检测变送仪表是控制系统中获取系统运行状态信息的装置，也是系统进行控制的依据。所以，它必须能够正确、及时地反映被控变量的状况。如果测量不准确，操作人员就有可能把不正常工况误认为是正常的，或把正常工况认为是不正常的，形成混乱，甚至会导致误操作，从而造成事故。测量不准确或不及时，也会导致系统控制失调或误调，影响产品质量或产量。

1.检测变送仪表的基本性能指标

对检测变送仪表（以下简称仪表）的基本要求是准确、快速和可靠。准确是指检测元件和变送器能正确反映被测变量的大小，尽量接近实际值；快速是指检测元件和变送器应能迅速、及时地反映被测变量的变化；可靠则是指检测元件和变送器应能在环境工况下长期稳定地运行。

仪表的基本性能指标可分为稳态特性指标和动态特性指标

1）仪表的稳态特性

（1）精确度。

精确度是用来反映仪表测量准确程度的指标。仪表测量值与真实值之间总是存在着一定的差别，这个差别就是测量误差。测量误差的大小反映了仪表的测量精度。测量过程中产生测量误差是不可避免的，造成测量误差的原因也是多方面的，如测量工具的准确性、测量过程中外界环境条件的变化、观察者的主观性以及某偶然因素等都可能引起测量误差。求知测量误差的目的就在于它能反映测量结果的可靠程度。

测量误差一般分为绝对误差、相对误差以及相对百分误差（也称基本误差、引用误差）。绝对误差是仪表测量值与被测变量真值之差。所谓真值是被测变量本身所具有的真实值，在工程上，要想获得被测变量的真值是很困难的，一般无法得到。实际测量中可以在没有系统误差的情况下，采用足够多次的测量值的平均值作为真值；或者把检定中高一等级的计量仪表所测得的量值作为被测变量的真值，此时，绝对误差是指用准确度较高的标准仪表与准确度较低的被校仪表同时测量同一参数所得到的测量结果的差值。相对误差则是指仪表绝对误差与该点的真值之比，常用百分数来表示。

显然，仪表的精确度一般不宜用绝对误差和相对误差来表示，因为前者不能体现对不同量程仪表的合理要求，后者则对零点附件的误差过于敏感，无法真正衡量仪表的精度。

仪表精确度应该以测量范围中的最大绝对误差和该仪表的测量范围之比来进行计算，称为相对（于满量程的）百分误差，也称仪表的基本误差，即

式中：ε为最大绝对误差；L为仪表量程。

我国仪表行业统一规定了仪表的精确度（简称精度）等级系列，常用的精确度等级有：0.005级、0.02级、0.05级、0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.5级等。将仪表的基本误差去掉“±”号以及“%”号，便可套入国家统一的仪表精确度等级序列。

仪表的准确度与量程有关，量程是根据所要测量的工艺变量来确定的。在仪表精确度等级一定的前提下适当缩小量程，可以减小测量误差，提高测量准确度。仪表量程的上限一般确定为被测变量正常值的4/3～3/2倍，波动较大时可以达到3/2～2倍。仪表量程的下限一般确定为被测变量正常值向下的1/3处。

【例3-1】某测温仪表的测温范围是-100～700℃，校验该表时测得全量程内最大绝对误差为＋5℃，试确定该表的精确度等级。

解：该仪表的基本误差δ为

将该基本误差去掉“±”号以及“%”号，其数值为0.625。由于国家规定的精确度等级中没有0.625级的仪表，且误差超过了0.5级仪表所允许的最大绝对误差，所以这台测温仪表的精确度等级为1.0级。

（2）仪表的稳态输入输出特性。

仪表的稳态输入输出特性主要由灵敏度、灵敏限、分辨率、线性度、变差等特性参数来描述。

灵敏度是用来表征仪表在稳态时输出增量与输入增量之间的比值，是稳态输入输出特性曲线上相对应工作点的斜率。灵敏限是指当仪表的输入量从0不断增加时，能引起仪表示值发生变化（或指针动作）的最小参数变化值，它反映了仪表死区（或称不灵敏区）的大小。分辨率则反映了仪表能够检测到被测变量最小变化的本领。线性度通常用实测的仪表输入输出特性曲线与拟合直线（常取通过特性曲线起点和满量程点的直线）之间的最大偏差值与满量程输出的百分比来衡量。在外界条件不变的情况下，用同一个仪表对同一个输入量进行正或反行程（即逐渐由小到大或由大到小）测量时，所得仪表两示值之间的差值，即为变差。变差反映了仪表正向特性和反向特性不一致的程度，也可用正反行程间仪表示值的最大差值与仪表量程之比的百分数表示。(www.daowen.com)

2）仪表的动态特性

仪表的动态特性是仪表在动态工作中所呈现的特性，它决定仪表测量快变参数的精确度，通常用稳定时间和极限频率来概括表示。稳定时间又称阻尼时间，是指给仪表一个阶跃输入，从阶跃开始到输出信号进入并不再超出对最终稳定值规定的允许误差时的时间间隔；极限频率是指仪表的有效工作频率，在这个频率以内仪表的动态误差不超过其允许值。

因为自动化仪表要工作在调节系统的闭环之中，其动态特性不仅影响自身的输出，还直接影响整个调节系统的调节质量。仪表的动态特性一般可用带时滞的一阶惯性加纯迟延环节来近似描述，其传递函数为

式中：K m、T m和τm分别是检测变送环节的增益、时间常数和时滞。

由于K m在反馈通道，因此在满足系统稳定性和读数误差的条件下，K m较小有利于增大控制器的增益，使前向通道的增益增大，即有利于克服扰动的影响。此外，检测元件和变送器增益K m的线性度与整个闭环控制系统输入输出的线性度有关，而当控制回路的前向增益足够大时，整个闭环控制系统输入输出的增益是K m的倒数。

测量元件（特别是测温元件）由于存在热阻和热容，即本身具有一定的时间常数，因而会造成测量滞后。测量元件的时间常数越大，测量滞后现象越显著。假如将一时间常数大的测量元件用于控制系统，那么当被控变量变化的时候，由于测量值不能及时反映被控变量的真实值，所以控制器接收到的是失真信号，它不能发挥正确的校正作用，从而导致控制品质无法达到要求。

因此，控制系统中测量元件的时间常数不能太大，最好选用惰性小的快速测量元件，如用快速热电偶代替工业用普通热电偶，必要时也可以在测量元件之后引入微分作用来补偿测量元件引起的动态误差。

当测量元件的时间常数T m小于对象时间常数的1/10时，对系统的控制品质影响不大，就没有必要盲目追求小时间常数的测量元件。

当测量存在纯滞后时，也和对象控制通道存在纯滞后一样，会严重地影响控制品质。

检测变送环节中时滞产生的原因是检测点与检测变送仪表之间有一定的传输距离l，而传输速度ω也有制约，即时滞

传输速度ω并非被测介质的流体流速。例如，孔板检测流量时，流体流速是流体在管道中的流动速度，而检测元件孔板检测的信号是孔板两端的差压。因此，检测变送环节的传输速度是差压信号的传输速度。对于成分的检测变送，由于检测点与检测变送仪表之间有距离l，被检测介质经采样管线送达仪表有流速ω，因此也存在时滞τm。

减小时滞的措施包括选择合适的检测点位置，减小传输距离l；选用增压泵、抽气泵等装置，提高传输速度ω。

相对于流量、压力、物位等变量的检测变送，成分、物性等数据的检测变送有较大的时滞，有时温度检测变送的时滞相对时间常数也会较大，应充分考虑它们的影响。

2.检测变送信号的数据处理

检测变送信号的数据处理包括信号补偿、线性化、信号滤波、数学运算、信号报警和数学变换等。

具体体现为：用热电偶检测温度时，由于产生的热电势不仅与热端温度有关，也与冷端温度有关，因此需要进行冷端温度补偿；由于热电阻到检测变送仪表之间的距离不同，以及所用连接导线的类型和规格不同，会导致线路电阻不同，因此需要进行导线电阻的补偿；进行气体流量检测时，由于检测点温度、压力与设计值不一致，因此需要进行温度和压力的补偿；精馏塔内介质成分与温度、塔压有关，正常操作时，塔压保持恒定，可直接用温度进行控制，当塔压变化时，需要用塔压对温度进行补偿，等等。

检测变送环节是根据有关的物理化学规律检测被控和被测变量的，它们存在非线性关系，如热电势与温度、差压与流量等，这些非线性关系的存在会造成控制系统的非线性，因此，应对检测变送信号进行线性化处理。一般来说，可以采用硬件组成非线性环节实现，如采用开方器对差压进行开方运算，也可用软件实现线性处理。