过程参数检测及仪表总结

过程参数检测及仪表

小馒头总结

一、绪论

测量过程有三要素：一是测量单位 ；二是测量方法 ；三是测量工具 。

测量的定义：测量是利用某种工具并以实验或计算的方法获取被测参数数值的过程。

绝对误差：仪表的测量值和真实值之间的代数差。

相对误差：测量值的绝对误差与其真实值的比值的百分数

引用误差：测量值的绝对误差与测量仪表的量程之比的百分数

示值误差：示值误差是指仪表的某一个测量值（示值）的误差，它反映在该点仪表示

值的准确性。

基本误差 ：在规定的正常工作条件下，仪表整个量程范围内各点示值误差中绝对值最大的误差称为仪表的基本误差。

允许误差：按国家计量部门的规定，仪表厂家保证某一类仪表的基本误差不超过某个规定的数值，此数值就被称为仪表的允许误差（容许误差）[允许误差去掉百分数为精度等级] 注意: 允许误差是一种极限误差，在仪表刻度范围内各点的示值误差均应保证小于至

多等于允许误差值。

真值：被测参数的真实数值。一般无法准确已知。

约定真值：一般将某一物理量的理论值、定义值作为真值使用，称为约定真值，用

粗大误差：明显歪曲结果，由粗心大意造成，使测量值无效的误差 原因：测量者主观过失，操作错误，测量系统突发故障 处理方法：剔除坏值

随机误差：在相同条件下对同一被测量进行多次重复测量，误差的大小和符号的变化没有一定规律、且不可预知。

特点：单次测量值误差的大小和正负不确定；但对一系列重复测量，误差的分布有规律：服从统计规律。

随机误差与系统误差之间即有区别又有联系；二者无绝对界限，一定条件可相互转化。

系统误差：同一被测量多次测量，误差的绝对值和符号保持不变，或按某种确定规

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表示。

律变化。

特点: 增加测量次数不能减小该误差

原因：仪表本身原因，使用不当，测量环境发生大的改变

处理方法：校正——求得与误差数值相等、符号相反的校正值，加上测量值 随机误差

测量误差的来源有三个方面：测量仪器的精度，观测者技术水平，外界条件的影响。该三个方面条件相同的观测称为等精度测量。

精确度等级:以引用误差（γa）的形式表示的允许误差去掉百分号剩下的数值就称为仪表的精确度等级（或准确度等级），俗称精度级。

误差的合成：一个测量系统由m个彼此独立的环节构成，各环节的精度等级分别为,

，…，

则该系统的精度等级

为：

仪表的灵敏度：仪表的灵敏度是指其输出信号的变化值与对应的输入信号变化值的比值。

线性度反映仪表的输入一输出特性曲线与选用的对比直线之间的偏离程度。线性度又称为非线性误差。用输入一输出特性曲线与理想拟合直线之间的最大偏差与量程之比的百分数来衡量。

回差（滞后误差，变差）：输入-输出曲线之间的最大偏差与量程之比的百分数称为仪表的。

产生的原因：它通常是由于仪表运动系统的摩擦、间隙、弹性元件的弹性滞后等原因造成的。

重复性：同一工作条件下，按同一方向输入信号，并在全量程范围内多次变换信号时，对应

同一输入值，仪表输出值的一致性成为重复性。

仪表的可靠性：保险期：仪表使用后能有效地完成规定任务的期限，超过了这一期限

可靠性就逐渐降低。

有效性：仪表在规定时间内能正常工作的概率。概率的大小取决于系统故障率的高低、发现故障的快慢和故障修复时间的长短。

狭义可靠性：由结构可靠性和性能可靠性两部分组成。前者指仪表在工作时不出故障的概率，后者指仪表能满足原定要求的概率。

定量描述检测仪表可靠性的度量指标有可靠度、故障率、平均无故障工作时间、平均故障修复时间等。

仪表的检定方法：

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（l）标准物质检定法：标准物质是指能提供某一种参数的标准量值的物质。用被检定仪表去测标准物质提供的标准量以确定其性能的方法就称为标准物质检定法。

（2）示值比较检定法:这种方法是用标准表对被检定仪表进行检定。被检表和标准表同时测同一被测量，把标准表的示值当成真值（约定真值），比较二者的示值以确定被检仪表有关性能指标，这就是示值比较检定法。

二、温度测量

温标：定量地表示物体温度数值大小的尺度称为温度标尺，简称温标。水的三相点温定

义为

建立温标

（1） 选定测温物质的性质；（2）定义固定点温度（3）确定内插仪器和公式，得到温度的单位。

热电偶测温特点：热电偶具有性能稳定、测温高、结构简单、使用方便、经济耐用、容易维护和体积小等优点，还便于信号远传和实现多点切换测量。

热电偶由两种不同材料的导体（或半导体）A和B组成。A、B是热偶丝，也叫热电极。 放在被测对象中，感受温度变化的那端称为工作端或热端，另一端称为自由端或冷端。

热电现象：当热端和冷端温度不同时回路中有电流流过，此电流称为热电流，产生热电流的电动势称为热电势，这种物理现象称为热电现象。

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EAB(T,T0)?eAB(T)?eB(T,T0)?eAB(T0)?eA(T,T0)K?e?TT0lnNATdtNBT

理论和实践都证实，热电现象中产生的热电势是由接触电势和温差电势两种电势的综合效果。

式中，K：玻尔兹曼常量。e：电子电量。NAT 、NBT 分别是导体A、B在绝对温标T（K）时的自由电子密度。

（1）热电偶的热电势是热电偶两端温度的函数之差，其大小取决于热电偶两个热电极材料的性质和两端接点温度，而与热电极几何尺寸无关。

（2）如果保持热电偶冷端温度t0恒定不变，对一定材料的热电偶，其eAB（t0）亦为常数，设为C，则热电偶的热电势只与热电偶热端温度t有关，若测得EAB(t,t0) 值，便可知温度t值，这就是热电偶测温原理。即EAB(t,t0)=fAB(t) – C

热电偶的基本定律：

1、均质导体定律：该定律内容是：由一种均质导体或半导体组成的闭合回路不论导体或半导体的截面积、长度和各处温度分布如何，都不能产生热电势

2、中间导体定律：该定律内容是：由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。

3、中间温度定律：热电偶A、B在接点温度为t1、t3时的热电势等于热电偶A、B在接点温度分别为t1，t2和t2，t3时热电势的代数和，即 EAB（t1，t3）＝EAB（t1，t2）＋EAB（t2，t3）

接触电势，记为eAB(T) ，其大小为：

KTNATeAB(T)?ln

eNBT证明：

EAB(t1,t2)?EAB(t2,t3)?fAB(t1)?fAB(t2)?fAB(t2)?fAB(t3)?fAB(t1)?fAB(t3)?EAB(t1,t3)标准化热电偶是指制造工艺较成熟、应用广泛、能成批生产、性能优良而稳定并已列入专

业或国家工业标准化文件中的那些热电偶 。

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非标准化热电偶是为适应更高或更低的温度以及特殊的介质气氛而出现的,它们没有统一的国家标准和统一的分度号。它们是标准化热电偶的补充。

手动电位差计：

三个回路：

1.工作电流回路

2.工作电流标准化回路 3.测量回路

三步调零：

1.机械调零（移动触电B，使检流计J指零）

2.工作电流标准化（用标准电池EN和标准电阻RN来校准IS） 3.测量调零（调RS使检流计J指零）

回路电压方程：Ux-IsRab=I∑R

影响电位差计准确性测量的关键是工作电流值和电阻值Rab的准确度以及测差装置（检流计）的灵敏度

对热电偶冷端温度进行处理的原因：

热电偶的测温原理表明：热电偶的热电势是两个接点温度的函数差，只有当冷端温度不变时，热电势才是热端温度的单值函数。

但在实际应用中，热电偶冷端所处环境温度总有波动，从而使测量得不到正确结果，因此

必须对热电偶冷端温度变化的影响采取补偿措施，使热电偶的热电势只反映热端温度（被

测温度）的变化，而不受冷端温度变化的影响。

常用的热电偶冷端温度处理办法： 1、计算修正法

2、仪表机械零点调整法

3、恒温法：恒温法分为冰点槽法和恒温箱法 4、补偿电桥法（冷端补偿器）：补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷端温度变化所引起的热电势的变化。 5、补偿导线法。

热电偶测温的误差分析

（1）热电偶的分度误差（2）热电偶冷端温度补偿误差 3） （4）总误差

热电偶的校验：

1.定点法，就是在国际温标规定的定点温度下进行校验。这种方法的特点是精确度高，但设备复杂、校验点数少，而且校验操作复杂。该方法只用于对高精确度的铂铑一铂热电偶的校验。

2.比较法，它是广泛采用的方法，可用于实验室和工业用热电偶的校验。

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