34、储能效因为仪表内部元件储能效应应(如弹性变形、磁滞现象等如弹性变形、磁滞现象等)，造成仪表测量实际上升曲线，造成仪表测量实际上升曲线和实际下降曲线出现不重合，和实际下降曲线出现不重合，从而使得仪表特征形成环状，从而使得仪表特征形成环状，该种现象即称为滞环。如图。该种现象即称为滞环。如图。在出现滞环现象时，仪表同一输入值对应多个输出在出现滞环现象时，仪表同一输入值对应多个输出值，并出现误差。值，并出现误差。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第36页1.2 基本概念基本概念：2 2、死区：、死区：仪表内部一些元件含有死区效应，仪表内部一些元件含有死区效应，比如传动机构摩擦和间隙等，其作用比如
35、传动机构摩擦和间隙等，其作用亦可使得仪表检验所得实际上升曲线亦可使得仪表检验所得实际上升曲线和实际下降曲线常出现不重合情况。和实际下降曲线常出现不重合情况。这种死区效应使得仪表输入在小到一这种死区效应使得仪表输入在小到一定范围后不足以引发输出任何改变，定范围后不足以引发输出任何改变，而这一范围则称为死区。而这一范围则称为死区。存在死区仪表要求输入值大于某一程度才能引发输出改变，存在死区仪表要求输入值大于某一程度才能引发输出改变，死区也称为不灵敏区。理想情况下，不灵敏区宽度是灵敏限死区也称为不灵敏区。理想情况下，不灵敏区宽度是灵敏限2 2 倍。倍。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第37页
36、1.2 基本概念基本概念：3 3、回差：、回差：实际上升曲线和实际实际上升曲线和实际下降曲线间都存在差值，其下降曲线间都存在差值，其最最大差值称为回差大差值称为回差，亦称变差，亦称变差，或往返变差。或往返变差。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第38页1.2 基本概念基本概念：1 1、重复性：、重复性：概念：概念：在同一工作条件下，在同一工作条件下，同方向同方向连续屡次对同一输入值连续屡次对同一输入值进行测量所得多个输出值之间进行测量所得多个输出值之间相互一致程度称为仪表重复性，相互一致程度称为仪表重复性，它不包含滞环和死区它不包含滞环和死区。如图。如图。物理意义：物理意义：反应输出一致
37、性程度。反应输出一致性程度。取值：取值：上升曲线最大离散程度和下降曲线最大离上升曲线最大离散程度和下降曲线最大离散程度二者中最大值。散程度二者中最大值。1.2.7 1.2.7 重复性和再现性重复性和再现性：第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第39页1.2 基本概念基本概念：2 2、再现性：、再现性：概念：概念：它是仪表实际上升曲线和它是仪表实际上升曲线和实际下降曲线之间离散程度表示，实际下降曲线之间离散程度表示，它包含滞环和死区它包含滞环和死区。如图。如图。物理意义：物理意义：反应仪表稳定性。反应仪表稳定性。取值：取值：常取两种曲线之间离散程常取两种曲线之间离散程度最大点值来表示度最大点
38、值来表示第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第40页1.2 基本概念基本概念：3 3、讨论：、讨论：重复性重复性是衡量仪表不受随是衡量仪表不受随机原因影响能力，机原因影响能力，再现性再现性是仪是仪表性能稳定一个标志，因而在表性能稳定一个标志，因而在评价某种仪表性能时常同时要评价某种仪表性能时常同时要求其重复性和再现性。求其重复性和再现性。重复性和再现性优良仪表并不一定精度高，但高精重复性和再现性优良仪表并不一定精度高，但高精度优质仪表一定有很好重复性和再现性。度优质仪表一定有很好重复性和再现性。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第41页1.2 基本概念基本概念：1.2.8 1.2.8
39、 可靠性可靠性：1 1、概念：、概念：仪表可靠性经过可靠度来衡量。它是衡量仪表仪表可靠性经过可靠度来衡量。它是衡量仪表能够正常工作并发挥其功效程度。是指能够正常工作并发挥其功效程度。是指仪表在确定仪表在确定时期内和确定外界条件下仪表工作在允许性能水平时期内和确定外界条件下仪表工作在允许性能水平（无故障）概率。（无故障）概率。举例：假如有举例：假如有100 100 台一样仪表，工作台一样仪表，工作10001000小时小时后仍有后仍有9999台能正常工作，则能够说这批仪表工作台能正常工作，则能够说这批仪表工作10001000小时小时 后可靠度是后可靠度是99%99%。第一讲第一讲自动化仪表与系统基
40、础知识引论第42页1.2 基本概念基本概念：2 2、仪表可靠度应用可表达在、仪表可靠度应用可表达在仪表正常工作和出现故仪表正常工作和出现故障障两个方面：两个方面：正常工作方面：表达为仪表平均无故障工作时间。正常工作方面：表达为仪表平均无故障工作时间。因因为仪表常存在修复多是轻易，因而以相邻两次故障时为仪表常存在修复多是轻易，因而以相邻两次故障时间间隔平均值为指标，可很好表示平均无故障工作时间间隔平均值为指标，可很好表示平均无故障工作时间。间。出现故障方面：出现故障方面：表达为平均故障修复时间，它表示是表达为平均故障修复时间，它表示是仪表修复所用平均时间。仪表修复所用平均时间。第一讲第一讲自动化
41、仪表与系统基础知识引论第43页1.2 基本概念基本概念：综合考虑常规要求，即在要求平均无故障工作综合考虑常规要求，即在要求平均无故障工作时间尽可能长同时，又要求平均故障修复时间时间尽可能长同时，又要求平均故障修复时间尽可能短，尽可能短，综合评价仪表可靠性，引出综合性综合评价仪表可靠性，引出综合性指标有效度，其定义以下：指标有效度，其定义以下：2 2、仪表可靠度应用可表达在、仪表可靠度应用可表达在仪表正常工作和出现故仪表正常工作和出现故障障两个方面：两个方面：第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第44页1.3 检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势：工业控制系统中检测技术和仪表系统发展归纳起来工业控制系统中检测技术和仪表系统发展归纳起来包含：包含：成组传感器复合检测；成组传感器复合检测；微机械量检测技术；微机械量检测技术；智能传感器发展；智能传感器发展；各种智能仪表出现；各种智能仪表出现；计算机多媒体化虚拟仪表；计算机多媒体化虚拟仪表；传感器、变送器和调整器网络化产品。传感器、变送器和调整器网络化产品。第一讲第一讲自动化仪表与系统基础知识引论第45页自动化仪表与系统基础知识引论第46页
