第二讲计量的基础知识课件.ppt

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1、第二讲计量的基础知第二讲计量的基础知识识1第1页，此课件共37页哦本章内容本章内容u“测量测量”的基本概念的基本概念uu“仪表仪表”的基本概念的基本概念u“计量计量”的基本概念的基本概念uu流量测量的不确定度流量测量的不确定度2第2页，此课件共37页哦测量测量测量测量uu人类，对自然界中客观事物，取得人类，对自然界中客观事物，取得人类，对自然界中客观事物，取得人类，对自然界中客观事物，取得数量数量数量数量观念的，观念的，观念的，观念的，一种认识一种认识一种认识一种认识过程。过程。过程。过程。uu借助专门工具，通过借助专门工具，通过借助专门工具，通过借助专门工具，通过试验试验试验试验和对试验数据

2、的和对试验数据的和对试验数据的和对试验数据的分析计算分析计算分析计算分析计算，求得，求得，求得，求得被测量的值，获得对客观事物被测量的值，获得对客观事物被测量的值，获得对客观事物被测量的值，获得对客观事物定量定量定量定量的概念，和的概念，和的概念，和的概念，和内在规律内在规律内在规律内在规律的的的的认识。认识。认识。认识。uu测量技术与计算机模拟技术相辅相成。测量技术与计算机模拟技术相辅相成。测量技术与计算机模拟技术相辅相成。测量技术与计算机模拟技术相辅相成。3第3页，此课件共37页哦定义定义uu以同性质的以同性质的以同性质的以同性质的标准量标准量标准量标准量与与与与被测量被测量被测量被测量比

3、较，并确定被测量相对标准比较，并确定被测量相对标准比较，并确定被测量相对标准比较，并确定被测量相对标准量的倍数。量的倍数。量的倍数。量的倍数。表达式：表达式：L=X /U测量值测量值标准量标准量被测量被测量4第4页，此课件共37页哦三种测量三种测量三种测量三种测量u直接测量直接与标准量比较，或用事先标定好的仪器直接与标准量比较，或用事先标定好的仪器u间接测量函数关系，例如热量，曹冲称象函数关系，例如热量，曹冲称象 u组合测量利用多个直接、间接测量，求之间的关系利用多个直接、间接测量，求之间的关系5第5页，此课件共37页哦其他分类其他分类其他分类其他分类u偏差法用仪器表的用仪器表的指针的位移指针

4、的位移表示被测量大小的方法。表示被测量大小的方法。u零位法测量时用被测量与标量比较，不断调整标准量的大小，当测量时用被测量与标量比较，不断调整标准量的大小，当指零器为时，即可根据标准量的大小得到被测量的大小。指零器为时，即可根据标准量的大小得到被测量的大小。u微差法测量被测量与标准量之差来得到待测量的值。测量被测量与标准量之差来得到待测量的值。6第6页，此课件共37页哦国际单位制国际单位制SIu来自法文的leSystmeinternationaldunits国际单位制u7个基本单位m,s,kg,A,K,mol,cd（发光强度，坎德拉）（发光强度，坎德拉）u2个辅助单位Rad（弧度）（弧度）,S

5、r（球面度）（球面度）7第7页，此课件共37页哦测量系统测量系统u传感器、变换器或变送器、传输通道和显示装置传感器、变换器或变送器、传输通道和显示装置8第8页，此课件共37页哦测量仪器测量仪器9第9页，此课件共37页哦测量仪器标准代号测量仪器标准代号uGB国家标准uGB/T国家推荐标准uGBn国家标准（内部发行）uGJB国家军用标准uZB行业标准（专业标准）uZBn行业标准（内部发行）uZJB专业军用标准uJB机械行业标准uJB/Z机械工业部指导性文件uEJ核工业部标准uYB冶金部标准uHG化学工业部标准uSY石油部标准10第10页，此课件共37页哦测量仪器标准代号测量仪器标准代号uSD水力电

6、力部标准uMT煤炭工业部标准uHB航空工业部标准uQJ航天工业部标准uQB、SG轻工业部标准uJZ、JG城乡环境保护部标准uCB中国造船总公司标准uLD劳动人事部标准uJC国家建材局标准uJJC国家计量局标准uCAS中国标准化协会标准uCVA中国阀门行业标准uQ/TH机械工业部化工通用机械专业标准uJB/TQ机械电子工业部通用机械行业内部标准uH高压管、管件及紧固件通用设计标准11第11页，此课件共37页哦测量仪器标准代号测量仪器标准代号uISO国际标准uANSI美国国家标准uBS英国国家标准uDIN德国国家标准uNF法国国家标准uJIS日本工业标准uAPI美国石油学会标准uASME美国机械工

7、程师学会标准uASTM美国材料试验协会标准uAISI美国钢铁学会标准uMSS美国阀门和管件制造厂标准化协会标准uAWS美国焊接协会标准uASI美国规格学会标准uMIL美国军用标准uJPI日本石油学会标准12第12页，此课件共37页哦测量仪器的分类测量仪器的分类u范型仪器用以用以复制和保持测量单位复制和保持测量单位，或是用来进行各种测量仪表校，或是用来进行各种测量仪表校验和刻度工作的仪表。验和刻度工作的仪表。u实用仪表实际测量使用的仪表，它又可分为实际测量使用的仪表，它又可分为实验室用仪表实验室用仪表和和工程用工程用仪表仪表。13第13页，此课件共37页哦测量精度测量精度u准确度对同一被测量进行

8、多次测量，测量值偏离被测量真值的程度称为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准准确度确度。u精密度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，称为值分布的密集程度，称为精密度精密度。u精确度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。14第14页，此课件共37页哦测量仪表的技术指标（一）测量仪表的技术指标（一）u量程仪表能够测量的仪表能够测量的最大输入量最大输入量与与最小输入量最小输入量之间的范围之间的范围u灵敏度输出变化量输出变化量与引起变化的与引起变化的输

9、入变化量输入变化量之比值之比值u分辨率不能引起输出变化的不能引起输出变化的最大输入变化最大输入变化与与量程量程之比的百分数之比的百分数15第15页，此课件共37页哦测量仪器的技术指标（二）测量仪器的技术指标（二）u基本误差测量值中的测量值中的最大示值绝对误差最大示值绝对误差与与量程量程之比之比u允许误差出厂的仪表都要保证基本误差不超过某一规定值出厂的仪表都要保证基本误差不超过某一规定值u精度等级允许误差允许误差占占表盘刻度值表盘刻度值的百分数的百分数仪表的等级有：仪表的等级有：0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5 16第16页，此课件共37页哦计量计量u计量是指实现单位

10、统一、量值准确可靠的活动。属于测量，源于测量，而又严于一般测量，它涉及整个测属于测量，源于测量，而又严于一般测量，它涉及整个测量领域，并按法律规定，对测量起着指导、监督、保证的量领域，并按法律规定，对测量起着指导、监督、保证的作用。作用。新中国成立后，新中国成立后，1953年确认采用年确认采用“计量计量”一词，取代使用一词，取代使用了几千年的了几千年的度量衡度量衡，并赋予了更广泛的内容。，并赋予了更广泛的内容。1983年：年：“米米”是光在真空中是光在真空中1/299792458秒的时间间隔内秒的时间间隔内所经路程的长度。所经路程的长度。17第17页，此课件共37页哦计量的分类计量的分类u科学

11、计量探索、先行的研究探索、先行的研究 u工程计量工业企业的应用工业企业的应用 u法制计量政府强制管理政府强制管理 18第18页，此课件共37页哦计量单位换算计量单位换算19第19页，此课件共37页哦计量单位换算计量单位换算符号被乘数Multiply乘数By积ToObtain符号长度LengthIn.英寸Inches2.54公分CentimetersCm.Ft.英尺Feet30.48公分CentimetersCm.Mm.毫米Millimeters0.03937英寸InchesIn.Cm.公分Centimeters0.3937英寸InchesIn.m.米(公尺)Meters3.2808英尺Feet

12、Ft.质量(重量)MassOz.盎司Ounces28.35克GramsG.Lb.磅Pound0.4536公斤KilogramsKg.G.克Grams0.03527盎司OuncesOz.Kg.公斤Kilograms2.205磅PoundLb.20第20页，此课件共37页哦计量单位换算计量单位换算体积(容积)VolumeFl.Oz.流体盎司FluidOunces29.5625毫升MillilitersMl.Qt.夸脱Quart0.946公升LitersL.Gal.加仑Gallons3.785公升LitersL.Ft.3立方英尺CubicFeet0.0283立方米CubicMetersM.3Ml.毫

13、升Milliliters0.0338流体盎司FluidOuncesFl.Oz.L.公升Liters1.0571夸脱QuartQts.L.公升Liters0.2642加仑GallonsGal.M.3立方米CubicMeters35.34立方英尺CubicFeetFt.3In.3立方英寸CubicInches5.787x10-4立方英尺CubicFeetFt.3Ft.3立方英尺CubicFeet1728立方英寸CubicInchesIn.3Ft.3立方英尺CubicFeet7.48052美制加仑Gallons(USLig)Gal.21第21页，此课件共37页哦计量单位换算计量单位换算压力PSI磅/

14、平方英寸PoundsPerSq.In.0.069Bar无符号PSI磅/平方英寸PoundsPerSq.In.6.89千帕KilopascalsKpaPSI磅/平方英寸PoundsPerSq.In.0.07公斤/平方公分KilogramPerSq.CentimeterKg/Cm.2Lb./Ft.2磅/平方英尺PoundsPerSq.Ft.4.88公斤/平方米KilogramPerSq.MeterKg/M.2Kpa千帕Kilopascals0.145磅/平方英寸PoundsPerSq.In.PSIKg/Cm.2公斤/平方公分KilogramPerSq.Centimeter14.22磅/平方英寸Po

15、undsPerSq.In.PSI无符号Bar14.5磅/平方英寸PoundsPerSq.In.PSI气压Atmospheres29.92英寸汞柱（零摄氏度）InchesofMercury(at0oC)气压Atmospheres14.7磅/平方英寸PoundsPerSq.In.英尺水柱FeetofWater0.4335磅/平方英寸PoundsPerSq.In.英寸汞柱InchesofMercury0.4912磅/平方英寸PoundsPerSq.In.磅/平方英寸PoundsPerSq.In.2.307英尺水柱FeetofWater磅/平方英寸PoundsPerSq.In.2.036英寸汞柱Inc

16、hesofMercury22第22页，此课件共37页哦计量涉及的其它换算计量涉及的其它换算磅级Class15030040060090015002500公称压力MPa0.6MPa1.0MPa1.6MPa2.0MPa2.5MPa4.0MPa5.0MPa6.4MPa10.0MPa15.0MPa25.0MPa42.0MPa公称压力PNPN6PN10PN16PN20PN25PN40PN50PN6.4PN100PN150PN250PN420压力等级和公称压力对照表压力等级和公称压力对照表压力等级和公称压力对照表压力等级和公称压力对照表23第23页，此课件共37页哦公称通径Size英寸In.1/81/43/

17、81/23/4111/411/2221/2331/24毫米DN4610152025324050658090100英寸In.56810121416182024262830毫米DN125150200250300350400450500600650700750英寸In.32343642485460647280848896毫米DN8008509001050120013501500160018002000210022002400管径公制与英制换算表管径公制与英制换算表管径公制与英制换算表管径公制与英制换算表计量涉及的其它换算计量涉及的其它换算24第24页，此课件共37页哦计量涉及的其它换算计量涉及的其它

18、换算被乘数Multiply乘数By积ToObtain流量Flow立方英尺/分CubicFeet/Min.62.43磅（水）/分PoundsofWater/Min.立方英尺/秒CubicFeet/Sec.448.831加仑/分Gallons/Min.立方米/小时m3/hr4.403美制加仑/分USGPM功率Power马力Horsepower33,000英尺磅/分Ft.-Lb./Min.马力Horsepower550英尺磅/秒Ft.-Lb./Sec.马力Horsepower745.7瓦Watts英尺磅/秒Ft.-Lb./Sec.4.6263英国热量单位/小时BTU/Hr千瓦Kilowatts1.3

19、41马力Horsepower流量公制与英制换算表流量公制与英制换算表流量公制与英制换算表流量公制与英制换算表功率公制与英制换算表功率公制与英制换算表功率公制与英制换算表功率公制与英制换算表25第25页，此课件共37页哦计量检定计量检定u为评定计量器具的计量性能，确定其是否合格所进行的全部工作，包括检验和加封盖印等。是进行量值传递的重要形式，是保证量值准确一致的重要是进行量值传递的重要形式，是保证量值准确一致的重要措施措施国家检定规程国家检定规程是检定工作的依据是检定工作的依据 计量基准计量基准是国家计量基准器具的简称，用以复现和保存计是国家计量基准器具的简称，用以复现和保存计量单位量值，经国务

20、院计量行政部门批准，作为统一全国量单位量值，经国务院计量行政部门批准，作为统一全国量值最高依据的计量器具量值最高依据的计量器具 26第26页，此课件共37页哦检定分类检定分类u周期检定：对使用过一段时间的计量器具进行的定期检定；u出厂检定：制造计量器具的企事业单位在销售前进行的检定；u修后检定：对修理后的计量器具在交付使用前进行的检定；u进口检定：进口计量器具在海关验放后由政府计量部门进行的检定；u仲裁检定：以裁决为目的的检定。27第27页，此课件共37页哦国家计量检定规程国家计量检定规程u国家计量检定规程国家计量检定规程是指由国家质量监督检验检疫总局组织制定并批准颁布，在全国范围内施行，作为

21、计量器具特性评定和法制管理的计量技术法规。计量检定规程是指为评定计量器具的计量性能，作为检定依据的具有国家法定计量检定规程是指为评定计量器具的计量性能，作为检定依据的具有国家法定性的技术文件。是从事计量检定工作的技术依据，是一种国家技术法规，保证性的技术文件。是从事计量检定工作的技术依据，是一种国家技术法规，保证计量器具的准确一致。计量器具的准确一致。其内容主要包括：检定规程的适用范围；计量性能；检定项目；检定条件；其内容主要包括：检定规程的适用范围；计量性能；检定项目；检定条件；检定方法；检定周期以及检定结果的处理等。检定方法；检定周期以及检定结果的处理等。28第28页，此课件共37页哦流量

22、计的分类流量计的分类u1738年，瑞士人丹尼尔伯努利以伯努利方程为基础，利用差压法测量水流量；u意大利人文丘里研究用文丘里管测量流量，并于1791年发表了研究结果；u1886年，美国人赫谢尔用文丘里管制成测量水流量的实用装置。u20世纪初期到中期，原有的测量原理逐渐成熟，人们开始探索新的测量原理。自1910年起,美国开始研制测量明沟中水流量的槽式流量计。1922年，帕歇尔将原文丘里水槽改革为帕歇尔水槽。u19111912年，美籍匈牙利人卡门提出卡门涡街的新理论；30年代，又出现了探讨用声波测量液体和气体的流速的方法，但到第二次世界大战为止未获很大进展，直到1955年才有应用声循环法的马克森流量

23、计，用于测量航空燃料的流量。1945年，科林用交变磁场成功地测量了血液流动的情况。29第29页，此课件共37页哦流量计的分类流量计的分类u二十世纪60年代以后，测量仪表开始向精密化、小型化等方向发展。为了提高差压仪表的精确度，出现了为了提高差压仪表的精确度，出现了力平衡差压变送器力平衡差压变送器和和电容式差压变送器电容式差压变送器；为使电磁流量计的传感器小型化和改善信噪比，出现了用非均匀磁场和低频励磁方式为使电磁流量计的传感器小型化和改善信噪比，出现了用非均匀磁场和低频励磁方式的的电磁流量计电磁流量计。具有宽测量范围和无活动检测部件的实用具有宽测量范围和无活动检测部件的实用卡门涡街流量计卡门涡

24、街流量计也在也在70年代问世。年代问世。随着集成电路技术的迅速发展，具有锁相环路技术的随着集成电路技术的迅速发展，具有锁相环路技术的超声波流量计超声波流量计也得到了普也得到了普遍应用。微型计算机的广泛应用，进一步提高了流量测量的能力，如遍应用。微型计算机的广泛应用，进一步提高了流量测量的能力，如激光多普勒流速计激光多普勒流速计应用微型计算机后，可处理较为复杂的信号。应用微型计算机后，可处理较为复杂的信号。u流量可利用各种物理现象来间接测量，所以流量测量仪表种类繁多。u按测量方法分，流量计有差压式、变面积式、容积式、速度式和电磁式等。30第30页，此课件共37页哦差压流量计差压流量计u由节流装置

25、和差压计两部分组成。充满圆管的流体流经节流件充满圆管的流体流经节流件(如孔板如孔板)时，流束在孔板处形成时，流束在孔板处形成局部收缩，由于流速增加、静压力降低而在孔板前后产生局部收缩，由于流速增加、静压力降低而在孔板前后产生压差，这一压差与流量的平方成正比。压差，这一压差与流量的平方成正比。有应变、电容和振弦式等差压变送器，以及有应变、电容和振弦式等差压变送器，以及双波纹管差压双波纹管差压计计等类型。等类型。31第31页，此课件共37页哦变面积式流量计变面积式流量计 u转(浮)子流量计，是由锥形玻璃管和浮子组成，浮子能在垂直安装的锥形玻璃管内上下移动。被测流体自下向上流过管壁与浮子之间环隙时，

26、托起浮子被测流体自下向上流过管壁与浮子之间环隙时，托起浮子向上，这时管与浮子之间的环隙面积增大，直到浮子两边向上，这时管与浮子之间的环隙面积增大，直到浮子两边压差所形成的力与浮子重力相等时，浮子便处在一个平衡压差所形成的力与浮子重力相等时，浮子便处在一个平衡位置。位置。流量变化时浮子两边压差所形成的力也随之变化，使浮子流量变化时浮子两边压差所形成的力也随之变化，使浮子又在一个新的位置上重新平衡，浮子浮起的高度即为流量又在一个新的位置上重新平衡，浮子浮起的高度即为流量计的读数。计的读数。32第32页，此课件共37页哦涡轮流量计涡轮流量计流体流过管道中涡轮叶片时，使涡轮叶片旋转；流体流过管道中涡轮

27、叶片时，使涡轮叶片旋转；叶片的转速叶片的转速与流体的流量成正比，测量转速即可知道流体与流体的流量成正比，测量转速即可知道流体的流量。的流量。33第33页，此课件共37页哦电磁涡轮流量计电磁涡轮流量计 u由传感器和显示仪表组成，传感器主要由磁电感应转换器和涡轮组成。流体流过传感器时，先经过前导流件，再推动铁磁材料制成的涡轮旋转。流体流过传感器时，先经过前导流件，再推动铁磁材料制成的涡轮旋转。旋转的涡轮切割固壳体上的磁电感应转换器的磁力线，磁路中的磁旋转的涡轮切割固壳体上的磁电感应转换器的磁力线，磁路中的磁阻便发生周期性的变化，从而感应出交流电信号。阻便发生周期性的变化，从而感应出交流电信号。与被

28、测流体的体积流量成正比，传感器的输出信号经前置放大器放与被测流体的体积流量成正比，传感器的输出信号经前置放大器放大后输至显示仪表，进行流量指示和积算。涡轮转速信号还可用光大后输至显示仪表，进行流量指示和积算。涡轮转速信号还可用光电效应、霍耳效应等转换器检出。电效应、霍耳效应等转换器检出。34第34页，此课件共37页哦卡门涡街流量计卡门涡街流量计 u在流体中放置一个非流线型柱状物(圆柱或三角柱形等)，在某一雷诺数范围内便会在柱状物后面的两侧交替地产生一种有规律的旋涡。根据两侧旋涡之间的距离与同侧旋涡之间距的相互关系，根据两侧旋涡之间的距离与同侧旋涡之间距的相互关系，就可测出旋涡频率即可得出体积流

29、量。就可测出旋涡频率即可得出体积流量。35第35页，此课件共37页哦超声波流量计超声波流量计利用在不同流速中超声波传播的速度差异，测量发射端和利用在不同流速中超声波传播的速度差异，测量发射端和接受端时间上的差异；接受端时间上的差异；从而知道流体的流速，乘以管道的截面积就可以知道流体从而知道流体的流速，乘以管道的截面积就可以知道流体的体积流量。的体积流量。36第36页，此课件共37页哦流量计量的不确定度流量计量的不确定度uuncertaintyofmeasurementu表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度，是对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度，是定量说明测量结果的质量的一个参数。定量说明测量结果的质量的一个参数。说明被测量之值分散性的参数，说明被测量之值分散性的参数，不说明测量结果是否接近不说明测量结果是否接近真值。真值。为了表征这种分散性，用为了表征这种分散性，用标准标准偏偏差差表示。表示。37第37页，此课件共37页哦