《过控技术第三章》PPT课件

第三章 过程检测技术
§3-1 测量基本知识
一．测量的概念 1.测量：人类对自然界的客观事物取得“数量概
念”的认识过程。 2.测量过程：使用专门设备，求出被测未知量的
数值。
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3.应用领域：过程控制、科学实验、日常生活。 4.测量目的：准确获取被测对象特征参数的定 量信息。 5.测量技术反映了一个国家的经济发展和科学
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3.显示件(显示器) 作用：显示被检测量的数值，可以显示瞬时量、 累积量、越限报警等。 类型： 指针式(模拟式显示)； 数字式； 屏幕式(图像显示式)。 显示仪表常被称为二次仪表。 ***
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§3-2 误差
一.误差基础 测量误差：测量结果与被检测量真值之间
的差异，称为测量误差。 只有在得到测量结果的同时，指出测量误
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例：测量水泵的轴功率N，是通过可以进行 直接测量的转矩M和转速n，然后经过计算 得到轴功率N。
M n
N
[KW]
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(3)等精度测量和不等精度测量 ① 等精度测量法： 在环境条件、仪器仪表、测量人员、
测量方法均保持不变情况下，对同一组被 检测量进行次数相同的重复测量。
利用等精度测量法所得到的每个参数 的测量数据，其可靠程度是相同的。
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（2）随机误差 在相同条件下多次测量同一被检测量
的过程中，出现不可预计的误差。 产生原因：
大量彼此独立的微小因素对被测值的 综合影响。
例如，气温和电源电压的微小波动， 气流的微小改变，电磁场微变、大地微震等。
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随机误差定义：
单次测量的随机误差的大小和方向都 不确定，在多次测量中随机误差服从统 计规律。
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二．测量方法： 1．测量方法的分类
(1)直接测量法： ①用“被检测量”与单位进行直接比较得到
比值； ②能在仪表上直接读出的“被检测量”的数
值。
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（2）间接测量法 在测量中，被检测量不能与标准量
直接进行比较，只能通过对与被检测量 有函数关系的其他物理量进行测量，再 通过计算得到被测量的值。
量。 动态测量的分析与处理静态测量复杂得
多，对测量系统的要求也高得多。
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三．测量仪器与设备 测量仪器仪表的组成： 传感器、变换器、显示器以及连接各环节组 成的传输通道。
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1.传感器： 感受被检测量的变化，信息，并将被检测量
转换成相应的电信号输出。 传感器是检测仪表与被测对象直接发生联系
可以利用概率论和数理统计的方法来 估计其影响。
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随机误差的正态分布规律：
a．单峰性：概率密度的峰值只
出现在零误差附近，即小的误
差比大的误差出现的机会多；
b．对称性：绝对值相等的正误
差与负误差出现的概率相等；
c．有界性：在一定的测量条件
下，误差的绝对值一般不超出
一定的范围；
d．抵偿性：当测量次数时，随
差的范围，所得的测量结果才有意义。
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1．测量误差及分类 根据测量误差的性质，误差分为：
误差
系统误差 随机误差 粗大误差
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（1）系统误差
在相同条件下，多次测量同一被检测量的 过程中，误差的绝对值和符号恒定不变，或按某 一规律变化。 产生原因：
a.测量工具不准确或安装调整不正确； b.测试人员的分辨能力差或读数习惯有误； c.测量方法有缺陷。
技术水平。
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6.测量的定义： 借助仪器设备，把被检测量与相应单位进行
比较，求取二者之比值，得到被检测量数值大小 的过程。
用数学形式描述测量的基本方程式为:
x0 X0 /u
式中: x 0 ---被检测量的真实数值，简称为真值； X 0 ---被检测量； u ---单位。
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测量过程三要素： ① 测量单位 ② 测量方法 ③ 测量仪器与设备
②通常工程技术中，采用的是等精度 测量法。
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(4)接触测量与非接触测量 接触测量法：测量时仪表的某一部分
(一般为传感器部分)必须接触被测对象 (被测介质)。
非接触测量法：仪表的任何部分均不 与被测对象接触。
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(5)静态测量与动态测量 ① 被测参数不随时间变化或随时间变
化非常缓慢，称静态测量。 ② 被测参数随时间变化，称为动态测
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② 不等精度测量法： 在测量过程中，测量环境条件不相
同，如测量仪器精度、重复测量次数、 测量环境、测量人员熟练程度有变化， 所得到的测量结果的可靠程度不同，称 不等精度测量法。
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等精度测量与不等精度测量的适用场合： ①在进行科学研究或重要的检定工作
时，在众多的被检测量中，为了获得其 中某几个参数更可靠和精度更高的测量 结果才采用不等精度测量法。
n
机 误 差 的 代 数 和 趋 向 于 零 ， 即 ：lim x ppt课件
i 1
xi
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0
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正态分布密度函数
y
1
x2
e2 2
2
式中： ——随机误差的标准差； X ——测量值(即测量结果)； y ——误差的概率密度（出现次数）
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当 x 0 时，误差的概率y最大: 1
2
是曲线的最高峰
的部分。 传感器的好坏，直接影响检测仪表的质量。
所以它是检测仪表的重要部件。
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对传感器的要求： （1）准确性 传感器的输出信号必须准确地反映被检测 量的变化，即： 传感器输入输出关系必须是严格的单值函 数关系，最好为线性关系。
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（2）稳定性 ①传感器输入、输出的单值函数关系应不随
时间和温度的变化而变化； ②受外界干扰因素影响应很小； ③工艺上应能准确地复现。
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（3）灵敏性 要求有较小的输人量便可得到较大的输出信
号。 传感器的别名：敏感元件、一次仪表。
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2.中间变换器(变送器) ①功能及作用: 将传感器输出的信号进行放大、线性化处 理、远距离传送并转变成规定的统一信号等。 ② 要求: 准确稳定地传输、放大和转换信号， 受外界干扰因素的影响小，变换信号的误差小。
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在 x区间内，曲线下
面的面积占整个曲线下面 积的68.3%；
在 x2 区间内，曲线下 面的面积占整个曲线下面 积的95.4%；
在 x3区间内，曲线下 面的面积占整个曲线下面 积的99.7%。