100%

0.8%
由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，而该仪表 的最大引用误差超过了0.5级仪表的允许误差，所以这台 仪表的精度等级应定为1.0级。
[例2] 某台测温仪表的量程是600--1100℃，工 艺要求该仪表指示值的误差不得超过±4 ℃，应 选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求。
参比端、冷 端、固定端
A
B
EAB ( ,0 ) f ( ) C允许误差为
max

4 1100 600
100%

0.8%
±0.8%介于允许误差±0.5%与±1.0%之间，如果选择允许
误差为±1.0%,则其精度等级应为1.0级。量程为600～1100℃，
精确度为1.0级的仪表，可能产生的最大绝对误差为±5℃，超
过了工艺的要求。所以只能选择一台允许误差为±0.5%，即
分成若干等级的。仪表精度等级数值越小，说明仪表测量 准确度越高。
精度等级：允许误差去掉“±”号及“%”后，系列化 圆整后的数值。
目 前 我 国 生 产 的 仪 表 的 精 度 等 级 有 ： 0.001, 0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等
被测参数
传感器
中间件
测量值
变送器
2.1.1 测量误差
测量误差：检测仪表获得的被测值与实际被测变量真 实值之间的差。
(1) 绝对误差 仪表的指示值与被测量的真值之间的差值。
理论上： X X测量 X真值 实际上： X X测量 X标准
(2) 相对误差（仪表引用误差）
绝对误差与仪表的量程之比。
精确度等级为0.5级的仪表，才能满足工艺要求。
结论：校表：
系列化
max 计算
选表：
系列化
max 计算
仪表精度与量程有关，量程是根据所要测量的工艺变 量来确定的。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量 程，可以减小测量误差，提高测量准确性。
仪表量程的选择： 量程的上限： 4/3~3/2倍（被测变量）， 波动较大时：
由于检测元件的输出信号种类繁多，且信号较弱不
易察觉，一般都需要将其经过变送器处理，转换成标 准统一的电气信号（如4～20mADC 或 0～ 10mADC电流信号 ,20～100KPa气压信号）送往显 示仪表，指示或记录工艺变量，或同时送往控制器对 被控变量进行控制。有时将检测元件、变送器及显示 装置统称为检测仪表, 或者将检测元件称为一次仪表， 将变送器和显示装置称为二次仪表。
3/2~2倍（被测变量） 量程的下限：一般地，被测变量的值不低于全量程
的1/3。
(2) 变差 在外界条件不变的情况下，使用同一台仪表对某
一变量进行正反行程测量时对应于同一测量值所得 的仪表读数之间的差异。
注意：仪表的变差不能超出仪表的允许误差。
(3) 线性度
t仪表示值
衡量仪表实际特性偏 离线性程度的指标。
过程控制及仪表
潘维加
长沙理工大学电气与信息工程学院
2 过程检测仪表
2.1 概述 2.2 温度检测 2.3 压力检测 2.4 流量检测 2.5 物位检测
2.1 概 述
在过程自动化中要通过检测元件获取生产工 艺变量，最常见变量是温度、压力、流量、物 位。
检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接 响应工艺变量，并转化成一个与之成对应关系 的输出信号。这些输出信号包括位移、电压、 电流、电阻、频率、气压等。
分辨率是灵敏度的一种反映。对于数字式仪表而言， 分辨率就是数字显示器最末位数字间隔，代表被测量的变 化与量程的比值。
2.2 温度检测
2.2.1 温度检测方法 按测温元件是否与被测对象接触分为 接触式和非
接触式。 （1）接触式
测温元件与被测对象接触，依靠传热和对流进行热交换。 优点：结构简单、可靠，测温精度较高。 缺点：由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换且 达到平衡后才能测量，这样容易破坏被测对象的温度场， 同时带来测温过程的延迟现象，不适于测量热容量小的对 象、极高温的对象、处于运动中的对象。不适于直接对腐 蚀性介质测量。
（2）非接触式 测温元件不与被测对象接触，而是通过热辐射
进行热交换，或测温元件接收被测对象的部分热辐 射能，由热辐射能大小推出被测对象的温度。 优点：从原理上讲测量范围从超低温到极高温，不 破坏被测对象温度场。非接触式测温响应快，对被 测对象干扰小，可用于测量运动的被测对象和有强 电磁干扰、强腐蚀的场合。 缺点：容易受到外界因素的干扰，测量误差较大， 且结构复杂，价格比较昂贵。
仪表的精度等级以一定的符号形式表示在仪表标尺板 上，如:1.0外加一个圆圈或三角形。精度等级1.0，说明 该仪表允许误差为1.0%。
1.0
1.0
[例1] 某台测温仪表的量程是600--1100℃，其最大 绝对误差为±4 ℃，试确定该仪表的精度等级。
解 仪表的最大允许误差为
max

4 1100 600
线性度差就要降低仪 表精度。
理论直线 实际曲线
线性度
被测变量
(4) 灵敏度和分辨率 灵敏度：仪表的输出变化量与引起此变化的输入变化量 的比值，即
灵敏度=△Y/△X
对于模拟式仪表而言，ΔY是仪表指针的角位移或线位 移。灵敏度反映了仪表对被测量变化的灵敏程度。
分辨率（仪表灵敏限）：仪表输出能分辨和响应的最小输 入变化量。

X 100%, Y
Y Ymax Ymin
(3) 允许误差 (4) 附加误差
max

X max Y
100%,
Y Ymax Ymin
由于外界环境条件变化以及仪表波动等外界 因素引起的误差。
2.1.2 仪表性能指标
(1)精确度（精度） 表示仪表测量结果的可靠程度。 仪表的精度等级是按国家统一规定的允许误差大小来划
2.2.2 热电偶
(1) 测温原理（热电效应）
将两种不同材料的导体或半导体A和B连在一起组成一
个闭合回路，当两个接点的温度不相同时，则回路内将有
电流产生，电流大小正比于接点温度θ和θ0的函数之差， 其极性则取决于A和B的材料。
EAB ( ,0 ) EAB ( ) EAB (0 )
EAB(θ 0)