,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,自动检测技术及仪表控制系统 第二版,化学工业出版社,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Company name,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Company name,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Company name,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Company name,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Company name,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Company name,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Company name,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Company name,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Company name,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Company name,*,自动检测技术,南华大学 电气工程学院,自动化教研室,自动检测技术南华大学 电气工程学院,1,课程安排,自动检测技术,是自动化专业一门,专业基础课,，是一门必选课，它是后续课程的重要基础，主要讲述,工业参数,的自动检测技术。,本课程的,前修课程,：,电路原理,、,大学物理,、,模拟电子技术,总学时,：,48,学时，理论课,36,学时，实验,12,学时,使用教材,：,自动检测技术及仪表控制系统,，张毅等，化学工业出版社，主要学习本书的前二篇。,主要参考书,：,自动检测技术与装置,张宏健 化工出版社,检测及转换技术,常健生机械工业出版社,自动检测技术,吴训一机械工业出版社,课程安排自动检测技术是自动化专业一门专业基础课，是一门必,2,本课程的,主要内容,：,自动检测的基本概念和理论：包括常用的基本概念和误差理论、测量方法等。（教材的第一篇,）,常用工业参数的自动检测技术：常用工业参数有,温度,t,、压力,P,、流量,q,、液位,L,和成分、物性,等。主要学习测量这些参数的转换元件、检测仪表、检测系统及其设计等内容。不同的参数，不同的检测方法有对应的检测仪表。（教材第二篇）,举例,：,1,、电冰箱温控系统。需检测的物理量：温度,-(,热电阻,热电偶测温,),2,、锅炉系统。包括有蒸汽出口温度、炉膛内压力、锅炉水位等参数的检测和控制。,TT,LT,PT,冷水,蒸汽,本课程的主要内容：举例：TTLTPT冷水蒸汽,3,1,绪论,1.1,检测仪表控制系统,1.2,基本概念,1.3,检测仪表技术发展趋势,1 绪论1.1 检测仪表控制系统1.2 基本概念1.3 检,1.1.1,典型检测仪表控制系统,以天然气为原料生产合成氨,压力调节（,PC,），流量调节（,FC,），液位调节（,LC,）,脱硫塔控制流程,流量系统结构框图,1.1.1 典型检测仪表控制系统以天然气为原料生产合成氨脱硫,1.1.2,检测仪表控制系统结构分析,核心：被控（被测）对象,基础：检测单元,处理：变送，显示，调节，执行,典型工业检测仪表控制系统结构图,1.1.2 检测仪表控制系统结构分析典型工业检测仪表控制系统,自动检测技术-自动检测技术-1-绪论课件,汽车中的传感器,汽车中的传感器,自动检测技术-自动检测技术-1-绪论课件,能将温度转换为电压的传感器,热电偶,A,B,T,T,0,T,0,能将温度转换为电压的传感器热电偶ABTT0T0,电动机,转速测量,电动机转速测量,安装有直线光栅的数控机床加工实况,防护罩内为直线光栅,光栅扫描头,被加工工件,切削刀具,角编码器安装在夹具的端部,安装有直线光栅的数控机床加工实况 防护罩内为直线光,1.2.1,测量范围、上下限及量程,测量范围：仪器按照规定的精度进行测量的被测变量,的范围,测量下限：测量范围的最小值,测量上限：测量范围的最大值,量程：量程,=,测量上限值,-,测量下限值,例：某温度测量仪表的下限值是,-50,，上限值为,150,，则其测量范围可表示为,-50,150,，量程为,200,1.2.1 测量范围、上下限及量程测量范围：仪器按照规定的精,1.2.2,零点迁移和量程迁移,在实际使用中，由于测量要求或测量条件的变化，需要改变仪表的零点或量程。,X,：被测变量值相对于量程的,百分数,Y,：仪表指针位移或转角相对,于标尺长度的百分数,零点迁移和量程迁移示意,1.2.2 零点迁移和量程迁移在实际使用中，由于测量要求或测,1.2.3,灵敏度和分辨率、线性度,灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值达到稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比,灵敏度的量纲由,U,和,Y,确定,注意与分辨率的区别,分辨率是灵敏度的一种反映，表示仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称灵敏限,1.2.3 灵敏度和分辨率、线性度灵敏度：被测参数改变时，经,灵敏度,和,分辨率,灵敏度,是指在稳态下输出量变化和引起此变化的输入量变化的比值。,s,是输入输出特性曲线的斜率，或者说等于仪表的放大倍数。,对于多环节：,s,1,s,2,s,3,x,y,y,1,y,2,提高灵敏度，可以获得较高测量精度；但灵敏度愈高，稳定性愈差，测量范围愈窄。,灵敏度和分辨率s是输入输出特性曲线的斜率，或者说等于仪表的放,分辨率,：指检测仪表能够精确检测出被测量的最小变化的能力。灵敏度愈高，分辨率愈好。,模拟式仪表分辨率规定为最小刻度分格值的一半；数字式仪表分辨率规定为最后一位的一个字。,举例：,10mA,模拟电流表,数字万用表，,200mV,2V,20V,3,位半、,4,位半,分辨率：指检测仪表能够精确检测出被测量的最小变化的能力。,(1),线性度,指传感器输出与输入之间的线性程度。,具有线性输出,输入关系的,优点,：,可大大简化传感器的理论分析和设计计算；,传感器的标定、数据处理很方便；,仪表刻度盘可均匀刻度，制作、安装、调试容易；,避免了非线性补偿环节。,传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。,(1)线性度 具有线性输出输入关系的优点：传感器,理想的线性特性：,y=sx,静态特性曲线可实际测试获得。在获得特性曲线之后，可以说问题已经得到解决。,但是为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系,。这时可采用各种方法，其中也包括硬件或软件补偿，进行线性化处理。,一般来说，这些办法都比较复杂。所以在非线性误差不太大的情况下，总是,采用直线拟合的办法,来线性化。,在使用非线性特性的传感器时，在测量误差容许的条件下，用切线或割线等直线来近似地代表实际曲线的一段，这种方法称为传感器,非线性特性的“线性化”,(Linearization),理想的线性特性：y=sx静态特性曲线可实际测试获,在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合曲线之间的最大偏差，就称为非线性误差,(,Linearity Error,),或线性度,通常用相对误差,e,L,表示：,max,一最大非线性误差；,y,FS,满量程输出。,在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合曲线之间的,1.2.4,误差,绝对误差：绝对误差,=,示值约定真值,相对误差：相对误差（,%,）,=,绝对误差,/,约定真值,引用误差：引用误差（,%,）,=,绝对误差,/,量程,最大引用误差：,最大引用误差（,%,）,=,最大绝对误差,/,量程,允许误差：,最大引用误差,允许误差,1.2.4 误差绝对误差：绝对误差=示值约定真值,1.2.5,精确度,仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量,精确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高,曲线,1,：实际上升曲线,曲线,2,：实际下降曲线,曲线,1,和,2,愈接近直线,OA,，,则仪表的精度等级越高,精度等级确定过程示意,1.2.5 精确度仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差去掉,测量精度等级,输入,(,被测量,),输出,0,标准输入输出特性曲线,实际上升校验曲线,实际下降校验曲线,误差上限,误差下限,精度等级,0.5,级：基本误差不超过量程的,0.5%,基本误差限,测量精度等级输入(被测量)输出0标准输入输出特性曲线实际上升,1.2.6,滞环、死区和回差,滞环：,储能效应,例如弹性变形、磁滞,实际上升曲线和实际下降,曲线不重合,特性曲线形成环状。,滞环效应分析,1.2.6 滞环、死区和回差滞环：滞环效应分析,1.2.6,滞环、死区和回差,死区：,死区效应，例如传动机构,的摩擦和间隙,实际上升曲线和实际,下降曲线不重合,仪表输入小到一定范围后,不足以引起输出的任何变,化,死区效应分析,1.2.6 滞环、死区和回差死区：死区效应分析,1.2.6,滞环、死区和回差,综合效应：,既有储能效应，也具有,死区效应,各种情况下，实际上升曲,线和实际下降曲线间的差,值称为回差,综合效应分析,1.2.6 滞环、死区和回差综合效应：综合效应分析,滞环、死区和回差,输入,输出,0,下降曲线,上升曲线,重复性和再现性,（随机性）（稳定性）,滞环、死区和回差输入输出0下降曲线上升曲线重复性和再现性（,1.2.7,重复性和再现性,重复性：在同一工作条件下，同方向连续多次对同一输入值进行测量所得的多个输出值之间相互一致的程度,再现性：包括滞环和死区，,仪表实际上升曲线和实际下,降曲线之间离散程度的表示，,常取两种曲线之间离散程度,最大点的值来表示,综合效应分析,1.2.7 重复性和再现性重复性：在同一工作条件下，同方向连,重复性和再现性（随机性）（稳定性）,输入,输出,0,重复性,再现性,重复性和再现性（随机性）（稳定性）输入输出0重复性再现性,1.2.8,可靠性,可靠度：衡量仪表能够正常工作并发挥其同能的程度,体现在仪表正常工作和出现故障两个方面,正常工作方面：平均无故障工作时间,出现故障方面：平均故障修复时间,有效度：（综合性指标）,1.2.8 可靠性可靠度：衡量仪表能够正常工作并发挥其同能的,成组传感器的复合检测,微机械量检测技术,智能传感器的发展,各种智能仪表的出现,计算机多媒体化的虚拟仪表,传感器、变送器和调节器的网络化产品,深层变化：控制网络化，系统扁平化，组织重构化，工作协调化,成组传感器的复合检测,Thank You!,Thank You!,