仪表菜鸟入门培训之仪表基础

仪表菜鸟入门培训之仪表基础

1、仪表工主要职责任务：

负责化工生产过程中在线运行的仪表、自动化装置及其附属设备和维修工用的仪器、仪表的维护保养、定期检修与故障处理，确保其正常运行；负责仪表及自动化装置更新、安装、调试、检定、开表、投用等工作。

仪表工在生产过程中对检测与过程仪表进行日常维护和故障处理，涉及知识面十分广泛，不但要精通检测仪表、调节器和执行器等工作原理和结构特点，而且要有一定的过程控制（自动化）知识。在故障现象中不仅有仪表故障，而且混杂有工艺和设备故障，仪表工要分析与判断故障，必须要具有一定的化工工艺知识和化工设备知识。对化工、石化等行业，易燃、易爆和有毒是行业的特点，仪表工在处理故障时，对这类问题不能掉以轻心。

除日常维护外，企业生产有不少的技改项目，既有仪表专业技改项目，亦有工艺技改项目，需要仪表配合实施，这些大大小小的项目，需要设计（大项目可以委托设计）、施工准备、安装、开车等一系列工作，仪表施工、安装知识是和日常维护同样重要的知识。

2、基本概念

（1）过程参数检测基本概念

• 过程参数检测-----指连续生产过程中的温度、压力、流量、液位和成分等参数的检测。

• 检测仪表-----将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表。

• 一次仪表-----一般为将被测量转换为便于计量的物理量所使用的仪表，即为检测元件。

• 二次仪表-----将测得的信号变送转换为可计量的标准电气信号并显示的仪表。即包括变送器和显示装置。

（2）测量过程与测量误差

• 测量过程-----利用一个已知的单位量(即标准量)与被测的同类量进行比较的过程。

• 测量误差-----在测量过程中测量结果与被测量的真值之间会有一定的差值。它反映了测量结果的可靠程度。

测量误差的分类：

1. 误差与相对误差

• 误差-----指测量结果与被测量的真值之差。通常把检定中高一等级的计量标准所测得的量值作为真值(实际值)。

• 相对误差-----指误差与真值或测量值之百分比。常见有如下三种表示方式：

   ①实际相对误差-----是指误差与被测量的真值(实际值)之百分比。

   ②标称相对误差-----是指误差与仪表示值之百分比。

    ②引用相对误差-----是指误差与仪表的量程之百分比。

b.系统误差、随机误差和疏忽误差。

• 系统误差-----指测量仪表本身或其他原因(如零点没有调整好等)引起的有规律的误差。

• 随机误差-----指在测量中所出现的没有一定规律的误差。

• 疏忽误差-----指观察人员误读或不正确使用仪器与测试方案等人为因素所引起的误差。

c. 基本误差、附加误差和允许误差

• 基本误差-----指仪表在规定的正常工作条件下所具有的误差。

• 附加误差-----指仪表超出规定的正常工作条件时所增加的误差。

• 允许误差-----指仪表的示值或性能不允许超过某个误差范围。

3、检测仪表分类

检测与过程控制仪表Z通用的分类，是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分，一般分为检测仪表、显示仪表、调节（控制）仪表和执行器4大类。

4、仪表的常用术语

性能特性 performance characteristic

确定仪器仪表功能和能力的有关参数及其定量的表述。

参比性能特性 reference performance characteristic

在参比工作条件下达到的性能特性。

范围 range由上、下限所限定的一个量的区间。

注：\"范围\"通常加修饰语。例如：测量范围，标度范围。它可适用于被测量或工作条件等。

测量范围 measuring range

按规定准（精）确度进行测量的被测量的范围。

测量范围下限值 measuring range lower limit

按规定准（精）确度进行测量的被测量的Z小值。

测量范围上限值 measuring range higher limit

按规定准（精）确度进行测量的被测量的Z大值。

量程 span

范围上限值与下限值的代数差。例如：范围为-20℃至100℃时，量程为120℃。

标度 scale

构成指示装置一部分的一组有序的标度标记以及所有有关的数字。

标度范围 scale range

由标度始点值和终点值所限度的范围。

标度标记 scale mark

指示装置上对应于一个或多个确定的被测量值的标度线或其它标记。

注：对于数字示值，数字本身等效于标度标记。

零[标度]标记 zero scale mark

同义词：零标度线。

标度盘（板）上标有\"零\"数字的标度标记或标度线。

标度分格 scale division

任何两个相邻标度标记之间的标度部分。

标度分格值 value of scale division

又称格值。

标度中对应两相邻标度标记的被测量值之差。

标度分格间距 scale spacing, length of a scale division

沿着表示标度长度的同一线段上所测得的任何两个相邻标度标记中心线之间的距离。

标度长度 scale length

在给定的标度上，通过所有Z短标记中点的线段在始末标度标记之间的长度。

注：此线段可以是实在的或假想的曲线或直线。

标度始点值 minimum scale value

标度始点标记所对应的被测量值。

标度终点值 maximum scale value

标度终点标记所对应的被测量值。

标度数字 scale numbering

标在标度上的整组数字，它对应于标度标记所确定的被测量值，或只表示标度标记的数字顺序。

线性标度 linear scale

标度中各分格间距与对应的分格值呈常数比例关系的标度。

注：标度分格间距为常数的线性标度称为规则标度。

非线性标度 nonlinear scale

标度中各标度分格间距与对应的分格值呈非常数比例关系的标度。

注：某些非线性标度有专门的名称，例如对数标度、平方律标度。

抑零标度 suppressed-zero scale

标度范围内不包含与被测量零值相对应的标度值的标度。例如：医用温度计的标度。

扩展标度 expanded scale

标度范围内，不成比例的扩展部分占了大部分标度长度的标度。

测量仪器仪表的零位 zero of a measuring instrument

当测量仪器仪表工作所需的任何辅助能源都接通和被测量值为零时，仪器仪表的直接示值。

①在测量仪器仪表使用辅助电源的情况下，此术语通常称为\"电零位\"。

②当仪器仪表的任何辅助能源都切断而未工作时，经常采用\"机械零位\"这个术语。

仪器仪表常数 instrument constant

为求得测量仪器仪表的示值，必须对直接示值相乘的一个系数。

注：当直接示值等于被测量值时，测量仪器仪表的常数为1。

特性曲线 characteristic curve

表明仪器仪表输出量稳态值与一个输入量之间（其它输入量均保持为规定的恒定值）函数关系的曲线。

在规定特性曲线 specified characteristic curve

在规定条件下，表明仪器仪表应有的输出量稳态值与一个输入量之间函数关系的曲线。

调整 adjustment

为使仪器仪表处于正常工作状态和消除偏差以适合于使用所进行的操作。

用户调整 user adjustment

允许用户进行的调整。

校准 calibration

在规定条件下，为确立测量仪器仪表或测量系统的示值或实物量具所体现的值与被测量相对应的已知值之间关系的操作。

校准曲线 calibration curve

在规定条件下，表示被测量值与仪器仪表实际测得值之间关系的曲线。

校准循环 calibration cycle

仪器仪表校准范围极限间的上行校准曲线和下行校准曲线的组合。

校准表格 calibration table

表示校准曲线的数据表格形式。

溯源性 traceability

测量结果可以通过连续的比较链将其与适当的标准器（通常是标准器或国家标准器）起来的一种特性。

灵敏度 sensitivity

仪器仪表的输出变化值除以相应的输入变化值。

准（精）确度 accuracy

仪器仪表的示值与被测量[约定]真值的一致程度。

准（精）确度等级 accuracy class

仪器仪表按准（精）确度高低分成的等级。

误差极限 limits of error

同义词：Z大允许误差 maximum permissible error

由标准、技术规范等所规定的仪器仪表误差的极限。

基本误差 intrinsic error

又称固有误差。

在参比条件下仪器仪表的示值误差。

一致性 conformity

标准曲线与规定特性曲线（例如：直线、对数曲线、抛物线等）的一致程度。

注：一致性分为独立一致性、端基一致性和案基一致性。当仅称一致性时，是指独立一致性。

独立一致性 independent conformity

通过调整将校准曲线接近规定特性曲线，使Z大偏差为Z小时的一致程度。

端基一致性 terminal-based conformity

通过高速将校准曲线接近规定特性曲线，使两曲线的范围上限值和下限值分别重合时的一致程度。

零基一致性 zero-based conformity

通过调整将校准曲线接近规定的特性曲线，使两曲线的范围下限值重合且Z大的正偏差和负偏差相等时的一致程度。

一致性误差 conformity error

校准曲线和规定特性曲线之间的Z大偏差。

①一致性误差分为独立一致性误差、端基一致性误差和零基一致性误差，当仅称一致性误差，是指独立一致性误差。

②一致性误差通常以量程的百分数表示。

线性度 linearity

校准曲线与规定直线的一致程度。

注：线性度分为独立线性度、端基线性度和零基线性度。当仅称线性度时，是指独立线性度。

独立线性度 independent linearity

通过高速将校准曲线接近规定直线，使Z大偏差为Z小时的一致程度。

端基线性度 terminal-based linearity

通过调整将校准曲线接近规定直线，使两者的范围上限值和下限值分别重合时的一致程度。

零基线性度 zero-based linearity

通过调整将校准曲线接近规定直线，使两者的范围下限值重合且Z大的正偏差和负偏差相等时的一致程度。

线性度误差 linearity error

校准曲线与规定直线之间的Z大偏差。

①线性度误差分为独立线性度误差，端基线性度误差和零基线性度误差。当仅称线性度误差时，是指独立线性度误差。

②线性度误差通常以量程的百分数表示。

死区 dead band

不致引起仪器仪表输出有任何可觉察变化的Z大输入变化区间。

鉴别力 discrimination

仪器仪表对输入值微小变化的响应能力。

鉴别力阈 discrimination threshold

使仪器仪表产生一个可觉察变化响应的Z小输入变化。例如：使天平指针产生可见位移的Z小责载变化为90mg时，则天平鉴别力阈是90mg。

 分辨力 resolution

仪器仪表指示装置可有意义地辨别被指示量两紧邻值的能力。

稳定性 stability

在规定的工作条件下，仪器仪表性能特性在规定时间内保持不变的能力。

漂移 drift

仪器仪表输入--输出特性随时间的慢变化。

点漂 point drift

在规定的工作条件下，对应一个恒定的输入在规定的时间内的输出变化。

零点漂移 zero drift

简称零漂

范围下限值上的点漂。当下限值不为零值时亦称为始点漂移。

重复性 repeability

在同一工作条件下，仪器仪表对同一输入值按同一方向连续多次测量的输出值间的相互一致程度。

注：重复性应不包括回差、漂移。

重复性误差 repeatability error

在全测量范围内和同一工作条件下，从同方向对同一输入值进行多次连续测量所获得的随机误差。

量程误差 span error

在参比工作条件下，实际输出量程与规定输出量程之差。通常以规定输出量程的百分数表示。

量程迁移（偏移） span shift

由于某些影响量引起的输出量程的变化。

零点误差 zero error

在参比工作条件下，当输入处于范围下限值时实际输出值与规定输出范围下限值之差。当下限值不为零值时，亦称为始点误差。

零点迁移（偏移） zero shift

当输入处于范围下限值时，由于某些影响量引起的输出值的变化。当下限值不为零值时，亦称为始点迁移（偏移）。

示值误差 error of indication

仪器仪表的示值减去被测量的[约定]真值。

引用误差 fiducial error

仪器仪表的示值误差除以规定值。

注：这一规定值常称为引用值，例如：它可以是仪器仪表的量程或范围上限值等。

采样 sampling

以一定时间间隔对被测量进行取值的过程。

采样[速]率 sampling rate

对被测量进行采样的频率，即单位时间的采样次数。

采样时间 sampling time

采样过程中检出被测量的时间。

扫描速率 scan rate

对一系列模拟输入通道的采样[速]率，以每秒输入通道数表示。

预热时间 warm-up period, warm-up time

仪器仪表接通电源后至其达到规定性能指标所需的时间。

输入阻抗 input impedance

器仪表输入端之间的阻抗。

输出阻抗 output impedance

仪器仪表输出端之间的阻抗。

负载阻抗 load impedance

与仪器仪表输出端连接的所有装置及连接导线的阻抗总和。

[电]功耗 electrical power consumption

稳态时，仪器仪表在其工作范围内所需用的Z大电功率。

耗气量 air consmption

稳态时，仪器仪表在其工作范围内所消耗气体的Z大流量。

工作条件影响 operating influence

当所有其它工作条件保持恒定时，由于参比工作条件中某一参比值改变到正常工作条件中某一规定值所产生的仪器仪表的性能变化。

①通常以正常工作条件的上、下限作为规定值。

②如果工作条件影响和工作条件的变化之间的关系是非线性的，则可分别规定不同区间的系数，例如：由220V至230V为0.01%量程/V；由230V至240V为0.15%量程/V。

响应特性 response characteristic

在规定条件下，输入量与相应输出量的关系。

①此关系可建立在理论的或实验的研究基础上，它可以用代数方程、数表或图的形式表示。

②当输入量的变化是时间的函数时，响应特性的一种形式是传递函数。

时间响应 time response

一个输入量的规定变化引起输出量随时间的变化。

阶跃响应 step response

一个输入量的阶跃变化引起的时间响应。

斜坡响应 ramp response

一个输入量的变化斜率从零跃增到某有限值引起的时间响应。

脉冲响应 impulse response

在一个输入上施加一个脉冲函数引起的时间响应。

频率响应 frequency response

在线性系统中，输出信号的傅里叶变换与相应输入信号的傅里叶变换之比。

稳态 steady-state

系统的特性参数保持恒定的状态。

注：例如，正弦量的特性参数是r.m.s值、频率和初始相位。

瞬态 transient

变量在两个稳态间迅速过渡时的状态。

传递函数 transfer function

在规定的条件范围内，表达输入量与相输应出量间关系的函数。

增益 gain

在稳态线性系统中，输出信号的幅值（或功率）与相应输入信号的幅值（或功率）之比。

衰减 attenuation

信号在传输系统中的减小。

时滞 dead time

又称死时。

从输入量产生变化的瞬间起到仪器仪表输出量开始变化的瞬间为止的时间。

阻尼 damping

运动过程中系统能量的耗散作用。

周期阻尼 periodic damping, underdamping

又称欠阻尼。

阶跃响应出现过冲的阻尼。

非周期阻尼 aperiodic damping, overdamping

又称过阻尼。

阶跃响应不出现过冲的阻尼。

临界阻尼 critical damping

介于周期阻尼与非周期阻尼之间的一种阻尼。

注：虽出现过冲，但不超过某一规定值（一般与基本误差有关）时，仍可认为是临界阻尼。

阻尼力矩 damping torque

使可动部分停止摆动的力矩，其方向与可动部分的转动方向相反，大小与转速成正比。

阻尼力矩系数 damoing torque coefficient

可动部分具有单位角速度的阻尼力矩。

阻尼因数 damping factor

在二阶线性系统的自由振荡中，输出在Z终稳态值附近的一对（方向相反的）连续摆动的较大幅值与较小幅值之比。

瞬时过冲 transient overshoot

在阶跃响应时，输出量超出其Z终稳态值的Z大瞬态偏差。

时间常数 time constant

在由阶跃或脉冲输入引起的一阶线性系统中，输出完成总上升或总下降的63.2%所需的时间。

上升时间 rise time

对于阶跃响应，当由零开始的输出信号从到达Z终稳态值的规定小百分数（例如10%）的瞬时起，到*次到达该稳态值的规定大百分数（例如90%）的瞬时为止的时间。

建立时间 settling time

从输入信号阶跃变化起，到输出信号偏离Z终稳态值不超过规定允差（例如1%）时的时间。

注：具有指示装置的仪器仪表，建立时间亦称阻尼时间。

阶跃响应时间 step response time

当输入产生阶跃变化时，输出由初始值*次到达Z终稳态值与初始稳态值之差的规定百分数时的时间。

斜坡响应时间 ramp response time

从施加斜坡输入开始，到输出量保持在输入值乘静态增益减去输出量一阶稳态偏差值的规定允差带内所需的时间。

频率响应特性[图]frequency response characteristic

对数增益和相角以频率为函数的图解表示，通常用对数坐标表示

5、仪表位号的表示方法

在测量、控制系统中，构成一个回路的每一个仪表都有自己的仪表位号，仪表位号由字母代号和回路编号两部分组成。*个字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能；回路编号可以按装置或工段（区域）进行编制，一般用三至五位数字表示，如下例所示：

被测变量和仪表功能的字母代号：

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