热工测量基本知识ppt课件.ppt

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1、热工测量基本知识测量的意义和测量方法测量的意义和测量方法一、测量的意义一、测量的意义 1 1测量的意义：测量的意义： 测量是人类对自然界中客观事物取测量是人类对自然界中客观事物取得数量观念的一种认识过程。在这一过得数量观念的一种认识过程。在这一过程中，人们借助于专门工具，通过试验程中，人们借助于专门工具，通过试验和对试验数据的分析计算，求得被测量和对试验数据的分析计算，求得被测量的值，获得对于客观事物的定量的概念的值，获得对于客观事物的定量的概念和内在规律的认识。和内在规律的认识。 u测量技术可分为测量技术可分为力学测量、电学测力学测量、电学测量、热工测量量、热工测量等。等。u不同的领域有不同

2、的测量项目和测不同的领域有不同的测量项目和测量特点。量特点。u热工测量：热工测量： 在火力发电厂中，热工测量是指热力在火力发电厂中，热工测量是指热力生产过程中各种热工参数，如生产过程中各种热工参数，如温度、压力、温度、压力、流量、液位流量、液位等的测量方法等的测量方法 。 多数热工参数是不能直接测量，是借多数热工参数是不能直接测量，是借助于一些物质的物理、化学性质的关联性助于一些物质的物理、化学性质的关联性进行。进行。2 2应用方面应用方面 （1）过程监测：过程监测：对过程参数的监测。对过程参数的监测。 （2）过程控制：过程控制：为生产过程的自动控制为生产过程的自动控制 提供依据。提供依据。

3、（3）试验分析与系统辨识：试验分析与系统辨识：解决科学上解决科学上的和过程上的问题，一般需要综合运用理的和过程上的问题，一般需要综合运用理论和实验的方法。测量技术应用于实验分论和实验的方法。测量技术应用于实验分析，是测量技术的一个典型应用。析，是测量技术的一个典型应用。 二、测量方法二、测量方法u测量的定义：测量的定义：就是用实验的方法，把被就是用实验的方法，把被测量与同性质的标准量进行比较，确定测量与同性质的标准量进行比较，确定两者的比值，从而得到被测量的量值。两者的比值，从而得到被测量的量值。u使测量结果有意义的要求：使测量结果有意义的要求：u用来进行比较的标准量应该是国际上或国家用来进行

4、比较的标准量应该是国际上或国家所公认的，且性能稳定。所公认的，且性能稳定。u进行比较所用的方法和仪表必须经过验证。进行比较所用的方法和仪表必须经过验证。u测量方法测量方法就是实现被测量与标准量比较的方法。就是实现被测量与标准量比较的方法。u测量方法的分类（按测量结果产生的方式分）：测量方法的分类（按测量结果产生的方式分）： （1）直接测量法：直接测量法：使被测量直接与选用的标准量进行比使被测量直接与选用的标准量进行比较，或者预先标定好了的测量仪表进行测量，从而直接较，或者预先标定好了的测量仪表进行测量，从而直接求得被测量数值的测量方法。求得被测量数值的测量方法。 （2）间接测量法：间接测量法：

5、通过直接测量与被测量有某种确定函通过直接测量与被测量有某种确定函数关系的其它各个变量，然后将所测得的数值代入函数数关系的其它各个变量，然后将所测得的数值代入函数关系进行计算，从而求得被测量数值的方法。关系进行计算，从而求得被测量数值的方法。（3）组合测量法：组合测量法：测量中使各个未知量以不同测量中使各个未知量以不同的组合形式出现（或改变测量条件以获得这种的组合形式出现（或改变测量条件以获得这种不同组合），根据直接测量或间接测量所获得不同组合），根据直接测量或间接测量所获得的数据，通过解联立方程组以求得未知量的数的数据，通过解联立方程组以求得未知量的数值，这类测量称为组合测量。值，这类测量称为

6、组合测量。u测量方法的其它分类方式：测量方法的其它分类方式：u按不同的测量条件分：按不同的测量条件分：等精度测量与非等等精度测量与非等精度测量精度测量u按被测量在测量过程中的状态不同分：按被测量在测量过程中的状态不同分：静静态测量与动态测量态测量与动态测量第二节第二节 测量系统的组成及其功能测量系统的组成及其功能 一、测量系统的组成一、测量系统的组成 测量系统由四个基本环节组成：传感器、测量系统由四个基本环节组成：传感器、变换器或变送器、传输通道和显示装置。变换器或变送器、传输通道和显示装置。传感器传感器变换器变换器传输通道传输通道显示装置显示装置被测量被测量测量值测量值二、测量环节的功能二、

7、测量环节的功能1、传感器（敏感元件）、传感器（敏感元件）u它是测量系统直接与被测对象发生联系的部分。它是测量系统直接与被测对象发生联系的部分。u理想敏感元件应满足的要求：理想敏感元件应满足的要求：u敏感元件应该只对被测量的变化敏感，而对其它一敏感元件应该只对被测量的变化敏感，而对其它一切可能的输入信号不敏感。切可能的输入信号不敏感。u在测量过程中，敏感元件应该不干扰或尽量少干扰在测量过程中，敏感元件应该不干扰或尽量少干扰被测介质的状态。被测介质的状态。2、变换器（变送器）变换器（变送器）u它是传感器和显示装置中间的部分，它是将传它是传感器和显示装置中间的部分，它是将传感器输出的信号变换成显示装

8、置易于接收的部感器输出的信号变换成显示装置易于接收的部件。件。u对变换器的要求：性能稳定，精确度高，使信对变换器的要求：性能稳定，精确度高，使信息损失最小。息损失最小。3、显示装置、显示装置u它是测量系统直接与观测者发生联系的部分它是测量系统直接与观测者发生联系的部分u显示装置的基本形式：显示装置的基本形式：u模拟式显示元件模拟式显示元件u数字式显示元件数字式显示元件u屏幕式显示元件屏幕式显示元件4、传输通道、传输通道u它是仪表各环节间输入、输出信号的连接部分。它是仪表各环节间输入、输出信号的连接部分。u分为电线、光导纤维和管路等。分为电线、光导纤维和管路等。仪表的分类仪表的分类n按被测参数不

9、同：温度、压力、流量、物位、按被测参数不同：温度、压力、流量、物位、机械量（位移、转速）机械量（位移、转速）n仪表的用途：标准用、实验室用及工程用仪表的用途：标准用、实验室用及工程用n显示特点和功能：指示式、记录式、积算式、显示特点和功能：指示式、记录式、积算式、数字式积屏幕式数字式积屏幕式n工作原理：机械、电气、化学、气动和液位工作原理：机械、电气、化学、气动和液位n安装地点：就地式、盘用仪表安装地点：就地式、盘用仪表n使用方式：固定式和便携式使用方式：固定式和便携式第三节第三节 测量误差与测量精度测量误差与测量精度一、测量误差的概念一、测量误差的概念u测定值与被测量真值之差称为测定值与被测

10、量真值之差称为测量的绝对误差测量的绝对误差，或简称测量误差。或简称测量误差。 = x X0 式中，式中， 测量误差；测量误差； x 测定值（例如仪表指示值）；测定值（例如仪表指示值）； X0 被测量的真值。被测量的真值。u真值一般无法得到，所以用实际值真值一般无法得到，所以用实际值X代替代替X0。u示值的绝对误差与约定值之比值称为示值的绝对误差与约定值之比值称为相对误差相对误差，其为无量纲数，以百分数表示。其为无量纲数，以百分数表示。u一般约定值一般约定值m有如下几种取法：有如下几种取法：um取取测量仪表的指示值测量仪表的指示值x时，时，称为称为标称相对误差标称相对误差；um取取测量的实际值测

11、量的实际值X时，时，称为称为实际相对误差实际相对误差；um取取仪表的满刻度值仪表的满刻度值时，时，称为称为引用相对误差引用相对误差。100%mu测量过程中存在测量误差是不可避免的，测量过程中存在测量误差是不可避免的，任何测量值只能近似反映被测量的真值。任何测量值只能近似反映被测量的真值。u测量过程中无数随机因素的影响，使得即使测量过程中无数随机因素的影响，使得即使在同一条件下对同一对象进行重复测量也不在同一条件下对同一对象进行重复测量也不会得到完全相同的测量值。会得到完全相同的测量值。u被测量总是要对敏感元件施加能量才能使测被测量总是要对敏感元件施加能量才能使测量系统给出测量值，这就意味着测量

12、值并不量系统给出测量值，这就意味着测量值并不能完全准确的反映被测参数的真值。能完全准确的反映被测参数的真值。二、测量误差的来源二、测量误差的来源1、仪器误差仪器误差它是由于设计、制造、装配、检定等的它是由于设计、制造、装配、检定等的不完善以及仪器使用过程中元器件老化、不完善以及仪器使用过程中元器件老化、机械部件磨损、疲劳等因素而使测量仪机械部件磨损、疲劳等因素而使测量仪器设备带有的误差。器设备带有的误差。减少仪器误差的主要途径是根据具体测减少仪器误差的主要途径是根据具体测量任务，正确地选择测量方法和使用测量任务，正确地选择测量方法和使用测量仪器。量仪器。2、人身误差人身误差它指由于测量者感官的

13、分辨能力、视觉它指由于测量者感官的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯等而对测量实验中的现疲劳、固有习惯等而对测量实验中的现象与结果判断不准确而造成的误差。象与结果判断不准确而造成的误差。减少人身误差的途径减少人身误差的途径3、影响误差影响误差它是指各种环境因素与要求条件不一致它是指各种环境因素与要求条件不一致而造成的误差。而造成的误差。主要的影响因素是环境温度、电源电压主要的影响因素是环境温度、电源电压和电磁干扰等。和电磁干扰等。4、方法误差方法误差它是所使用的测量方法不当，或对测量设它是所使用的测量方法不当，或对测量设备操作使用不当，或测量所依据的理论不备操作使用不当，或测量所依据的理论不严格，或

14、对测量计算公式不适当简化等原严格，或对测量计算公式不适当简化等原因而造成的误差，也称理论误差。因而造成的误差，也称理论误差。原则上可通过理论分析和计算或改变测量原则上可通过理论分析和计算或改变测量方法来加以消除或修正。方法来加以消除或修正。三、测量误差的分类三、测量误差的分类1系统误差系统误差u在相同测量条件下，对同一被测量进行多次测在相同测量条件下，对同一被测量进行多次测量，误差的绝对值和符号或者保持不变，或按量，误差的绝对值和符号或者保持不变，或按一定的规律变化，这类误差称为一定的规律变化，这类误差称为系统误差系统误差。u恒值误差恒值误差u变值误差：累进性、周期性、按复杂规律变化变值误差：

15、累进性、周期性、按复杂规律变化 2随机误差随机误差 在相同测量条件下，对同一被测量进行多在相同测量条件下，对同一被测量进行多次测量，由于受到大量的、微小的随机因素的次测量，由于受到大量的、微小的随机因素的影响，测量误差的绝对值的大小和符号没有一影响，测量误差的绝对值的大小和符号没有一定的规律，且无法简单估计，这类误差称为定的规律，且无法简单估计，这类误差称为随随机误差机误差。指测量者无法严指测量者无法严格控制的因素格控制的因素 3粗大误差粗大误差 明显地歪曲了测量结果的误差称为明显地歪曲了测量结果的误差称为粗大误粗大误差差，大多是由于测量者粗心大意造成的。，大多是由于测量者粗心大意造成的。 粗

16、大误差一经发现，必须立即从测量数据粗大误差一经发现，必须立即从测量数据中剔除。中剔除。三、测量精度三、测量精度1准确度准确度u对同一被测量进行多次测量，测量值偏离被对同一被测量进行多次测量，测量值偏离被测量真值的程度称为测量真值的程度称为测量的准确度测量的准确度。u它反映它反映系统误差系统误差的影响，的影响，系统误差越小，准系统误差越小，准确度越高确度越高。2精密度：精密度：u对同一被测量进行多次测量，测量值重复一对同一被测量进行多次测量，测量值重复一致的程度，或者说测量值分布的密集程度，致的程度，或者说测量值分布的密集程度，称为称为测量的精密度测量的精密度。u它反映它反映随机误差随机误差的影

17、响，的影响，随机误差越小，精随机误差越小，精密度越高密度越高。3精确度精确度u精密度与准确度的综合指标称为精密度与准确度的综合指标称为精确度精确度，或称精，或称精度。度。u它反映它反映随机误差和系统误差随机误差和系统误差的综合影响。的综合影响。u精密度高的，准确度不一定高；准确度高的精密精密度高的，准确度不一定高；准确度高的精密度不一定高；但精确度高的，则精密度与准确度度不一定高；但精确度高的，则精密度与准确度都高。都高。第四节第四节 测量仪表的基本技术指标测量仪表的基本技术指标1量程范围量程范围u仪表能够测量的最大输入量与最小输入量之仪表能够测量的最大输入量与最小输入量之间的范围称作间的范围

18、称作仪表的量程范围仪表的量程范围，简称量程。，简称量程。u在数值上等于仪表上限值与下限值的代数差在数值上等于仪表上限值与下限值的代数差之绝对值。之绝对值。问：某温度计测量的最低温度为问：某温度计测量的最低温度为-20-20，最高温度为最高温度为100100，它的量程是多少？，它的量程是多少？1202灵敏度灵敏度u在稳定情况下，仪表输出变化量在稳定情况下，仪表输出变化量L与引起此与引起此变化的输入量的变化量变化的输入量的变化量Xb之比值，定义为之比值，定义为仪仪表的灵敏度表的灵敏度。u用用S表示，即表示，即 式中，式中，S 仪表灵敏度仪表灵敏度 L、Xb 分别为输入与输出变化量分别为输入与输出变

19、化量bLSX问：某测量范围是问：某测量范围是0100MPa的压力表，其满的压力表，其满量程时指针转角为量程时指针转角为270度，它的灵敏度是多少？度，它的灵敏度是多少？2.7度度/MPa 3灵敏限（分辨率、死区）灵敏限（分辨率、死区） 它表明仪表响应输入量微小变化的能力指它表明仪表响应输入量微小变化的能力指标，即不能引起输出发生变化的最大输入变化标，即不能引起输出发生变化的最大输入变化幅度与量程范围之比的百分数。幅度与量程范围之比的百分数。4. 仪器基本误差仪器基本误差 仪表测量值中的最大示值绝对误差与仪表仪表测量值中的最大示值绝对误差与仪表量程之比值称为量程之比值称为仪表的基本误差仪表的基本

20、误差。100%mjmL 5. 仪器允许误差仪器允许误差 它表示对测量仪表所允许的误差界限，即出它表示对测量仪表所允许的误差界限，即出厂的仪表都要保证基本误差不超过某一规定值，厂的仪表都要保证基本误差不超过某一规定值，此规定值叫此规定值叫允许误差允许误差。 6准确度等级准确度等级 它指根据测量仪表准确度大小所划分的等级或它指根据测量仪表准确度大小所划分的等级或级别。允许误差去掉百分号的数值就是级别。允许误差去掉百分号的数值就是准确度等准确度等级级，工程上称为精度等级。，工程上称为精度等级。7. 变差变差 在外界条件不变的在外界条件不变的情况下，使用同一仪表情况下，使用同一仪表对被测量进行反复测量对被测量进行反复测量（正行程和反行程）时，（正行程和反行程）时，所产生的最大差值与仪所产生的最大差值与仪表量程之比值称为表量程之比值称为变差变差，用用表示。表示。100%mmLLu正行程：正行程：测量系统的输入量从量程下限测量系统的输入量从量程下限增至量程的上限的测量过程。增至量程的上限的测量过程。u反行程：反行程：测量系统的输入量从量程上限测量系统的输入量从量程上限减少至量程的下限的测量过程。减少至量程的下限的测量过程。