專業儀表人必備儀表技術知識

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儀表菜鳥入門培訓之儀表基礎

1、儀表工主要職責任務：

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負責化工生產過程中在線運行的儀表、自動化裝置及其附屬設備和維修工用的儀器、儀表的維護保養、定期檢修與故障處理，確保其正常運行；負責儀表及自動化裝置更新、安裝、調試、檢定、開表、投用等工作。

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儀表工在生產過程中對檢測與過程儀表進行日常維護和故障處理，涉及知識面十分廣泛，不但要精通檢測儀表、調節器和執行器等工作原理和結構特點，而且要有一定的過程控制（自動化）知識。在故障現象中不僅有儀表故障，而且混雜有工藝和設備故障，儀表工要分析與判斷故障，必須要具有一定的化工工藝知識和化工設備知識。對化工、石化等行業，易燃、易爆和有毒是行業的特點，儀表工在處理故障時，對這類問題絕對不能掉以輕心。

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除日常維護外，企業生產有不少的技改項目，既有儀表專業技改項目，亦有工藝技改項目，需要儀表配合實施，這些大大小小的項目，需要設計（大項目可以委托設計）、施工準備、安裝、開車等一系列工作，儀表施工、安裝知識是和日常維護同樣重要的知識。

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2、基本概念

（1）過程參數檢測基本概念

★?過程參數檢測-----指連續生產過程中的溫度、壓力、流量、液位和成分等參數的檢測。

★?檢測儀表-----將檢測元件、變送器及顯示裝置統稱為檢測儀表。

★?一次儀表-----一般為將被測量轉換為便于計量的物理量所使用的儀表，即為檢測元件。

★?二次儀表-----將測得的信號變送轉換為可計量的標準電氣信號并顯示的儀表。即包括變送器和顯示裝置。

（2）測量過程與測量誤差

★?測量過程-----利用一個已知的單位量(即標準量)與被測的同類量進行比較的過程。

★測量誤差-----在測量過程中測量結果與被測量的真值之間會有一定的差值。它反映了測量結果的可靠程度。

測量誤差的分類：

a. 絕對誤差與相對誤差

★?絕對誤差-----指測量結果與被測量的真值之差。通常把檢定中高一等級的計量標準所測得的量值作為真值(實際值)。

★相對誤差-----指絕對誤差與真值或測量值之百分比。常見有如下三種表示方式：

???①實際相對誤差-----是指絕對誤差與被測量的真值(實際值)之百分比。

???②標稱相對誤差-----是指絕對誤差與儀表示值之百分比。

? ? ②引用相對誤差-----是指絕對誤差與儀表的量程之百分比。

b.系統誤差、隨機誤差和疏忽誤差。

★系統誤差-----指測量儀表本身或其他原因(如零點沒有調整好等)引起的有規律的誤差。

★?隨機誤差-----指在測量中所出現的沒有一定規律的誤差。

★?疏忽誤差-----指觀察人員誤讀或不正確使用儀器與測試方案等人為因素所引起的誤差。

c.?基本誤差、附加誤差和允許誤差

★?基本誤差-----指儀表在規定的正常工作條件下所具有的誤差。

★?附加誤差-----指儀表超出規定的正常工作條件時所增加的誤差。

★?允許誤差-----指儀表的示值或性能不允許超過某個誤差范圍。

3、檢測儀表分類

檢測與過程控制儀表最通用的分類，是按儀表在測量與控制系統中的作用進行劃分，一般分為檢測儀表、顯示儀表、調節（控制）儀表和執行器4大類。

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按功能	按被測變量	按工作原理或結構形式	按組合形式	按能源	其他
檢測 儀表	壓力 溫度 流量 ? 物位 成分	液柱式、彈性式、電氣式、活塞式 膨脹式、熱電偶、熱電阻、光學、輻射 節流式、轉子式、容積式、速度式、耙式、電磁、旋渦、渦街、機械式、差壓式 直讀、浮力、靜壓、電學、聲波、輻射、光學 PH值、氧分析、色譜、紅外、紫外	單元組合 單元組合 單元組合 ? 單元組合 實驗室和流程	電、氣 ? 電、氣 ? 電、氣 ?	智能 智能 智能 ? 智能 ?
顯示儀表	?	模擬和數字 指示和記錄 動圈、自動平衡電橋、電位差計	?	電、氣	單點、多點、打印、筆錄
調節（控制）儀表	?	自力式 組裝式 可編程	? 基地式 單元組合	氣動 電動	?
執行器	執行機構	薄膜、活塞、長行程、其他	執行機構和閥可以進行各種組合	電、氣、液	?
	閥	直通單座、直通雙座、套筒（球閥）、蝶閥、隔膜閥、偏心旋轉、角形、三通、閥體分離		?	直線、對數、拋物線、快開

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4、儀表的常用術語?

性能特性 performance characteristic

確定儀器儀表功能和能力的有關參數及其定量的表述。

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參比性能特性 reference performance characteristic

在參比工作條件下達到的性能特性。

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范圍 range由上、下限所限定的一個量的區間。

注：\"范圍\"通常加修飾語。例如：測量范圍，標度范圍。它可適用于被測量或工作條件等。

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測量范圍 measuring range

按規定準（精）確度進行測量的被測量的范圍。

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測量范圍下限值 measuring range lower limit

按規定準（精）確度進行測量的被測量的最小值。

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測量范圍上限值 measuring range higher limit

按規定準（精）確度進行測量的被測量的最大值。

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量程 span

范圍上限值與下限值的代數差。例如：范圍為-20℃至100℃時，量程為120℃。

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標度 scale

構成指示裝置一部分的一組有序的標度標記以及所有有關的數字。

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標度范圍 scale range

由標度始點值和終點值所限度的范圍。

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標度標記 scale mark

指示裝置上對應于一個或多個確定的被測量值的標度線或其它標記。

注：對于數字示值，數字本身等效于標度標記。

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零[標度]標記 zero scale mark

同義詞：零標度線。

標度盤（板）上標有\"零\"數字的標度標記或標度線。

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標度分格 scale division

任何兩個相鄰標度標記之間的標度部分。

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標度分格值 value of scale division

又稱格值。

標度中對應兩相鄰標度標記的被測量值之差。

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標度分格間距 scale spacing, length of a scale division

沿著表示標度長度的同一線段上所測得的任何兩個相鄰標度標記中心線之間的距離。

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標度長度 scale length

在給定的標度上，通過所有最短標記中點的線段在始末標度標記之間的長度。

注：此線段可以是實在的或假想的曲線或直線。

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標度始點值 minimum scale value

標度始點標記所對應的被測量值。

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標度終點值 maximum scale value

標度終點標記所對應的被測量值。

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標度數字 scale numbering

標在標度上的整組數字，它對應于標度標記所確定的被測量值，或只表示標度標記的數字順序。

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線性標度 linear scale

標度中各分格間距與對應的分格值呈常數比例關系的標度。

注：標度分格間距為常數的線性標度稱為規則標度。

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非線性標度 nonlinear scale

標度中各標度分格間距與對應的分格值呈非常數比例關系的標度。

注：某些非線性標度有專門的名稱，例如對數標度、平方律標度。

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抑零標度 suppressed-zero scale

標度范圍內不包含與被測量零值相對應的標度值的標度。例如：醫用溫度計的標度。

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擴展標度 expanded scale

標度范圍內，不成比例的擴展部分占了大部分標度長度的標度。

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測量儀器儀表的零位 zero of a measuring instrument

當測量儀器儀表工作所需的任何輔助能源都接通和被測量值為零時，儀器儀表的直接示值。

①在測量儀器儀表使用輔助電源的情況下，此術語通常稱為\"電零位\"。

②當儀器儀表的任何輔助能源都切斷而未工作時，經常采用\"機械零位\"這個術語。

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儀器儀表常數 instrument constant

為求得測量儀器儀表的示值，必須對直接示值相乘的一個系數。

注：當直接示值等于被測量值時，測量儀器儀表的常數為1。

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特性曲線 characteristic curve

表明儀器儀表輸出量穩態值與一個輸入量之間（其它輸入量均保持為規定的恒定值）函數關系的曲線。

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在規定特性曲線 specified characteristic curve

在規定條件下，表明儀器儀表應有的輸出量穩態值與一個輸入量之間函數關系的曲線。

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調整 adjustment

為使儀器儀表處于正常工作狀態和消除偏差以適合于使用所進行的操作。

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用戶調整 user adjustment

允許用戶進行的調整。

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校準 calibration

在規定條件下，為確立測量儀器儀表或測量系統的示值或實物量具所體現的值與被測量相對應的已知值之間關系的操作。

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校準曲線 calibration curve

在規定條件下，表示被測量值與儀器儀表實際測得值之間關系的曲線。

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校準循環 calibration cycle

儀器儀表校準范圍極限間的上行校準曲線和下行校準曲線的組合。

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校準表格 calibration table

表示校準曲線的數據表格形式。

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溯源性 traceability

測量結果可以通過連續的比較鏈將其與適當的標準器（通常是國際標準器或國家標準器）聯系起來的一種特性。

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靈敏度 sensitivity

儀器儀表的輸出變化值除以相應的輸入變化值。

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準（精）確度 accuracy

儀器儀表的示值與被測量[約定]真值的一致程度。

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準（精）確度等級 accuracy class

儀器儀表按準（精）確度高低分成的等級。

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誤差極限 limits of error

同義詞：最大允許誤差 maximum permissible error

由標準、技術規范等所規定的儀器儀表誤差的極限。

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基本誤差 intrinsic error

又稱固有誤差。

在參比條件下儀器儀表的示值誤差。

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一致性 conformity

標準曲線與規定特性曲線（例如：直線、對數曲線、拋物線等）的一致程度。

注：一致性分為獨立一致性、端基一致性和案基一致性。當僅稱一致性時，是指獨立一致性。

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獨立一致性 independent conformity

通過調整將校準曲線接近規定特性曲線，使最大偏差為最小時的一致程度。

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端基一致性 terminal-based conformity

通過高速將校準曲線接近規定特性曲線，使兩曲線的范圍上限值和下限值分別重合時的一致程度。

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零基一致性 zero-based conformity

通過調整將校準曲線接近規定的特性曲線，使兩曲線的范圍下限值重合且最大的正偏差和負偏差相等時的一致程度。

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一致性誤差 conformity error

校準曲線和規定特性曲線之間的最大偏差。

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①一致性誤差分為獨立一致性誤差、端基一致性誤差和零基一致性誤差，當僅稱一致性誤差，是指獨立一致性誤差。

②一致性誤差通常以量程的百分數表示。

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線性度 linearity

校準曲線與規定直線的一致程度。

注：線性度分為獨立線性度、端基線性度和零基線性度。當僅稱線性度時，是指獨立線性度。

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獨立線性度 independent linearity

通過高速將校準曲線接近規定直線，使最大偏差為最小時的一致程度。

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端基線性度 terminal-based linearity

通過調整將校準曲線接近規定直線，使兩者的范圍上限值和下限值分別重合時的一致程度。

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零基線性度 zero-based linearity

通過調整將校準曲線接近規定直線，使兩者的范圍下限值重合且最大的正偏差和負偏差相等時的一致程度。

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線性度誤差 linearity error

校準曲線與規定直線之間的最大偏差。

①線性度誤差分為獨立線性度誤差，端基線性度誤差和零基線性度誤差。當僅稱線性度誤差時，是指獨立線性度誤差。

②線性度誤差通常以量程的百分數表示。

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死區 dead band

不致引起儀器儀表輸出有任何可覺察變化的最大輸入變化區間。

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鑒別力 discrimination

儀器儀表對輸入值微小變化的響應能力。

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鑒別力閾 discrimination threshold

使儀器儀表產生一個可覺察變化響應的最小輸入變化。例如：使天平指針產生可見位移的最小責載變化為90mg時，則天平鑒別力閾是90mg。

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?分辨力 resolution

儀器儀表指示裝置可有意義地辨別被指示量兩緊鄰值的能力。

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穩定性 stability

在規定的工作條件下，儀器儀表性能特性在規定時間內保持不變的能力。

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漂移 drift

儀器儀表輸入--輸出特性隨時間的慢變化。

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點漂 point drift

在規定的工作條件下，對應一個恒定的輸入在規定的時間內的輸出變化。

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零點漂移 zero drift

簡稱零漂

范圍下限值上的點漂。當下限值不為零值時亦稱為始點漂移。

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重復性 repeability

在同一工作條件下，儀器儀表對同一輸入值按同一方向連續多次測量的輸出值間的相互一致程度。

注：重復性應不包括回差、漂移。

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重復性誤差 repeatability error

在全測量范圍內和同一工作條件下，從同方向對同一輸入值進行多次連續測量所獲得的隨機誤差。

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量程誤差 span error

在參比工作條件下，實際輸出量程與規定輸出量程之差。通常以規定輸出量程的百分數表示。

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量程遷移（偏移） span shift

由于某些影響量引起的輸出量程的變化。

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零點誤差 zero error

在參比工作條件下，當輸入處于范圍下限值時實際輸出值與規定輸出范圍下限值之差。當下限值不為零值時，亦稱為始點誤差。

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零點遷移（偏移） zero shift

當輸入處于范圍下限值時，由于某些影響量引起的輸出值的變化。當下限值不為零值時，亦稱為始點遷移（偏移）。

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示值誤差 error of indication

儀器儀表的示值減去被測量的[約定]真值。

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引用誤差 fiducial error

儀器儀表的示值誤差除以規定值。

注：這一規定值常稱為引用值，例如：它可以是儀器儀表的量程或范圍上限值等。

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采樣 sampling

以一定時間間隔對被測量進行取值的過程。

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采樣[速]率 sampling rate

對被測量進行采樣的頻率，即單位時間的采樣次數。

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采樣時間 sampling time

采樣過程中檢出被測量的時間。

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掃描速率 scan rate

對一系列模擬輸入通道的采樣[速]率，以每秒輸入通道數表示。

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預熱時間 warm-up period, warm-up time

儀器儀表接通電源后至其達到規定性能指標所需的時間。

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輸入阻抗 input impedance

器儀表輸入端之間的阻抗。

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輸出阻抗 output impedance

儀器儀表輸出端之間的阻抗。

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負載阻抗 load impedance

與儀器儀表輸出端連接的所有裝置及連接導線的阻抗總和。

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[電]功耗 electrical power consumption

穩態時，儀器儀表在其工作范圍內所需用的最大電功率。

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耗氣量 air consmption

穩態時，儀器儀表在其工作范圍內所消耗氣體的最大流量。

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工作條件影響 operating influence

當所有其它工作條件保持恒定時，由于參比工作條件中某一參比值改變到正常工作條件中某一規定值所產生的儀器儀表的性能變化。

①通常以正常工作條件的上、下限作為規定值。

②如果工作條件影響和工作條件的變化之間的關系是非線性的，則可分別規定不同區間的系數，例如：由220V至230V為0.01%量程/V；由230V至240V為0.15%量程/V。

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響應特性 response characteristic

在規定條件下，輸入量與相應輸出量的關系。

①此關系可建立在理論的或實驗的研究基礎上，它可以用代數方程、數表或圖的形式表示。

②當輸入量的變化是時間的函數時，響應特性的一種形式是傳遞函數。

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時間響應 time response

一個輸入量的規定變化引起輸出量隨時間的變化。

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階躍響應 step response

一個輸入量的階躍變化引起的時間響應。

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斜坡響應 ramp response

一個輸入量的變化斜率從零躍增到某有限值引起的時間響應。

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脈沖響應 impulse response

在一個輸入上施加一個脈沖函數引起的時間響應。

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頻率響應 frequency response

在線性系統中，輸出信號的傅里葉變換與相應輸入信號的傅里葉變換之比。

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穩態 steady-state

系統的特性參數保持恒定的狀態。

注：例如，正弦量的特性參數是r.m.s值、頻率和初始相位。

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瞬態 transient

變量在兩個穩態間迅速過渡時的狀態。

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傳遞函數 transfer function

在規定的條件范圍內，表達輸入量與相輸應出量間關系的函數。

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增益 gain

在穩態線性系統中，輸出信號的幅值（或功率）與相應輸入信號的幅值（或功率）之比。

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衰減 attenuation

信號在傳輸系統中的減小。

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時滯 dead time

又稱死時。

從輸入量產生變化的瞬間起到儀器儀表輸出量開始變化的瞬間為止的時間。

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阻尼 damping

運動過程中系統能量的耗散作用。

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周期阻尼 periodic damping, underdamping

又稱欠阻尼。

階躍響應出現過沖的阻尼。

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非周期阻尼 aperiodic damping, overdamping

又稱過阻尼。

階躍響應不出現過沖的阻尼。

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臨界阻尼 critical damping

介于周期阻尼與非周期阻尼之間的一種阻尼。

注：雖出現過沖，但不超過某一規定值（一般與基本誤差有關）時，仍可認為是臨界阻尼。

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阻尼力矩 damping torque

使可動部分停止擺動的力矩，其方向與可動部分的轉動方向相反，大小與轉速成正比。

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阻尼力矩系數 damoing torque coefficient

可動部分具有單位角速度的阻尼力矩。

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阻尼因數 damping factor

在二階線性系統的自由振蕩中，輸出在最終穩態值附近的一對（方向相反的）連續擺動的較大幅值與較小幅值之比。

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瞬時過沖 transient overshoot

在階躍響應時，輸出量超出其最終穩態值的最大瞬態偏差。

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時間常數 time constant

在由階躍或脈沖輸入引起的一階線性系統中，輸出完成總上升或總下降的63.2%所需的時間。

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上升時間 rise time

對于階躍響應，當由零開始的輸出信號從到達最終穩態值的規定小百分數（例如10%）的瞬時起，到第一次到達該穩態值的規定大百分數（例如90%）的瞬時為止的時間。

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建立時間 settling time

從輸入信號階躍變化起，到輸出信號偏離最終穩態值不超過規定允差（例如1%）時的時間。

注：具有指示裝置的儀器儀表，建立時間亦稱阻尼時間。

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階躍響應時間 step response time

當輸入產生階躍變化時，輸出由初始值第一次到達最終穩態值與初始穩態值之差的規定百分數時的時間。

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斜坡響應時間 ramp response time

從施加斜坡輸入開始，到輸出量保持在輸入值乘靜態增益減去輸出量一階穩態偏差值的規定允差帶內所需的時間。

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頻率響應特性[圖]frequency response characteristic

對數增益和相角以頻率為函數的圖解表示，通常用對數坐標表示

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5、儀表位號的表示方法

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在測量、控制系統中，構成一個回路的每一個儀表都有自己的儀表位號，儀表位號由字母代號和回路編號兩部分組成。第一個字母表示被測變量，后繼字母表示儀表的功能；回路編號可以按裝置或工段（區域）進行編制，一般用三至五位數字表示，如下例所示：

?被測變量和儀表功能的字母代號：

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字母	第一位字母		后繼字母
	被測變量	修飾詞	讀出功能	輸出功能	修飾詞
A	分析	?	報警	?	?
B	燒嘴、火焰	?	供選用	供選用	供選用
C	電導率	?	?	控制	?
D	密度	差	?	?	?
E	電壓（電動勢）	?	檢測元件	?	?
F	流量	比（分數）	?	?	?
G	供選用	?	視鏡、觀察	?	?
H	手動	?	?	?	高
I	電流	?	批示	?	?
J	功率	掃描	?	?	?
K	時間、時間程序	變化速率	?	操作器	?
L	物位	?	燈	?	低
M	水分或濕度	瞬動	?	?	中、中間
N	供選用	?	供選用	供選用	供選用
O	供選用	?	節流孔	?	?
P	壓力、真空	?	連接點、測試點	?	?
Q	數量	積算、累計	?	?	?
R	核輻射	?	記錄	?	?
S	速度、頻率	安全	?	開關、聯鎖	?
T	溫度	?	?	傳送	?
U	多變量	?	多功能	多功能	多功能
V	振動、機械監視	?	?	閥、閥門、百葉窗	?
W	重量、力	?	?	?	?
X	未分類	X軸	未分類	未分類	未分類
Y	事件、狀態	Y軸	?	繼動哭、計算器、轉換器
Z	位置、尺寸	Z軸	?	驅動器、執行機構未分類的最終執行元件

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