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§5-2 自动化仪表基本知识 一、自动化仪表的品质指标 1．基本误差与附加误差 基本误差：仪表本身的缺陷（间隙、摩擦、刻度不均或分度不准等）造成的误差。 附加误差：仪表规定的使用条件（环境温湿度、振动等） 发生变化引起的误差。 2．绝对误差（指示误差） 绝对误差：Δ=A—A0=测量值—真值。 A0很难得到，一般以高精度标准仪表测得的平均值来 代替A0。Δ不能反映仪表的精度。 3、相对误差δ——绝对误差Δ占指示误差的百分数。 δ=Δ/A×100% δ反映仪表的精度。 4、仪表的精度——测量中的最大指示误差与量程（最大测量范围）的比值。 常用的等级有：0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5级等  例：求量程为5.9KPa（600mmH2O）的一级精度气动差压变送器的最大指示误差。 5．仪表的灵敏度：仪表达到稳定工作状态时，输出变 化量Δy与引起变化的输入变化量Δx之比 S=Δy/Δx 可见，S↑→越能测出微小的输入变化，灵敏度↑。 一般小量程仪表的S大量程仪表的S 具有均匀刻度的仪表：S=常数 具有不均匀刻度的仪表：S≠常数 6、仪表的不灵敏度、灵敏限和变差 （1）由于仪表活动部件的摩擦、间隙、弹性元件滞后现象的存 在，当输入信号有一微小变化时，输出不变。 ——即不灵敏区 （2）灵敏限——引起仪表输出发生微小变化量，所需输入量的最 小变化值。一般认为灵敏限=1/2不灵敏区 （3）变差——仪表在同一测量点，其正反行程指示值之差。 可见：不灵敏区以输入量的变化变差以输出量的变化来表示 仪表结构不完善程度 自学教材P91：2、3、4、5、6、9、10、12、13、15、16、18 二、气动仪表的基本元件 包括：弹性元件、节流元件、气室、喷咀档板机构和功率放大器 1．弹性元件 分两类： ★弹性敏感元件 ——将所受的压力或轴向推力转变成位移信号。 包括波纹管、金属膜片和膜盒、弹簧管、橡胶膜片等 ★弹性支承元件 ——用于增加弹性敏感元件的刚度，确定弹性敏感元件的初始位置及仪表调零等。包括柱簧、片簧等 常用弹性元件 （1）刚度和灵敏度 刚度E——弹性元件产生单位位移变形所需的轴向力，表 示弹性元件的软硬程度。 E=N/S 灵敏度δ——单位外力作用下，弹性元件所产生的位移 变形，即： δ=1/E 弹性元件的刚度E↓→灵敏度δ↑ 在气动仪表工作范围内，弹簧管、波纹管、金属膜片或膜盒的位移与推力近似为线性关系，即E=常数，而橡胶膜片在小的工作范围时，E≈0。 （2）弹性灵敏元件的有效面积Fe N=P·Fe Fe ——有效面积 一般Fe≠几何面积πD2/4，通常Fe 几何面积 在弹性元件的弹性范围内，通常Fe =常数，实际应用中对弹性元件的处理： ①在安装波纹时，采用预压缩方法 ②金属膜片制成波纹状； ③采用多圈弹簧管。 ④橡胶膜片制成波纹状，中间加硬芯——增大刚度 橡胶膜片多用于有无气压信号的瞬间动作 2、节流元件 节流元件——用以阻碍气体流动，产生压力降或改变 空气流量 表示节流元件特性的参数： 气阻R——气体在节流元件两端产生的压降与气体流量 间的关系。表示节流元件对气体流动阻碍能力的大小。 若节流孔中为层流流动，则： R=ΔP/G 或 ΔP=G·R 2 节流元件 节流元件的种类——恒节流孔和变节流孔 （1）恒节流孔——恒气阻或固定气阻 毛细管式——d=0.18∽0.3mm的不锈钢或玻璃钢管 小孔式——长4mm，孔径有0.25、0.3、0.5几种规格。 （2）变节流孔——流通面积（气阻R）可调整。 圆锥—圆锥型 常见形式