检测仪表的分类检测误差

摘 要：过程检测是指在生产过程中,为及时掌握生产情况和监视、控制生产过程,而对其中一些变量进行的定性检查和定量测量.检测的目的是为了获取各过程变量值的信息.根据检测结果可对影响过程状况的变量进行自动调节或操纵,以达到提高质量、降低成本、节约能源、减少污染和安全生产等目的.

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通过测量可以得到被测量量的测量值,然而测量目的还未全部达到,为了准确地获取表征对象特征的定量信息,还要对实验结果进行数据处理与误差分析、估计结果的可靠性等,以便为保证安全生产检测技术涉及的内容非常广泛,包括被检测信息的获取、转换、显示以及测量数据的处理等技术.随着科学技术的不断进步,特别是随着微电子技术、计算机技术等高新科技的发展以及新材料、新工艺的不断涌现,检测技术也在不断发展.

检测仪表作为人类认识客观世界的重要手段和工具,应用领域十分广泛,工业过程是其最重要的应用领域之一.工业过程检测具有如下特点：

(1)被测对象形态多样有气态、液态、固态介质及其混合体,也有的被测对象具有特殊性质(如强腐蚀、强辐射、高温、高压、深冷、真空、高粘度、高速运动等).

(2)被测参数性质多样有温度、压力、流量、物位等热工量,也有各种机械量、电工量、化学员、生物量,还有某些工业过程要求检测的特殊参数(如纸浆的打浆度、浓度、白度、硬度、得率、黑液波美度等).

(3)被测变量的变化范围宽如被测温度可以是l000℃以上的高温,也可以是0℃以下的低温甚至超低温.

(4)检测方式多种多样既有离线检测,又有在线检测；既有单参数检测,又有多参数同时检测；还有每隔一段时间对不同参数的巡回检测；等等.

(5)检测环境比较恶贫在工业生产过程中,存在着许多不利于检测的影响因素,如电源电压波动,温度、压力变化,以及在工作现场存在水汽、烟雾、粉尘、辐射、振动等.因此要求检测仪表具有较强的抗干扰能力和相应的防护措施.

针对工业过程检测的上述特点,要求检测仪表不但具有良好的静态特性和动态特性,而且要对不同的被测对象和测量要求采用不同的测量原理和测量手段.因此,检测仪表的种类繁多,而且为了适应工业过程对检测技术提出的新要求,还将有各式各样的新型仪表不断涌现.

检测仪表是能确定所感受的被测变量大小的仪表.它可以是传感器、变送器和自身兼有检出元件和显示装置的仪表.传感器件是能接受被测信息,并按一定规律将其转换成同种或别种性质的输出变量的仪表.输出为标准信号的传感器称为变送器.所谓标准信号,是指变化范围的上下限已经标淮化的信号(例如,4-20mADC,20一100kPa等).

检测仪表可按下述方法进行分类：

(1)按被测量分类可分为温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、物位检测仪表、机械量检测仪表以及过程分析仪表等.

(2)按测量原理分类如电容式、电磁式、压电式、光电式、超声波式、核辐射式检测仪表等.

(3)按输出信号分类可分为输出模拟信号的模拟式仪表、输出数字信号的数字式仪表,以及输出开关信号的检测开关(如振动式物位开关、接近开关)等.

(4)按结构和功能特点分类按照测量结果是否就地显示,分为测量与显示功能集于一身的一体化仪表和将测量结果转换为标准输出信号并远传至控制室集中显示的单元组合仪表；按照仪表是否含有微处理器,分为不带有微处理器的常规仪表和以微处理器为核心的微机化仪表.后者的集成度越来越高,功能越来越强,有的已具有一定的人工智能,常被称为智能化仪表.目前,有的仪表供应商又推出了"虚拟仪器"的概念.所谓"虚拟仪器"是在标准计算机的基础上加一组软件或(和)硬件,使用者操作这合计算机,即可充分利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪表的功能.这套以软件为主体的系统能够享用普通计算机的各种计算、显示和通信功能.在基本硬件确定之后,就可以通过改变软件的方法来适应不同的需求,实现不同的功能.虚拟仪器彻底打破了传统仪表只能由生产厂家定义,用户无法改变的局面.用户可以自己设计、自己定义,通过软件的改变来更新自己的仪表或检测系统,改变传统仪表功能单一或有些功能用不上的缺陷,从而节省开发、维护费用,减少开发专用检测系统的时间.

不同类型检测仪表的构成方式不尽相同,其组成环节也不完全一样.通常,检测仪表由原始敏感环节(传感器或检出元件)、变量转换与控制环节、数据传输环节、显示环节、数据处理环节等诸环节组成.检测仪表内各组成环节,可以构成一个开环测量系统,也可以构成闭环测量系统.开环测量系统是由一系列环节串联而成,其特点是信号只沿着从输入到输出的一个方向(正向)流动.一般较常见的检测仪表大多为开环测星系统.闭环测量系统的构成方式其特点是除了信号传输的正向通路外,还有一个反馈回路.在采用零值法进行测量的自动平衡式显示仪表中,各组成环节即构成--个闭环测量系统.

在测量过程中,测量误差按其产生的原因不同,可以分为三类.

1.系统误差

在同一条件下,多次测量同一被测参数时,测量结果的误差大小与符号均保持不变或在条件变化时按某一确定规律变化的误差.它是由于测量过程中仪表使用不当或测量时外界条件变化等原因所引起的.

必须指出,单纯地增加测量次数是无法减少系统误差对测量结果的影响,但在找出产生误差的原因之后,便可通过对测量结果引入适当的修正值而加以消除.系统误差决定测量结果的准确性.

2.随机误差

在相同条件下,对某一参数进行重复测量时、测量结果的误差大小与符号均不固定,且无一定规律的误差.产生随机误差的原因很复杂,是由许多微小变化的复杂因素共同作用的结果所致.

对单次测量来说,随机误差是没有任何规律的,既不可预测,也无法控制,但对于一系列重复测量结果来说,它的分布服从统计规律.因此,可以取多次测量结果的算术平均值作为最终的测量结果,以算术平均佰均方根误差的2-3倍作为随机误差的置信区间,相应的概率作为置信概率,可减小误差对测显结果的影响.随机误差决定测量结果的精密度.

3.疏忽误差

测量结果显著偏离被测量的实际值所对应的误差.产生的主要原因是由于工作人员在读取或记录测量数据时的疏忽大意所造成的,带有这类误差的测量结果毫无意义,因此应加强责任心,细心工作,避免发生这类误差.

任何测量都存在误差,仪表检测也无法避免,因此,在实际工作中,工作人员要做到按规章制度来操作仪表,增强责任心,做到多次测量,发现问题及时解决.