测量仪表及性能指标基本知识..
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测量仪表的性能指标
测量仪表的性能指标可通过其准确度、重现性、灵敏度响应时间、零点漂移和量程漂移等指标来反应。
(1)准确度也称精确度,即仪表的测量结果接近实值的准确程度。
可以用绝对误差或相对误差来表示:
绝对误差=测量值一真实值
相对误差=绝对误差/真实值
任何仪表都不能绝对准确地测量到被测参数的真实值,只能力求使测量值接近真实值。
在实际应用中,只能是利用准确度较高的标准仪表指示值来作为被测参数的真实值,而测量仪表的指示值与标准仪表的指示值之差就是测量误差。
误差值越小,说明测量仪表的可靠性越高。
(2)重现性。
是指在测量条件不变的情况下,用同一仪表对某参数进行多次重复测时,各测定值与平均值之差相对于最大刻度量程的百分比。
这是仪器、仪表稳定性的重要指标,一般需要在投运时和日常校核时进行检验。
(3)灵敏度。
指的是仪表测量的灵敏程度。
常用仪表输出的变化量与引起变化的被测参数的变化量之比来表示。
(4)响应时间。
当被测参数发生变化时,仪表指示的被测值总要经过一段时间才能准确地表示出来,这段和被测参数发生变化滞后的时间就是仪表的反应时间。
有的用时间常数表示(如热电阻测温),有的用阻尼时间表示(如电流表测电阻)。
(5)零点漂移和量程漂移。
是指对仪表确认的相对零点和最大量程进行多次测量后,平均变化值相对于量程的百分比。
仪表主要性能指标详解一:灵敏度灵敏度是指仪表对被测参数变化的灵敏程度, 或者说是对被测的量变化的反 应能力,其计算公式是:△Is 二 L X 式中s---仪表灵敏度,.:l ---仪表输出变化增量,UX----仪表输入变化增量。
灵敏度有时也称“放大比”,也是仪表静特性曲线上各点的斜率。
增加放大 倍数可以提高仪表灵敏度,单纯加大灵敏度并不改变仪表的基本性能, 即仪表精 度并没有提高,相反有时会出现振荡现象,造成输出不稳定。
仪表灵敏度应保持 适当的量。
其实在实际的使用中,仪表的稳定性和可靠性比仪表精度更被看重的一个指 标。
二•精确度仪表精确度简称精度,又称准确度。
精确度和误差可以说是孪生兄弟,因为 有误差的存在,才有精确度这个概念。
仪表精确度简言之就是仪表测量值接近真 值的准确程度,通常用相对百分误差表示。
相对百分误差的表达式如下:式中: ---- 检测过程中相对百分误差,(标尺上限值-标尺下限值)----仪表 测量范围,I —绝对误差,是被测参数测量值 x1和被测参数标准值x0之差。
所谓标准值是精确度比被测仪表高 3~5倍的标准测得的数值。
从式中可以看出,仪表精确度不仅和绝对误差有关,而且和仪表的测量范围 有关。
绝对误差大,相对百分误差就大,仪表精确度就低。
如果绝对误差相同的 两台仪表,其测量范围不同,那么测量范围大的仪表相对百分误差就小, 仪表精 确度就高。
精确度是仪表很重要的一个质量指标,常用的精度等级来规范和表示。
精度等级就是最大相对百分误差去掉正负号和 %。
按国家统一规定划分的等级有 0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.35,0.5,1.0,1.5,2.5,4等。
仪表精度等级一般都标志在仪表 标尺或标牌上,数字越小,说明仪表精确度越高。
要提高仪表精确度,就要进行误差分析。
误差通常可以分为疏忽误差、缓变 误差、系统误差和随机误差。
疏忽误差是指测量过程中人为造成的误差, 一则可 以克服,二则和仪表本身没有什么关系。
测量仪表的质量通常用一个简单的问题进行评估:测量精度如何?尽管这个问题看上去很简单,但答案往往未必如此。
选择最适用的测量仪表就需要认识一下影响测量不确定性的一些因素。
这样反过来还可更深入了解该类仪表的技术指标所列出的信息以及未列出的信息。
仪表测量的性能根据动态性(量程、响应时间)、准确度(重复性、精密度和灵敏度)以及稳定性(对老化及恶劣环境的容差)来进行评估的。
其中,准确度(应该是最大允许误差,经常被叫做精度)通常被视为最重要的质量因素,也是最难以确定的因素。
灵敏度与准确度测量输出变化与标准值变化之间的关系称为灵敏度。
理想情况下这种关系呈现为完美线性,但在实际操作中所有测量均会存在某些瑕疵或不确定性。
被测值与与标准值的一致性通常简单地称为“准确度”,但这是一个略微模糊的术语。
严格定义的准确度通常包括重复性。
重复性指在测量条件不变的情况下,仪器在重复测量时能够达到相似测量结果的能力(见图1)。
但是其可能包含也可能不包含湿滞、温度依赖性、非线性和长期稳定性。
重复性本身通常是测量不确定性的次要来源,如果精度规范不包含其它不确定性,则其可能会造成对实际测量性能的错误印象。
测量值与已知标准值之间的关系往往被称为传递函数。
请见图2,当测量值调整时,这种关系也将根据已知校准基准进行微调。
理想情况下,传递函数呈现为跨整个量程的完美线性,但在实际操作中大多数测量均会因被测量的大小不同而在灵敏度上发生一些变化。
这种类型的瑕疵被称之为非线性(见图3)。
这种现象通常在量程的极限处比较突出。
因此,核实精度规范是否包含非线性以及精度是否适用于全量程范围非常必要。
若非如此,那么就有理由对接近极限值的测量精度表示怀疑。
湿滞是指与被测变量变化方向有关的测量灵敏度变化(见图4)。
这可能是导致某些湿度传感器测量不确定的重要原因,而这些传感器采用极易附着水分子的材料制造而成。
如果规定的精度未标明是否包含湿滞,那么造成这一测量不确定性的原因就会变得不明确。
1仪表基本知识1.测量过程和测量误差测量过程在实质上都是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程,而测量仪表就是实现这种比较的工具。
测量误差指由仪表读得的被测值与被测量真值之间的差距。
通常有两种表示方法,即绝对误差和相对误差。
绝对误差t i x x -=∆式中:i x 仪表指示值, t x 被测量的真值。
由于真值无法得到0x x -=∆式中:x 被校表的读数值,0x 标准表的读数值相对误差00x x x x y -=∆= 2.仪表的性能指标精确度(简称精度)→两大影响因素:绝对误差和仪表的测量范围说明:仪表的测量误差可以用绝对误差Δ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Δmax 。
相对百分误差δ%100max ⨯-∆=测量范围下限值测量范围上限值δ 允许误差 %100⨯-±=测量范围下限值测量范围上限值差值仪表允许的最大绝对误允δ 小结:仪表的δ允越大,表示它的精确度越低;反之,仪表的δ允越小,表示仪表的精确度越高。
将仪表的允许相对百分误差去掉“±”号及“%”号,便可以用来确定仪表的精确度等级。
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等仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。
精度等级数值越小,就表征该仪表的精确度等级越高,也说明该仪表的精确度越高。
0.05级以上的仪表,常用来作为标准表;工业现场用的测量仪表,其精度大多在0.5以下。
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。
如:小结:根据仪表校验数据来确定仪表精度等级和根据工艺要求来选择仪表精度等级,情况是不一样的。
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大于(至少等于)仪表校验所得的相对百分误差;根据工艺要求来选择仪表精度等级时,仪表的允许误差应该小于(至多等于)工艺上所允许的最大相对百分误差。
仪表常用知识点总结一、仪表分类及定义仪表是用来测量、显示、指示或控制物理量的设备,它广泛应用于工业生产、科学实验、医疗检测和日常生活中。
根据其功能和测量对象的不同,仪表可以分为测量仪表和控制仪表两大类。
1.测量仪表测量仪表是一种用来测量物理量的设备,根据测量对象的不同,可以分为电测量仪表、温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、液位测量仪表等。
2.控制仪表控制仪表是一种用来控制生产过程或设备运行的设备,主要包括传感器、执行器、控制器等。
二、仪表的基本原理1.测量原理(1) 电测量原理电测量原理是指利用电学理论和方法来测量物理量的方法,主要包括电压测量、电流测量和电阻测量等。
(2) 温度测量原理温度测量原理是指利用热学原理来测量温度的方法,主要包括热电偶、热电阻、红外线测温等。
(3) 压力测量原理压力测量原理是指利用压力的作用特性来测量压力的方法,主要包括压电式、压力传感器等。
(4) 流量测量原理流量测量原理是指利用流体力学原理来测量流体流动的方法,主要包括流量计、涡街流量计等。
(5) 液位测量原理液位测量原理是指利用液体静力学原理来测量液位的方法,主要包括浮子液位计、差压液位计等。
2.控制原理(1) 静态控制原理静态控制原理是指在不考虑时间因素的条件下,通过改变输入信号或参数,使输出信号或参数在规定范围内达到期望值的方法。
(2) 动态控制原理动态控制原理是指在考虑时间因素的条件下,通过合理设计控制系统的结构和参数,使控制对象在规定时间内达到期望值的方法。
三、仪表的常用技术1.传感器技术(1) 电容传感器电容传感器是一种利用电容变化来实现物理量测量的传感器,主要用于测量位移、压力、温度等物理量。
(2) 光电传感器光电传感器是一种利用光学原理来探测物体位置、运动、形状等信息的传感器,主要用于测量光强、颜色、速度等物理量。
(3) 压力传感器压力传感器是一种利用压力的作用特性来测量压力的传感器,主要用于测量气体、液体的压力。
仪表工基础必学知识点
以下是仪表工基础必学的知识点:
1. 测量单位和量纲:了解常用的国际单位制和量纲,例如长度、质量、温度、时间等,并能正确进行单位换算。
2. 仪表工作原理:了解仪表的基本工作原理,如传感器的原理、信号
放大和处理的方式等。
3. 传感器:掌握不同类型的传感器,包括温度传感器、压力传感器、
流量传感器等,以及它们的工作原理、特点和适应的测量范围。
4. 信号处理:理解模拟信号和数字信号的特点和处理方式,了解常用
的信号调理方法,如放大、滤波、线性化等。
5. 仪表标定:了解仪表的标定方法和程序,包括零点校准、满度校准等,并能根据需要进行仪表的标定和校准。
6. 自动控制系统:了解自动控制系统的基本原理和组成部分,包括传
感器、执行器、控制器等,并能设计和调试简单的自动控制系统。
7. 仪表故障诊断与排除:能够分析仪表故障的可能原因,并有针对性
地进行排查和修复。
8. 安全与环保:了解仪表工作中的安全操作规程和环保要求,能够正
确使用仪表并做好相关的安全防护工作。
9. 仪表的维护与保养:掌握仪表的常见维护和保养方法,包括清洁、
校准、润滑等。
10. 仪表工程图纸的阅读和绘制:能够正确理解和绘制仪表工程图纸,包括布置图、接线图、工艺流程图等。
以上是仪表工基础必学的知识点,掌握这些知识将有助于理解仪表的
工作原理、操作和维护,并能够进行基本的仪表工程设计和故障排查。