化工生產(chǎn)的特點(diǎn)是高溫,、高壓,、易燃,、易爆,、易腐蝕,，并且多是在密閉的設(shè)備或管道中進(jìn)行,，因此要 借助于儀表來(lái)自動(dòng)測(cè)量設(shè)備內(nèi)部的溫度,、壓力、流量,、液面,、成分等各種參數(shù)的變化情況，以指導(dǎo)操作人 員進(jìn)行*化的生產(chǎn)控制,，從而取得,、高產(chǎn)、安全,、低耗的生產(chǎn)效果,。這些儀表就稱為化工測(cè)量?jī)x表。      

    在現(xiàn)代化的化工廠,，化工測(cè)量?jī)x表已不局限于自動(dòng)測(cè)量參數(shù),，而與調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合,，甚至與上位機(jī)系統(tǒng)配合構(gòu)成DCS控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度的化工生產(chǎn)自動(dòng)化,。

    一,、測(cè)量過程與測(cè)量誤差

     1、測(cè)量過程,，其可分為直接測(cè)量過程和間接測(cè)量過程,。直接測(cè)量法：如，要確定一個(gè)儲(chǔ)罐內(nèi)的液位高 度,，可用米尺作為單位，與儲(chǔ)罐連通玻璃管內(nèi)基準(zhǔn)面到液面高度進(jìn)行比較,，從所得到的測(cè)量單位數(shù)值,，就 是能直接確定液位的高度。間接測(cè)量過程是：參數(shù)變化的信號(hào),，通過能量轉(zhuǎn)換傳送到儀表使指針偏轉(zhuǎn),，并 和標(biāo)有測(cè)量單位的刻度進(jìn)行比較，測(cè)出參數(shù)的數(shù)值,。如,，用熱電偶測(cè)量合成塔反應(yīng)層溫度，參數(shù)信號(hào)通過 熱電偶的熱電效應(yīng)地,、轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?mdash;—直流毫伏信號(hào),，然后轉(zhuǎn)換為毫伏計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)，再與帶有溫度測(cè)量 單位的標(biāo)尺比較,，給出溫度讀數(shù),。

     2、測(cè)量誤差,，就是在測(cè)量過程中所得的值與被測(cè)事物的真實(shí)值之間的差值,。測(cè)量誤差按誤差本身的性 質(zhì)，可分為系統(tǒng)誤差,、疏忽誤差和偶然誤差,。參數(shù)值的測(cè)量誤差常用誤差和相對(duì)誤差來(lái)表示。    

        誤差——測(cè)量值與真實(shí)值之間的差值,，即誤差=測(cè)量值-真實(shí)值,。

        相對(duì)誤差——誤差和真實(shí)值之比，即相對(duì)誤差=誤差/真實(shí)值,。

二,、測(cè)量?jī)x表的品質(zhì)指標(biāo)

    衡量測(cè)量?jī)x表品質(zhì)優(yōu)劣，通常用下述指標(biāo)來(lái)比較,。      

   1,、  儀表的度：即儀表的示值與被測(cè)量（約定）真值的一致程度,。其可以看作是儀表制造加工的 精密程度和指示的準(zhǔn)確程度，常稱為精度或準(zhǔn)確度,。測(cè)量?jī)x表的誤差,，通常采用相對(duì)百分誤差來(lái)表示， ⊿=｜a-b｜max/（標(biāo)尺上限值-標(biāo)尺下限值）X100%,，式中,，⊿——相對(duì)百分誤差，a——被測(cè)參數(shù)的測(cè)量值,，b——被測(cè)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值,，｜a-b｜max——標(biāo)尺范圍內(nèi)zui大誤差。    

    我國(guó)常用儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)大致有：Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表0.005,、0.02,、0.05；Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表0.1,、0.2,、0.35、 0.5,；工業(yè)測(cè)量?jī)x表1.0,、1.5、2.5,、4.0,。精度等級(jí)的表示法是去掉相對(duì)百分誤差的百分?jǐn)?shù)符號(hào)%后，若其 數(shù)字正好在國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的儀表精度等級(jí)上,，將數(shù)字標(biāo)在圓圈或三角形內(nèi),。否則，將其數(shù)字向下一級(jí)圓整 后再標(biāo)在圓圈或三角形內(nèi),，印在儀表面板上,，以資別。

     2,、  測(cè)量?jī)x表的變差：用儀表測(cè)量參數(shù)時(shí),，雖然處在同一環(huán)境條件下，并且使用同一個(gè)儀表,，但是在 由小到大的正行程中和由大到小的反行程中對(duì)同一個(gè)參數(shù)卻指示出不同的數(shù)值,，兩讀數(shù)之差即稱為該點(diǎn)變 差，測(cè)量?jī)x表變差的表示方法是用儀表對(duì)同一參數(shù)的正,、反行程中所測(cè)得的zui大誤差值,，即⊿”，變 差=⊿”/（標(biāo)尺上限值-標(biāo)尺下限值）X100%,，工業(yè)儀表的變差規(guī)定不得超過該儀表本身的度等級(jí),，否則應(yīng)予檢修,。

     3  、測(cè)量?jī)x表的靈敏度與靈敏限：即是指測(cè)量?jī)x表反映被測(cè)參數(shù)變化的靈敏程度,，以儀表指針的直線位 移或角位移⊿a與引起位移的被測(cè)參數(shù)的變化量⊿X之比來(lái)表示：靈敏度S=⊿a/⊿X,。式中，S——靈敏度,、 ⊿X——被測(cè)量變化量,、⊿a——指針的角位移或直線位移。進(jìn)行測(cè)量時(shí)一般希望采用靈敏度高的儀表,，這 是因?yàn)殪`敏度高,，角位移大，對(duì)參數(shù)的指示值比較明確清晰,，容易辨認(rèn),。儀表的靈敏限又稱始動(dòng)靈敏度， 是指引起儀表指示值發(fā)生可見的變化所需被測(cè)參數(shù)的zui小變化量,。通常儀表的靈敏限的數(shù)值，以不大于儀 表允許誤差值的一半為合格,。儀表的靈敏度是由儀表本身的結(jié)構(gòu)特性怕決定,，儀表精度等級(jí)越高，靈 敏度也較高,，靈敏限較小,。通常規(guī)定儀表標(biāo)尺上的分度值z(mì)ui小不得小于儀表允許誤差的值。      

     4,、 測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差：在測(cè)量過程中,，信號(hào)（能量）形式的轉(zhuǎn)換和傳輸，由于各種運(yùn)動(dòng)慣性和時(shí)間 上的滯后,，使得儀表不能即時(shí)反映被測(cè)參數(shù)值而造成的誤差為動(dòng)態(tài)誤差,。被測(cè)參數(shù)變化越快，動(dòng)態(tài)誤差越 顯著,，所以進(jìn)行測(cè)量時(shí)要盡可能創(chuàng)造有利條件,，以減少動(dòng)態(tài)誤差。    

     動(dòng)態(tài)誤差的大小,，常用時(shí)間常數(shù),、滯后時(shí)間和阻尼時(shí)間來(lái)表示。      

     ⑴時(shí)間常數(shù)：當(dāng)用熱電偶和顯示儀表測(cè)量溫度時(shí),，由于保護(hù)套管的熱慣性,，使得儀表不能馬上反映出 溫度的實(shí)際變化值，而要經(jīng)過幾分鐘時(shí)間,，這就是測(cè)量系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù),。通常以參數(shù)值作階躍變化后儀表 指示值到達(dá)參數(shù)變化值的63.2%時(shí)所需的時(shí)間T來(lái)表示,。        

     對(duì)于顯示儀表的動(dòng)態(tài)特性，習(xí)慣上不用時(shí)間常數(shù)而用全行程時(shí)間或惰性時(shí)間（響應(yīng)時(shí)間）來(lái)表達(dá),，以 輸入滿量程階躍信號(hào)時(shí),，指針由刻度下限移至刻度上限，或反行程移動(dòng)所需要的時(shí)間,。通常以全量程的5% 作為下限值,，以全量程的95%作為上限值。    

     ⑵滯后時(shí)間：在化工參數(shù)測(cè)量中,，滯后時(shí)間對(duì)成分分析影響zui為顯著,，因?yàn)槎鄶?shù)氣體分析器的樣氣， 必須通過工藝設(shè)備或管道取出,，再流經(jīng)預(yù)處理裝置的各個(gè)環(huán)節(jié),，然后進(jìn)入分析器的心肝部件傳感器，其間 的氣路長(zhǎng)短,、流速快慢,、阻力大小等等都是形成滯后時(shí)間的因素，滯后時(shí)間少者數(shù)十秒,，多者數(shù)十分鐘,， 形成很大的動(dòng)態(tài)誤差，嚴(yán)重時(shí)甚至使測(cè)量失去對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義,，必須引起足夠重視,。原則上要盡可能的 縮短取樣管路的距離，傳感器盡可能靠近預(yù)處理器,，以減少滯后時(shí)間,。  

     ⑶阻尼時(shí)間：阻尼時(shí)間一般表現(xiàn)在顯示儀表上，當(dāng)參數(shù)值變化后,，儀表指針要經(jīng)過多次擺動(dòng)才能穩(wěn)定 地指示參數(shù)準(zhǔn)確值,，這種指針經(jīng)過多次擺動(dòng)到穩(wěn)定的時(shí)間稱為阻尼時(shí)間。      

     時(shí)間是由儀表的結(jié)構(gòu)特性所決定的,，它與儀表的靈敏度有一定關(guān)系,，如片面追求靈敏度的提高，阻尼 特性會(huì)變壞,，阻尼時(shí)間延長(zhǎng),，以致指針擺動(dòng)不停，無(wú)法準(zhǔn)確讀數(shù),。

 三,、測(cè)量?jī)x表的分類和構(gòu)成    

  1、測(cè)量?jī)x表的分類

  化工生產(chǎn)過程中所用測(cè)量?jī)x表的類型很多，分類的方法也不同,，現(xiàn)介紹常見的幾種分類方法,。       ⑴按被測(cè)參數(shù)的性質(zhì)分類：可分為壓力（差壓、負(fù)壓）測(cè)量?jī)x表,、流量測(cè)量?jī)x表,、物位測(cè)量?jī)x表、溫 度測(cè)量?jī)x表和成分分析儀表,。    

  ⑵按儀表顯示方式分類：

  指示型——有指針,、刻度，能及時(shí)反映參數(shù)的瞬時(shí)值,。    

  記錄型——有記錄筆和記錄紙,，能反映參數(shù)瞬時(shí)值以及隨時(shí)間變化的瞬時(shí)值情況。    

  累積型——帶有積算裝置,，能將參數(shù)的瞬時(shí)值按時(shí)間累加,、能反映出一定間隔時(shí)間內(nèi)被測(cè)參數(shù)的總 和，如帶累積器的流量計(jì),。    

  信號(hào)型——帶有電接點(diǎn),，能和信號(hào)裝置配合在給定的條件下發(fā)出聲響和燈光信號(hào)，如電接點(diǎn)溫度計(jì),、 電接點(diǎn)壓力表,。    

  遠(yuǎn)傳指示型——帶有信號(hào)轉(zhuǎn)換組件，能遠(yuǎn)距離傳送指示值,。    

  混合結(jié)構(gòu)型——含有二種以上的功能等儀表。    

  ⑶按儀表安裝場(chǎng)合分類    

  就地儀表——直接安裝在工藝對(duì)象上,，只能就地觀察讀數(shù),，如水銀溫度計(jì)，U型差壓計(jì),，就地安裝壓力 表,。有些就近安裝在操作崗位表盤上的基地式儀表，也常稱為就地儀表   

  遠(yuǎn)傳儀表——把一種測(cè)量參數(shù)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為另一種便于遠(yuǎn)距離傳送的電的或氣的信號(hào)后,，再送到遠(yuǎn)方 的控制室儀表盤上進(jìn)行顯示讀數(shù),。通常把安裝在工藝對(duì)象上以感受測(cè)量參數(shù)的敏感測(cè)量元件，稱為傳感器 或傳送器,，常稱為一次儀表而把裝在儀表盤上的顯示儀表稱為二次儀表,。    

 ⑷按使用場(chǎng)合對(duì)精度要求的不同，可分為工業(yè)用儀表,，范型儀表和標(biāo)準(zhǔn)儀表,。      

2、測(cè)量?jī)x表的構(gòu)成    

  測(cè)量?jī)x表都是由三個(gè)主要部分所組成的，即測(cè)量環(huán)節(jié),、傳送放大環(huán)節(jié)和顯示環(huán)節(jié),。    

  測(cè)量環(huán)節(jié)直接感受測(cè)量參數(shù)的變化，并轉(zhuǎn)換為便于測(cè)量的信號(hào),；傳送放大環(huán)節(jié)用以進(jìn)行信號(hào)的放大或 傳送,；顯示環(huán)節(jié)用心指示或記錄參數(shù)值。有的儀表將這三個(gè)環(huán)節(jié)組合在一起成為一個(gè)完整的測(cè)量?jī)x表,，如 彈簧管壓力表,。有些儀表即是三個(gè)環(huán)節(jié)互相獨(dú)立的，如熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)中,，熱電偶是測(cè)量環(huán)節(jié),，常稱為一 次儀表，電子電位差計(jì)的放大器即為傳送放大環(huán)節(jié),，而指針和刻度標(biāo)尺即為顯示環(huán)節(jié),，統(tǒng)稱為二次儀表。