自动化仪表知识普及活动连载贴（二）？

4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会(IEC):过程控制系统用模拟信号标准。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制，仪表传输信号采用4-20mA.DC,联络信号采用1-5V.DC，即采用电流传输、电压接收的信号系统。 这种信号制的优点有: 现场仪表可实现两线制，所谓两线制即电源、负载串联在一起，有一公共点，而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线。因为信号起点电流为4mA.DC，为变送器提供了静态工作电流，同时仪表电气零点为4mA.DC，不与机械零点重合，这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。而且两线制还便于使用安全栅，利于安全防爆。 控制室仪表采用电压并联制信号传输，同一个控制系统所属的仪表之间有公共端，便于与检测仪表、调节仪表、计算机、报警装置配用，并方便接线。 现场仪表与控制室仪表之间的联络信号采用4-20mA.DC的理由是:因为现场与控制室之间的距离较远，连接电线的电阻较大，如果用电压源信号远传，由于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压，将产生较大的误差，而用恒电流源信号作为远传，只要传送回路不出现分支，回路中的电流就不会随电线长短而改变，从而保证了传送的精度。 控制室仪表之间的联络信号采用1-5V.DC的理由是:为了便于多台仪表共同接收同一个信号，并有利于接线和构成各种复杂的控制系统。如果用电流源作联络信号，当多台仪表共同接收同一个信号时，它们的输入电阻必须串联起来，这会使最大负载电阻超过变送仪表的负载能力，而且各接收仪表的信号负端电位各不相同，会引入干扰，而且不能做到单一集中供电。 采用电压源信号联络，与现场仪表的联络用的电流信号必须转换为电压信号，最简单的方法就是:在电流传送回路中串接一个250欧姆的标准电阻，把4-20mA.DC转换为1-5V.DC，通常由配电器来完成这一任务。

仪表主要品质指标 精度和精度等级 精度是指测量结果和实际值的一致程度，是仪表基本误差的最大允许值，习惯上也简单地说为基本误差或允许误差。精度高意味着系统误差和随机误差都很小。 精度等级是仪表按精度高低分成的等级，它决定仪表在标准条件下的误差限。仪表的精度等级是根据引用误差来划分的，如某台仪表的最大基本允许引用误差为±1.5%，则该仪表的精度等级为1.5级。 滞环、死区和回差 滞环是指由输入增大的上升段和减小的下降段构成的特性曲线所表征的现象。 死区是指输入量的变化不致引起输出量有任何可察觉变化的有限区间。死区用输入量程的百分数表示。 回差（也叫变差）是指输入量上升和下降时，同一输入的两相应输出值间（若无其它规定，指全范围行程）的最大差值。回差包括滞环和死区，并以输出量程的百分数表示。 重复性误差和再现性误差 重复性误差是指在同一工作条件下，对同一输入值按同一方向，连续多次测量的输出值之间的差值。一般用量程的百分数表示。 再现性误差是指在同一工作条件下，在规定时间内对同一输入值两个相反方向重复测量的输出值之间的最大差值。再现性误差是包括重复性误差、滞环、死区和漂移的综合性指标，一般用量程的百分数表示。 灵敏度和灵敏限 灵敏度是表达仪表对被测参数变化的灵敏程度。是指仪表在达到稳定状态后，输出信号变化量与引起此输出信号变化的被测参数变化量之比。它是仪表输入与输出转换曲线上的斜率。 灵敏限是指能够引起仪表输出信号发生变化的输入信号的最小变化量。一般，仪表的灵敏限的数值不应大于仪表允许误差绝对值的一半。灵敏限实际上就是死区。 非线性误差 对于理论上具有线性特性的仪表，实际上输入输出特性曲线对理论线性特性的偏离程度。 动态误差 由于检测环节中存在的元件动惯量（时间常数），测量传递滞后（纯滞后时间）带来的误差。 时间常数 时间常数是指当输入阶跃信号时，仪表的输出值达到其稳定值的63.2%所需的时间。 全行程时间 全行程时间是指当输入满量程阶跃变化时，输出由下限至上限，或反行程移动所需的时间。通常以全量程的5%作为输出下限值，全量的95%作为输出上限值。 稳定时间 稳定时间是指从输入信号跃变化起，到输出信号进入并不再超过偏离其最终值规定（如5%）时的间隔时间。 滞后时间 滞后时间也叫时滞，是指当输入产生变化的瞬间起，到它引起输出量开始变化的瞬间止的时间。 综合误差tpe（toal probable error）是指仪表精度以及诸如静压、温度等多种附加误差的均方根误差。 稳定性（度）和可用性 稳定性是指在规定的工作条件下，仪表性能随时间保持不变的能力。通常用零点漂移来衡量。

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　　我国的法定计量单位（以下简称法定单位）包括： 　　（１）国际单位制的基本单位：（见表１）； 　　（２）国际单位制的辅助单位：（见表２）； 　　（３）国际单位制中具有专门名称的导出单位：（见表３）； 　　（４）国家选定的非国际单位制单位：（见表４）； 　　（５）由以上单位构成的组合形成的单位 　　（６）由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位（词头见表５）。 　　法定单位的定义、使用方法等，由国家计量局另行规定。 表１　国际单位制的基本单位 ────────────┬─────────────────┬───── 量的名称　　　　　　　　│单位名称　　　　　　　　　　　　　│单位符号 ────────────┼─────────────────┼───── 长度　　　　　　　　　　│米　　　　　　　　　　　　　　　　│m 质量　　　　　　　　　　│千克（公斤）　　　　　　　　　　　│kg 时间　　　　　　　　　　│秒　　　　　　　　　　　　　　　　│s 电流　　　　　　　　　　│安（培）　　　　　　　　　　　　　│a 热力学温度　　　　　　　│开（尔文）　　　　　　　　　　　　│k 物质的量　　　　　　　　│摩（尔）　　　　　　　　　　　　　│mol 发光强度　　　　　　　　│坎（德拉）　　　　　　　　　　　　│cd ────────────┴─────────────────┴───── 　 表2 国际单位制的辅助单位 ───────────────┬───────────────┬────── 量的名称　　　　　　　　　　　│单位名称　　　　　　　　　　　│单位符号 ───────────────┼───────────────┼────── 平面角　　　　　　　　　　　　│弧度　　　　　　　　　　　　　│rad 立体角　　　　　　　　　　　　│球面度　　　　　　　　　　　　│sr ───────────────┴───────────────┴────── 　 表3　国际单位制中具有专门名称的导出单位 ─────────────┬──────┬────┬──────────── 量的名称　　　　　　　　　│单位名称　　│单位符号│其他表示式例 ─────────────┼──────┼────┼──────────── 频率　　　　　　　　　　　│赫（兹）　　│ｈｚ　　│ｓ的－１次方 力；重力　　　　　　　　　│牛（顿）　　│ｎ　　　│ｋｇ·ｍ／ｓ的２次方 压力，压强；应力　　　　　│帕（斯卡）　│ｐａ　　│ｎ／ｍ的２次方 能量；功；热　　　　　　　│焦（耳）　　│ｊ　　　│ｎ·ｍ 功率；辐射通量　　　　　　│瓦（特）　　│ｗ　　　│ｊ／ｓ 电荷量　　　　　　　　　　│库（仑）　　│ｃ　　　│ａ·ｓ 电位；电压；电动势　　　　│伏（特）　　│ｖ　　　│ｗ／ａ 电容　　　　　　　　　　　│法（拉）　　│ｆ　　　│ｃ／ｖ 电阻　　　　　　　　　　　│欧（姆）　　│ω　　　│ｖ／ａ 电导　　　　　　　　　　　│西（门子）　│ｓ　　　│ａ／ｖ 磁通量　　　　　　　　　　│韦（伯）　　│ｗｂ　　│ｖ·ｓ 磁通量密度，磁感应强度　　│特（斯拉）　│ｔ　　　│ｗｂ／ｍ的２次方 电感　　　　　　　　　　　│亨（利）　　│ｈ　　　│ｗｂ／ａ 摄氏温度　　　　　　　　　│摄氏度　　　│℃　　　│ 光通量　　　　　　　　　　│流（明）　　│ｌｍ　　│ｃｄ·ｓｒ 光照度　　　　　　　　　　│勒（克斯）　│ｌｘ　　│ｌｍ／ｍ的２次方 放射性活度　　　　　　　　│贝可（勒尔）│ｂｑ　　│ｓ的－１次方 吸收剂量　　　　　　　　　│戈（瑞）　　│ｇｙ　　│ｊ／ｋｇ 剂量当量　　　　　　　　　│希（沃特）　│ｓｖ　　│ｊ／ｋｇ ─────────────┴──────┴────┴──────────── 　 表４　国家选定的非国际单位制单位 ─────┬────────┬─────┬───────────────── 量的名称　│单位名称　　　　│单位符号　│换算关系和说明 ─────┼────────┼─────┼───────────────── 　　　　　│分　　　　　　　│min　　　 │1min=60s 时间　　　│（小）时　　　　│h　　　　 │1h=60min=3600s 　　　　　│天（日）　　　　│d　　　　 │1d=24h=86400s ─────┼────────┼─────┼───────────────── 　　　　　│（角）秒　　　　│（″）　　│1″＝(π/648 000)rad 　　　　　│　　　　　　　　│　　　　　│　　 (π为圆周率) 平面角　　│（角）分　　　　│（′）　　│1'=60″=(π/10 800)rad 　　　　　│　　度　　　　　│（°）　　│1°=60'=(π/180)rad ─────┼────────┼─────┼───────────────── 旋转速度　│转每分　　　　　│r/min　　 │1r/min=(1/60)s的-1次方 ─────┼────────┼─────┼───────────────── 长度　　　│ 海里　　　　　 │n mile　　│1n mile=1852m 　　　　　│　　　　　　　　│　　　　　│(只用于航程) ─────┼────────┼─────┼───────────────── 　　　　　│　　　　　　　　│　　　　　│1kn=1n mile/h 速度　　　│　节　　　　　　│　kn　　　│=(1852/3600)m/s 　　　　　│　　　　　　　　│　　　　　│(只用于航行)　 ─────┼────────┼─────┼───────────────── 质量　　　│　　吨　　　　　│　　t　　 │1t=10的3次方kg 　　　　　│原子质量单位　　│　　u　　 │1u≈1.660 565 5×10的-27次方kg ─────┼────────┼─────┼───────────────── 体积　　　│　　升　　　　　│l,(1)　　 │1l=1dm的3次方立方米=10的-3次方立 　　　　　│　　　　　　　　│　　　　　│方米 ─────┼────────┼─────┼───────────────── 　　能　　│电子伏　　　　　│ ev　　　 │1ev≈1.602 189 2×10的-10次方j ─────┼────────┼─────┼───────────────── 级差　　　│ 分贝　　　　　 │ db　　　 │ ─────┼────────┼─────┼───────────────── 线密度　　│特（克斯）　　　│ tex　　　│1tex=1g/km ─────┴────────┴─────┴───────────────── 　 表５　用于构成十进倍数和分数单位的词头 ─────────────┬────────────┬─────────── 所表示的因数　　　　　　　│　词头名称　　　　　　　│词头符号 ─────────────┼────────────┼─────────── １０的１８次方　　　　　　│ 艾（可萨）　　　　　　 │e １０的１５次方　　　　　　│拍（它）　　　　　　　　│p １０的１２次方　　　　　　│太（拉）　　　　　　　　│t １０的９次方　　　　　　　│吉（咖）　　　　　　　　│g １０的６次方　　　　　　　│　　兆　　　　　　　　　│m １０的３次方　　　　　　　│　　千　　　　　　　　　│k １０的２次方　　　　　　　│　　百　　　　　　　　　│h １０的１次方　　　　　　　│　　十　　　　　　　　　│da １０的－１次方　　　　　　│　　分　　　　　　　　　│d １０的－２次方　　　　　　│　　厘　　　　　　　　　│c １０的－３次方　　　　　　│　　毫　　　　　　　　　│m １０的－６次方　　　　　　│　　微　　　　　　　　　│u １０的－９次方　　　　　　│纳（诺）　　　　　　　　│n １０的－１２次方　　　　　│皮（可）　　　　　　　　│p １０的－１５次方　　　　　│飞（母托）　　　　　　　│f １０的－１８次方　　　　　│阿（托）　　　　　　　　│a ─────────────┴────────────┴─────────── 　注：１．周、月、年（年的符号为ａ），为一般常用时间单位。 　　　２．＜　　＞内的字，是在不致混淆的情况下，可以省略的字。 　　　３．（　　）内的字为前者的同义语。 　　　４．角度单位度分秒的符号不处于数字后时，用括弧。 　　　５．升的符号中，小写字母１为备用符号。 　　　６．ｒ为“转”的符号。 　　　７．人民生活和贸易中，质量习惯称为重量。 　　　８．公里为千米的俗称，符号为ｋｍ。 　　　９．１０的４次方称为万，１０的８次方称为亿，１０的１２次方称为万亿 ，这类数词的使用不受词头名称的影响，但不应与词头混淆。

基本误差： 基本误差又称引用误差或相对误差，是一种简化的相对误差。仪表的基本误差定义为： 基本误差=（最大绝对误差/仪表量程）*100==（检测仪表的指示值-被测量真值）max /（测量上限-测量下限）*100% 精确度（简称精度） 为了便于量值传递，国家统一规定了仪表的精确度（精度）等级系列。将仪表的基本误差去掉“±”号及“%”号，便可以套入国家统一的仪表精确度等级系列。 　　目前，我国生产的仪表常用的精确度等级有0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等。如果某台测温仪表的基本误差为±1.0%，则认为该仪表的精确度等级符合1.0级。如果某台测温仪表的基本误差为±1.3%,则认为该仪表的精确度等级符合1.5级。 级数越小，精度（准确度）就越高。 科学实验用的仪表精度等级在0.05级以上；工业检测用仪表多在0.1～4.0级，其中校验用的标准表多为0.1或0.2级，现场用多为0.5～4.0级。 工业检测用仪表多在0.1～4.0级。 我在不同的地方看到如下3种不同的说法： 1.我国工业仪表等级分为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七个等级，并标志在仪表刻度标尺或铭牌上。 2.我国电工仪表共分0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七个等级。 3.按国家统一划分的仪表精度等级有：0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等.