化工测量及仪表（ 第三版） 教学课件 作者 化工测量及仪表（ 第三版） 化工测量及仪表 第2章.pptVIP

尚辅网 尚辅网 第2章 检测技术基础 第2章 目录 2.1 检测的基本概念 2.2 测量误差概述 2.3 随机误差的处理与测量不确定度的表示 2.4 系统误差以及粗大误差的处理 2.5 检测技术的新发展概述 2.1 检测的基本概念 2.1.1 传感器与测量系统的组成 2.1.2 测量方法及其分类 2.1.3 测量系统或仪表的基本技术性能和术语 2.1.1 传感器与测量系统的组成 1．传感器(transducer)的构成 在测量过程中一般都会用到传感器。国家标准是这样定义“传感器”的：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成，参见图2-1-1。 图2-1-1传感器的构成 输出y和输入x之间的关系 一般传感器是指借助于敏感元件接受某一物理量形式的信息x，并按一定规律将它转换成同种或另一种物理量形式信息y的器件或装置。变送器是输出为标准信号的传感器。输出y和输入x之间有确切的函数关系，即 （2-1-1） 敏感元件(sensor)是对被测参数x敏感，它的输出，设为z，z有可能是一种不易处理的物理量形式，不一定能被后继的线路所利用。此时就必须在敏感元件后配一相应的转换元件，该转换元件的输出一定是易于处理的能被后继的线路所利用的信号。 易于处理的能被后继线路所利用的信号形式有很多种类，其中电量信号（例如是电压、电流、电阻等）是人类最为熟悉的信号形式。电量信号精度高、动态响应快、易于运算放大、易于远距离传送、易于和计算机接口等具有许多其他信号所没有的优点。所以我们往往有目的地选用或研发能输出电信号的转换元件来和敏感元件配合，从而让传感器输出y成为电信号。 当以测量为目的，以一定精度把被测量转换为与之有确定关系的、易于处理的电量信号输出时，我们又常常称之为“非电量电测”。 2．检测仪表（自动测量系统）的组成 在现代的自动测量系统（检测仪表）中，它的各个组成部分可以先借助“信息流的过程”来粗线条地划分。一般可以分为：信息的获得，信息的转换和信息的显示三部分。 因此作为一个完整的自动测量系统，至少应包括传感器(信息的获得)、测量电路(信息的运算、放大、处理和转换)、显示装置(信息的显示)3个基本组成部分。它们之间的关系可用图2-1-2的框图来表示。 传感器是一个获取被测量的装置，是一种获得信息的手段。 测量电路的作用是把传感器的输出的信号（往往是电信号），放大、处理或转换使信号能在显示仪表上指示或在记录仪中记录下来。 显示装置: 测量的目的是使人们了解要测的数值，所以必须有显示装置，这就是信息的显示。显示的方式，目前常用的有三类：模拟显示、数字显示和图像显示。 由图2-1-2可知，传感器只不过是检测系统（检测仪表）的一部分，而绝非全部。因此光有传感器知识还不能使用和设计检测系统。为了适应今后从事相关的工程测量工作，我们不仅要学习检测的基础理论与传感器的工作原理（本教材第2~7章），也要学习检测系统（检测仪表）的一些共性的通用的原理和应用（本教材第8章）。 在工程上我们往往称传感器、变送器为“一次仪表”；检测仪表或各种显示装置叫“二次仪表”。 2-1-2 测量方法及其分类 一般所说的测量，其含义是用实验方法去确定一个参数的量值。量值包括“数值”和“单位”两个含义，缺一不可。通过测量可以掌握被测对象的真实状态，测量是认识客观量值的唯一手段。 在测量中，把作为测量对象的特定量，也就是需要确定量值的量，称为被测量。 由测量所得到的赋予被测量的值称为测量结果。如果测量结果是一次测量的量值，也称为测得值。 1. 按测量值获得的方法分类 （1）直接测量 把被测量与作为测量标准的量直接进行比较，直接得到被测量的大小和单位。并可用下式表示 (2-1-2) 式中y为被测量的量值；x为作为标准的器具所给出的量值。 直接测量的特点是简便，例如用米尺量出一根铜管的长度。 （2）间接测量 被测量不直接测量出来，是通过与它有一定函数关系的其他量的测量来确定。设被测量为y，影响测量结果y的影响量为xi，则可写出测量模型为 (2-1-3) 例如，要确定功率P值，则可按公式P=I2R求得。式中I是电流，R是电阻值，该电阻值与温度t有确切的函数关系R=R0[1+α(t-t0)]。显然在系数α是常数的情况下，只要通过对电流I，电阻R0，以及温度t的测量，就能确定出功率P，即 （3）组合测量