仪表基础知识

自动控制系统一、基础知识1、控制系统的构成通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器（或变送器）、一个调节器和执行器所构成，如下图所示：被控对象——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。

被控变量——被控对象内要求保持数值的工艺参数。

操纵变量——受控制器操纵的，用于克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。

干扰——除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。

设定值——被控变量的预设值。

偏差——被控变量的设定值与实际值之差。

2、闭环自动控制与开环自动控制闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。

如下图：压力测量仪表2011年课件（童选萍）一、压力测量与压力单位1、什么是压力，它的法定计量单位是什么？压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力，它的法定计量单位是帕斯卡（简称帕），符号为Pa。

1Pa就是1牛顿（N）的力作用在1平方米（m2）面积上所产生的压力，即1Pa=1N/m2=1kg.ms-2/m2=1kg/m.s21MPa=1000kPa=106Pa2、为什么液柱高度也可以表示压力？因为压力是单位面积上所受的力，即P=F/S式中F—作用力，N；S—面积，m2。

又因为F=hsρg式中ρ——液体密度，kg/m3；h——液柱高度，m；g——重力加速度，m/s2；所以P= hsρg/s= hρg （N/ m2）由上可知，压力等于液柱高度、液体密度和重力加速度的乘积。

液体的密度ρ在一定的温度下是不变的，所以压力也可以用液柱高度来表示。

3、写出其它压力单位与法定单位Pa（帕斯卡）之间的换算关系。

1毫米水柱（mmH2O）=9.806375Pa≈9.81Pa1毫米汞柱（mmHg）=133.322Pa≈1.333×102Pa1工程大气压（kgf/cm2）=9.80665×104≈9.81×104Pa1物理大气压（atm）=101325Pa≈1.0133×105Pa1巴（bar）=1000mbar=105Pa4、什么是绝对压力、大气压力、表压及真空度？它们的相互关系是怎样的？绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力。

一、测量误差与仪表质量指标1、何谓测量误差？为什么会产生测量误差？测量值与真实值之间的差异就是测量误差。

人们进行测量的目的是要求得到被测量值的真实值，尽管真实值客观存在。

但是，在实际测量中，由于测量原理和方法、测量仪表（或设备）、测量环境及测量者本身都要受到许多主、客因素的影响，因而很难测量到被测量参数的“真实值”。

这就是为什么会产生测量误差的主要原因。

这种情况在测量中是普遍存在的。

2、按误差数值表示的方法，误差可分为：绝对误差、相对误差、引用误差。

按误差出现的规律，可分为：系统误差、随机误差、疏忽误差。

按仪表使用条件，可分为：基本误差、附加误差。

3、什么是绝对误差、相对误差、引用误差？绝对误差：是测量值与真实值之差。

相对误差：是绝对误差与被测量值之比，常用绝对误差与仪表示值之比，以百分数表示。

引用误差：绝对误差与量程之比，以百分数表示。

仪表的精度等级是根据引用误差来划分的。

4、某一压力表刻度为0－100KPa，在50KPa处测量值为49.5KPa，求在50KPa处仪表示值的绝对误差、相对误差、引用误差？解：绝对误差＝50－49.5＝0.5KPa；相对误差＝（0.5/50）×100％＝1％引用误差＝（0.5/100）×100％＝0.5％5、什么是系统误差、偶然误差、疏忽误差？各有何特点，产生的原因是什么?系统误差：又称规律误差，其大小和符号均不改变或按一定规律变化。

其主要特点是容易消除或修正。

产生的原因主要是仪表本身的缺陷，使用仪表的方法不正确，观察者的习惯或偏向，单因素环境条件的变化等。

偶然误差：又称随机误差，其出现完全是随机的。

其主要特点是不易发觉，不好分析，难于修正，但它服从与统计规律。

产生的原因很复杂，它是许多复杂因素微小变化的共同作用所致。

疏忽误差：又叫粗差，其主要特点是无规律可循，且明显地与事实不符。

产生这类误差的主要原因是观察者的失误或外界的偶然干扰。

6、系统误差的求解方法方法1：（公式法）δ总＝±（ΣCi2）1/2；Ci—系统中各单元仪表的最大引用误差；n---单元仪表数方法2：（系统联校法）即在一次元件端加入标准信号值，在二次表读取示值，计算引用误差，在各校验点中选取最大的引用误差，作为该测量系统的系统误差。

仪表基础必学知识点
1. 仪表的定义和分类：仪表是用来测量、检测和显示物理量的装置或
设备，根据其测量原理和功能可分为指示仪、记录仪、调节仪和控制
仪等。

2. 仪表的量程和量程范围：量程指的是仪表能够测量的最大和最小物
理量值，量程范围是指仪表能够保持正常测量精度的物理量范围。

3. 仪表的精度和分辨力：精度是指仪表测量结果与真实值之间的偏差
程度，分为绝对精度和相对精度；分辨力是指仪表能够区分出的最小
物理量变化。

4. 仪表的灵敏度和灵敏度范围：灵敏度是指仪表输出信号相对于输入
物理量变化的响应程度，灵敏度范围是指仪表能够保持正常测量精度
的物理量范围。

5. 仪表的零位和调零：零位是指仪表在无输入信号或初始状态下的输
出信号值，调零是指使仪表的零位与实际零位保持一致的操作。

6. 仪表的线性和非线性：线性是指仪表输出信号与输入物理量变化之
间呈现直线关系，非线性则相反。

7. 仪表的阻尼和过冲：阻尼是指仪表在测量中对信号的规律变化作出
的响应速度，过冲是指仪表在测量过程中信号瞬间超过真实值的现象。

8. 仪表的稳定性和可靠性：稳定性是指仪表在一段时间内输出信号的
波动程度，可靠性是指仪表在长期使用过程中的正常工作能力。

9. 仪表的安装和校验：仪表安装要符合一定的规范和标准，校验是指
通过特定方法检验仪表的准确性和可靠性。

10. 仪表的维护和保养：仪表在使用过程中需要进行定期维护和保养，例如清洁、校准、更换损坏部件等。

仪表基础知识1、 什么是测量过程？答：测量过程就是将被测参数与其相对的测量单位进行比。

2、 什么是测量仪表？答：测量仪表就是将被测参数经过一次或多次的信号能量转换，最后获得同一种便于测量的信号能量形式，并由指针或数学形式显示出来。

3、 测量如何分类？答：按形式可分为直接测量、间接测量和组合测量。

4、 什么是测量误差？答：在进行任何测量过程中，由于测量方法的不完善，测量设备、测量环境以及人的观察力等都不可避免的出现一定的误差，而使测量结果受到歪曲，使测量结果与被测真值之间存在一定差值，这个差值即是测量误差。

5、 测量误差包括哪几种误差？并指出主要来源。

答：测量误差分为疏忽误差、缓变误差、系统误差和随机误差。

误差来源主要指系统误差和随机误差。

6、 什么是仪表的绝对误差(△)？答：仪表的绝对误差(△)就是仪表测量值与标准表所测值之差。

绝对误差 △=x-x 0 (x 0: 标准表 x: 被校表)7、 什么是仪表的相对误差(δ)？答：仪表的相对误差(δ)就是绝对误差与量程的百分比。

相对误差(δ)= ()100N )(⨯∆量程绝对误差%8、什么是允许误差（δ）？允答：允许误差（δ允）就是在正常情况下允许的最大误差。

9、什么是仪表的精度等级？答：根据仪表的允许误差，去掉“±”号与“%”号后的数值，可以确定仪表的精度等级。

10、什么叫灵敏度？答：灵敏度是仪表对被测量物体的反应能力，它反映仪表对被测参数的变化的灵敏程度。

11、仪表按使用的能源分成几大类:答：分成气动议表、电动仪表、液动仪表三大类。

12、根据信息传递过程的作用不同仪表分成几类:答：可分为检测仪表、显示仪表、集中控制装置、调节仪表、执行器。

13、按组成形式仪表可分为几类:答：可分为：(1) 基地式仪表:仪表之间以不可分离的机械结构连接在一起,即把各部分装置装在一个表壳内形成一个整体。

(2) 单元组合式仪表:各自独立且只能完成某一特定功能的工作单元,通过标准信号连接起来,形成一个整体。

仪表基础知识(可以直接使用，可编辑实用优秀文档，欢迎下载）测量仪表第一章基本知识1.测量、测量结果应包括那些测量：人们借助于专门设备通过实验的方法，把被测量与所采用的测量单位相比较得到其比值的过程。

测量结果：包含有一定数值和相应的单位名称。

2.测量误差、真值、实际值测量误差：由于仪表本身的不准确性，使用者素质的高低，测量方法的优劣，环境条件的好坏等因素的影响和制约，使测量值与被测量的真实值之间总是存在着差异，这个差异就是测量误差。

真值：被测量本身所具有的真实大小。

实际值：标准表的测量值。

5.仪表误差有几种表示方法、含义各是什么、根据其性质，可分为哪三类误差，其内容是什么。

表示方法及含义：绝对误差：仪表测量示值与被测量的实际值之差δx=Ax –Ao；相对误差：仪表的绝对误差与被测量的实际值之比的百分数r x=δx/Ao×%；引用误差：仪表的绝对误差与仪表量程之比的百分数r=δx/Am×%；误差分类及内容：系统误差：仪表本身有缺陷，使用不正确，客观环境条件改变等原因产生的误差。

有规律、数值固定或有一定规律的变化。

疏忽误差：由工作中的疏忽大意造成。

其误差数值难以估计，远超过实际值；偶然误差：由测量中偶然因数引起的。

它决定着测量的精度，误差越小精度越高。

11.测量仪表质量指标有那些，如何利用这些指标判断仪表是否合格精度：仪表最大绝对误差δmax与量程Am之比的百分数为仪表的基本误差，r m=δmax/Am×%而基本误差的允许值称为允许误差，允许误差去掉百分号的绝对值称为仪表的精度。

凡基本误差超出允许误差的仪表为不合格。

示值变差：指对某一刻度点分别由上升和下降两个方向输入对应该点的同一输入量时，上升和下降示值之差的绝对值与仪表量程之比的百分数。

2=A上-A下/Am×%。

凡示值变差超出允许误差的仪表为不合格。

灵敏度：仪表输出变化量△L与引起该变化量的输入变化量△X之比称为仪表的灵敏度S。

温度测量仪表部分一、温标及其换算国际实用温标IPTS-68是国际权度委员会根据第十三界国际权度大会决议所制订的，我国自1973年采用此温标。

由于该温标存在不足，国际计量委员会在十八界国际计量大会第七号决议上授权通过1990年国际实用温标ITS-90，我们从1994年1月1日开始全面实施ITS-90温标。

常用的温标有摄氏温标（℃）、华氏温标（℉）和凯氏温标（K）三种。

摄氏温标又称百分温标，它把标准大气压下冰的融点定为零度；把水的沸点定为一百度，在零到一百度之间划分一百等份，每一等份分为一摄氏度。

华氏温标规定标准大气压下冰的融点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等份，每一等份为一华氏度。

凯氏温标（K）是一种绝对温标，也叫热力学温标。

它规定分子运动停止（即没有热存在）时的温度为绝对零度或最低理论温度（0K）。

摄氏温标（℃）、华氏温标（℉）之间的关系式为：℃=5/9（℉-32） / ℉=9/5℃+32 ；凯氏温标（K）和摄氏温标（℃）之间的关系式为：℃=K-273.15 （也就是说，零摄氏度=273.15K）各种典型温度点：气液两相之间的平衡温度=沸点；固液两相之间的平衡温度=凝固点；固液气三相之间的平衡温度=三相点；冰和空气饱和水的平衡温度=冰点该节要求：掌握3种温标之间的转换、理解比较常用的几个温度点。

二、膨胀式温度计玻璃板温度计：利用感温液体受热膨胀原理工作，常用感温液为水银和有机液体（如酒精）。

它的测量下限由感温液体的凝固点决定。

水银的测温范围可达-30℃~+600℃，且200℃以下为线形，和玻璃无粘附现象，但水银有毒。

有机液一般凝固点较低，通常用来测量低温介质，而且膨胀系数比较大，因而灵敏度较高，但刻度非线形，且与玻璃有粘附现象。

水银温度计的断节现象：水银温度计的水银液柱断节，主要是由于水银中含有气泡或运输和存放时有振动造成，一般我们可以有加热法、冷切法、重力法或离心法来修复。

压力式温度计：利用气体、液体或蒸汽的体积或压力随温度变化的性质设计，主要由温包、毛细管和弹簧管压力计构成。

压力的解释：1、大气压：地球表面上的空气柱因重力而产生的压力。

它和所处的海拔高度、纬度及气象状况有关。

2、差压（压差）：两个压力之间的相对差值。

3、绝对压力：介质（液体、气体或蒸汽）所处空间的所有压力。

绝对压力是相对零压力而言的压力。

4、表压力（相对压力）：如果绝对压力和大气压的差值是一个正值，那么这个正值就是表压力，即表压力=绝对压力-大气压＞0。

5、负压（真空表压力）：和“表压力“相对应，如果绝对压力和大气压的差值是一个负值，那么这个负值就是负压力，即负压力=绝对压力-大气压＜0。

6、静态压力：一般理解为“不随时间变化的压力，或者是随时间变化较缓慢的压力，即在流体中不受流速影响而测得的表压力值”。

7、动态压力：和“静态压力”相对应，“随时间快速变化的压力，即动压是指单位体积的流体所具有的动能大小。

”通常用1/2ρν2计算。

式中ρ—流体密度；v—流体运动速度。

”HART协议和现场总线技术有哪些异同？HART和现场总线技术都可以实现对现场设备的状态、参数等进行远程访问。

同时，两种技术都支持在一条总线上连接多台设备的联网方式。

HART和现场总线都采用设备描述，实现设备的互操作和综合运用。

所以，它们之间有一定的相似之处。

它们之间的不同有以下四点：1）现场总线采用真正的全数字通信，而HART是以FSK方式叠加在原有的4～20mA模拟信号上的，因此可以直接联入现有的DCS系统中而不需要重新组态；2）现场总线多采用多点连接，HART协议一般仅在做监测运用的时候才会采用多点连接方式；3）用现场总线组成的控制系统中，设备间可以直接进行通信，而不需要经过主机干预；4）现场总线设备相对HART设备而言，可以提供更多的诊断信息。

所以现场总线设备适用于高速的网络控制系统中，而HART设备的优越性则体现在与现有模拟系统的兼容上。

智能压力/差压变送器较模拟变送器有什么优越性？智能化仪表的优越性主要有：对仪表制造过程——简化调校过程、补偿传感器缺陷（如线性化、环境因素补偿等）、提高仪表性能、降低制造成本、可形成多参数复合仪表。