第第 二二 章章 过程参数检测仪表过程参数检测仪表 第第 1 1 节节 测量基本知识测量基本知识 2.1.12.1.1测量的概念与测量的概念与测量系统测量系统 一、测量的概念一、测量的概念被测物体被测物体 测量测量设备设备测量方法测量方法测量单位测量单位2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.1 2.1.1测量的概念与测量系统测量的概念与测量系统 二、测量系统的组成二、测量系统的组成传感器传感器变送器变送器显示装置显示装置2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.1 2.1.1测量的概念与测量系统测量的概念与测量系统 2.1.2 2.1.2 测量误差测量误差 一、测量误差的概念一、测量误差的概念绝对误差：绝对误差：相对误差：相对误差：2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.2 2.1.2测量误差测量误差 二、测量误差的分类二、测量误差的分类系统误差系统误差 （系统客观因素引起）（系统客观因素引起）随机误差随机误差 （测量偶然因素引起）（测量偶然因素引起）粗大误差粗大误差 （测量人为因素引起）（测量人为因素引起）2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.2 2.1.2测量误差测量误差 三、测量精度三、测量精度(a) 精密度高精密度高 (b) 正确度高正确度高(c) 准确度高准确度高 (d) 准确度低准确度低2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.2 2.1.2测量误差测量误差 四、测量误差的计算四、测量误差的计算算术平均值：算术平均值： 真真 值：值：2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.2 2.1.2测量误差测量误差 随机误差的分布：随机误差的分布：随机误差的分布：随机误差的分布：2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.2 2.1.2测量误差测量误差 标准误差：标准误差：标准误差以标准误差以标准误差以标准误差以 表示，可由下式定义：表示，可由下式定义：表示，可由下式定义：表示，可由下式定义： 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.2 2.1.2测量误差测量误差 由由由由于于于于实实实实际际际际的的的的测测测测量量量量次次次次数数数数都都都都是是是是有有有有限限限限的的的的，真真真真值值值值通通通通常常常常也也也也是是是是未未未未知知知知的的的的，当当当当重重重重复复复复测测测测量量量量的的的的次次次次数数数数n n足足足足够够够够多多多多时时时时，可可可可用用用用算算算算术术术术平均值平均值平均值平均值代替。这时，标准误差的实用计算式为：代替。这时，标准误差的实用计算式为：代替。这时，标准误差的实用计算式为：代替。这时，标准误差的实用计算式为： 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.2 2.1.2测量误差测量误差 标标标标准准准准误误误误差差差差的的的的含含含含义义义义是是是是：对对对对同同同同一一一一量量量量值值值值重重重重复复复复多多多多次次次次的的的的实实实实测测测测系系系系列列列列中中中中，任任任任一一一一测测测测量量量量值值值值x xi i与与与与其其其其真真真真值值值值X X0 0之之之之差差差差的的的的绝绝绝绝对对对对值值值值不不不不超过超过超过超过X X0 0的可能性是的可能性是的可能性是的可能性是68.3% 68.3% ： 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.2 2.1.2测量误差测量误差 利利利利用用用用误误误误差差差差理理理理论论论论可可可可证证证证明明明明，| |x xi iX X0 0|3|3的的的的可可可可能能能能性性性性是是是是99.73%99.73%（虚虚虚虚斜斜斜斜线线线线部部部部分分分分）。3 3 就就就就定定定定义义义义为为为为极极极极限限限限误误误误差差差差，其其其其含含含含意意意意是是是是：在在在在上上上上述述述述的的的的实实实实际际际际测测测测量量量量中中中中，任任任任何何何何一一一一个个个个测测测测量量量量值值值值x xi i的的的的最最最最大大大大误差超过误差超过误差超过误差超过3 3 几乎是不可能的（可能性只有几乎是不可能的（可能性只有几乎是不可能的（可能性只有几乎是不可能的（可能性只有0.27%0.27%） ： 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.2 2.1.2测量的概念与测量系统测量的概念与测量系统 2.1.3 2.1.3 测量仪表的基本测量仪表的基本技术性能技术性能 一、仪表的测量范围一、仪表的测量范围 仪仪表表的的测测量量范范围围就就是是仪仪表表的的测测量量上上、下下限限之之间间的的范范围围。仪仪表表测测量量上上限限与与下下限限的代数差，称为仪表的的代数差，称为仪表的量程量程。2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 二、仪表的测量精度二、仪表的测量精度 仪仪仪仪表表表表的的的的精精精精度度度度表表表表示示示示了了了了仪仪仪仪表表表表的的的的准准准准确确确确程程程程度度度度，它它它它能能能能估估估估计计计计测测测测量量量量结结结结果果果果与与与与真真真真值值值值的的的的差差差差距距距距，即即即即估估估估计计计计测测测测量量量量值值值值的的的的误误误误差差差差大大大大小小小小。仪仪仪仪表表表表的的的的精精精精度度度度与与与与测测测测量量量量精精精精度度度度既既既既有有有有联联联联系系系系、又又又又不不不不相相相相同同同同。仪仪仪仪表表表表的的的的精精精精度度度度高高高高，则则则则在在在在正正正正常常常常使使使使用用用用条件下，其测量精度也高。条件下，其测量精度也高。条件下，其测量精度也高。条件下，其测量精度也高。 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 相相对对误误差差较较好好地地反反映映了了某某一一次次测测量量的的准准确确程程度度。但但对对于于具具有有一一定定测测量量范范围围的的仪仪表表，用用相相对对误误差差来来表表示示在在整整个个测测量量范围内仪表的准确程度是不方便的。范围内仪表的准确程度是不方便的。2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 三、仪表的基本误差三、仪表的基本误差 因因因因为为为为在在在在仪仪仪仪表表表表的的的的测测测测量量量量范范范范围围围围内内内内，可可可可以以以以有有有有不不不不同同同同的的的的测测测测量量量量值值值值，根根根根据据据据相相相相对对对对误误误误差差差差的的的的概概概概念念念念可可可可知知知知，绝绝绝绝对对对对误误误误差差差差相相相相同同同同时时时时，测测测测量量量量值值值值愈愈愈愈大大大大，其其其其相相相相对对对对误误误误差差差差就就就就愈愈愈愈小小小小。仪仪仪仪表的准确程度一般用仪表的基本误差来表示。表的准确程度一般用仪表的基本误差来表示。表的准确程度一般用仪表的基本误差来表示。表的准确程度一般用仪表的基本误差来表示。 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 仪仪仪仪表表表表的的的的基基基基本本本本误误误误差差差差jj是是是是在在在在仪仪仪仪表表表表测测测测量量量量范范范范围围围围中中中中，最最最最大大大大绝绝绝绝对对对对误误误误差差差差的的的的绝绝绝绝对对对对值值值值| |max|max|与与与与该该该该仪仪仪仪表表表表的的的的测测测测量量量量范围范围范围范围LmLm的比值，用百分数表示，即的比值，用百分数表示，即的比值，用百分数表示，即的比值，用百分数表示，即 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 仪仪仪仪表表表表出出出出厂厂厂厂时时时时，根根根根据据据据设设设设计计计计与与与与制制制制造造造造标标标标准准准准的的的的不不不不同同同同，要要要要求求求求仪仪仪仪表表表表的的的的基基基基本本本本误误误误差差差差都都都都不不不不得得得得超超超超过过过过某某某某一一一一规规规规定定定定值值值值，此此此此规规规规定定定定值值值值即即即即为为为为仪仪仪仪表表表表的的的的允允允允许许许许误误误误差差差差。允允允允许许许许误误误误差差差差去去去去掉掉掉掉百百百百分分分分号号号号的的的的数数数数值值值值称称称称为为为为仪仪仪仪表表表表的的的的精精精精度度度度等等等等级级级级。目目目目前前前前我我我我国国国国仪仪仪仪表表表表采采采采用用用用的的的的精精精精度度度度级级级级序序序序列列列列为为为为：0.0050.005、0.010.01、0.020.02、0.040.04、0.050.05、0.10.1、0.20.2、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5、4.04.0、5.05.0。 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 序序列列数数愈愈大大，仪仪表表的的精精度度等等级级愈愈低低、精精度度愈愈低低。仪仪表表的的精精度度等等级级，常常以以在在反反映映仪仪表表精精度度等等级级的的数数字字外外加加一一圆圆圈圈或或三三角号的形式标于仪表表头上。角号的形式标于仪表表头上。必须注意以下几点：必须注意以下几点：2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 （1）用用户户不不能能按按自自己己检检定定的的基基本本误误差差随随意意给给仪仪表表升升级级使使用用，但但在在某某种种情情况况下下可可降降级级使用。使用。（2）仪仪表表的的精精度度等等级级是是该该仪仪表表基基本本误误差差的的允允许许值值（即即允允许许误误差差）的的标标志志，并并不不代代表表该仪表在实际测量中出现的误差。该仪表在实际测量中出现的误差。 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 （3 3）同同同同一一一一精精精精度度度度等等等等级级级级和和和和同同同同一一一一测测测测量量量量范范范范围围围围的的的的仪仪仪仪表表表表，在在在在测测测测量量量量中中中中仪仪仪仪表表表表可可可可能能能能产产产产生生生生的的的的最最最最大大大大绝绝绝绝对对对对误误误误差差差差与与与与被被被被测测测测量量量量的的的的大大大大小小小小无无无无关关关关。例例例例如如如如，使使使使用用用用精精精精度度度度为为为为1.01.0级级级级、测测测测量量量量范范范范围围围围是是是是5050150150的的的的温温温温度度度度仪仪仪仪表表表表测测测测温温温温度度度度时时时时，无无无无论论论论所所所所测测测测的的的的温温温温度度度度是是是是8080还是还是还是还是100100，其可能产生的最大绝对误差均为，其可能产生的最大绝对误差均为，其可能产生的最大绝对误差均为，其可能产生的最大绝对误差均为 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 （4）精度等级相同，但测量范围不同）精度等级相同，但测量范围不同的仪表，测量范围大者，在测量中可能产生的仪表，测量范围大者，在测量中可能产生的最大绝对误差值也大。因此，选用仪表时，的最大绝对误差值也大。因此，选用仪表时，在满足被测量数值范围的前提下，应尽可能在满足被测量数值范围的前提下，应尽可能选择选择测量范围小测量范围小的仪表，尽量使测量值在的仪表，尽量使测量值在满满刻度的三分之二刻度的三分之二左右。左右。 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 在在在在稳稳稳稳定定定定情情情情况况况况下下下下，仪仪仪仪表表表表输输输输出出出出的的的的变变变变化化化化量量量量（如如如如指指指指针针针针的的的的直直直直线线线线位位位位移移移移或或或或角角角角位位位位移移移移等等等等）与与与与引引引引起起起起该该该该变变变变化化化化的的的的输输输输入入入入量量量量（被被被被测测测测量量量量）的的的的变变变变化化化化量量量量的的的的比比比比值值值值称称称称为为为为仪仪仪仪表表表表的的的的灵敏度，以灵敏度，以灵敏度，以灵敏度，以S S表示，即表示，即表示，即表示，即 四、仪表的灵敏度四、仪表的灵敏度 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 仪仪表表的的灵灵敏敏限限是是指指能能引引起起仪仪表表输输出出量量变变化化（如如指指针针发发生生动动作作）的的被被测测量量的的最最小小变变化化量量，故故又又称称为为仪仪表表的的分分辨辨率率。仪仪表表的的灵灵敏敏限限一一般般不不大大于于仪仪表表测测量量中中最最大大误误差差绝绝对值的一半。对值的一半。 五、仪表的灵敏限五、仪表的灵敏限 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 六、仪表的变差六、仪表的变差 由由于于仪仪表表传传动动机机构构的的间间隙隙、运运动动部部件件摩摩擦擦力力的的差差异异及及弹弹性性元元件件的的弹弹性性滞滞后后等等因因素素的的影影响响，在在外外界界条条件件不不变变的的情情况况下下，使使用用同同一一仪仪表表，对对被被测测量量进进行行正正、反反行行程程测测量量时时，相相应应于于同同一一被被测测量量值值的的仪仪表表正正、反反行行程程的的示示值值往往是不相等的，如图所示：往往是不相等的，如图所示： 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能 仪表的变差仪表的变差仪表的变差仪表的变差仪仪仪仪表表表表的的的的变变变变差差差差就就就就是是是是在在在在其其其其测测测测量量量量范范范范围围围围内内内内，同同同同一一一一的的的的被被被被测测测测量量量量值值值值，在在在在正正正正、反反反反行行行行程程程程间间间间仪仪仪仪表表表表的的的的最最最最大大大大示示示示值值值值差差差差与与与与仪仪仪仪表表表表的的的的测测测测量量量量范范范范围围围围LmLm之之之之比比比比的的的的百百百百分分分分数数数数，用表示，即用表示，即用表示，即用表示，即2.1 2.1 测量基本知识测量基本知识 2.1.3 2.1.3测量仪表的基本技术性能测量仪表的基本技术性能