《热工测量及仪表》学生练习题讲课教案

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热工测量及仪表教学大纲-浙大

教学天地

《热工测量及仪表》教学大纲

一、课程的教学目的和基本要求

通过对《热工测量及仪表》的学习，使学生初步掌握各种热工参数的测量方法和常用仪表的作用原理，了解各种测量方法和仪表使用时的特性，从而能在实际工作中知道如何正确地选择和使用测量仪表。

要求掌握热工参数的正确测量方法；掌握常用测量仪表的基本原理，主要性能，使用特点；要求能够合理选用、正确使用热工仪表；了解电厂热力设备的热工检测系统组成方法。

二、课程主要内容及学时安排

每周2学时，共17周。

主要内容：

(一) 概论 2学时

（二）测量误差的分析与处理 3学时

1．测量误差

2．随机误差的分布规律

3．系统误差

4．粗大误差的校验

5．误差的传递与合成

（三）温度测量概述 1学时

1．国际温标

2．各种测温方法简介

（四）热电偶温度计 3学时

1．热电偶基本定律

2．标准化热电偶

3．热电偶冷端补偿问题

（五）电阻温度计 1学时

1．金属测温电阻

2．半导体热敏电阻

（六）显示仪表 2学时

1．动圈式显示仪表

2．自动平衡式显示仪表

（七）接触测温方法的讨论和热流测量 4学时

1．管内流体温度测量

2．壁面温度测量

3．高温气体温度测量

4．热流温度测量

（八）非接触式测温方法和仪表 3学时

1．辐射测温基本原理

2．单色辐射高温计

3．辐射温度计

4．比色温度计

5．红外温度计

（九）压力及差压测量 4学时

1．液柱式压力计

2．弹性式压力计

3．压力传感器和变送器

4．气体压力变送器

（十）流体流量的测量方法 4学时

1．容积式流量测量方法

2．速度式流量测量方法

3．差压式流量测量方法

4．质量流量计

（十一）节流变压降流量计 3学时

热工测量与仪表练习题

二.简答

1.简述测量方法的分类

答：测量方法按测量结果的获取方式来分，可分为直接测量法、间接测量法和组合测量法；按被测量与测量单位的比较方式来分，测量可分为偏差测量法，微差测量法与零差测量法；按被测量在测量过程中的状态来分，测量又可分为静态测量方法和动态测量方法。

2.热工测量仪表按其功能件可以分成哪些?各部件的功能是什么? 答：热工测量仪表按其功能可以分为：感受件，显示件，传递件。其中感受件直接与被测对象相联系，感受被测量的量值，并将感受到的被测量信号转换成相应的信号输出。而显示件最终是通过它向观察者反映被测量的变化，其功能可以分为：①显示被测量瞬间值；②记录被测量随时间变化；③显示被测量对时间的积分结果；④反映被测量是否超过允许限值；⑤根据被测量与规定值的偏差情况，发出对被测对象进行调节的信号。传递件的功能如下；①单纯起传递作用；②将感受件输出的信号放大，以满足远距离传输以及驱动显示，记录装置的需要；③为了使各种感受件的输出信号便于与显示仪表和调节装置配接，要通过传递件转换成标准化的统一信号。

3．什么叫测量?

答：测量就是通过实验的方法把被测量与其所采用的同一种类的单位量进行比较，求出其数值的过程。

4．什么叫测量仪表?

答：被测量与其单位用实验方法进行比较，需要一定的设备，它输入被测量，输出被测量与单位的比值，这种设备就叫测量仪表。5．什么叫测量结果的真实值?

答：测量结果的真实值是指在某一时刻、某一位置或某一状态下，被测物理量的真正大小。一般把标准仪器所测量的结果视为真实值。

压力表部分

热工测量及仪表基础知识

－实际相对误差：示值的绝对误差与被测参数真实值的比值，以百分数形式表示。 100% x0 －标称相对误差：示值的绝对误差与仪表示值的比值，以百分数形式表示。

数形式表示。

x

A
100%
• 比较法：利用一个与被测量同类的已知标准量与被测量相比
较，根据它们之间的差值和已知标准量得出被测量的数值。 - 零值法：被测量与已知标准量完全平衡。 - 差值法：被测量与已知标准量未完全平衡。
（2）间接测量法：通过直接测量与被测量有确定函数关系的其他各个物理量，利用已知函数关系表达式进行计算，求得测量结果的方法。（3）组合测量法：测量出几组具有一定函数关系的量值，然后通过解联立方程组求出被测量数值的方法。
特点：不干扰被测对象，但可能受外界干扰，适用于
高速运动或环境稳定的场合。
（1）静态测量法：被测量在测量过程中不随时间变化。
对变化速率相对于测量速率十分缓慢的对象进行测量亦属于静态测
量。
特点：对测量系统的动态响应要求不高，精确度高，操作简便。（2）动态测量法：测量过程中，被测量随时间有明显变化。
特点：对测量系统的动态响应要求很高，否则将引入较大的测量误差。
准量相比较，得到被测参数相对标准量的倍数的过程。 • 检验：根据被测参数量值应属的范围，判断或分辨出被测参数是否合格。 • 检定（校验）：使用仪器仪表定期与标准仪器仪表比较，判断使用仪器仪表准确度（精确度）是否合格。

热工测量及仪表练习题答案

热工测量及仪表练习题（一）参考答案

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共10分)

1.C

2.B

3.A

4.D

5.C

6.C

7.D

8.B

9.C 10.C

二、多项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)

11.AC 12.ABC 13.BE 14.BCD 15.DE

三、填空题(本大题共4小题，每空2分，共10分)

16.统计规律统计法则

17.权重

24.E≥25V

18.50～1000mmm 0.22—0.80

19.直插式

四、简答题(本大题共5小题，共30分)

20.解：热电偶的输出热电势

E AB(t,t1)

补偿热电偶的输出电势

E AB(t0,t1)

由热电偶、补偿导线、铜导线、动圈仪构成的回路中总电势

E=E AB(t,t1)-E AB(t0,t1)

E=E AB(t,t1)+E AB(t1,t0)

E=E AB(t,t0)

21.(1)仪表投入使用前，应先对取压管路进行压力冲洗，然后待取压管路冷却，装上压力表投

入使用。

(2)差压计投用前先开平衡门，再开高压侧二次针形阀，再关闭平衡门，再开低压侧二次

针形阀，尽量不让仪表受静压过载及冷凝水流失。

(3)压力表投入后应检查传压的灵敏性，否则应重新冲管再启动。

(4)对于未预先调整仪表机械零位的压力表，在使用中其读数应注意安装高度的液柱修正。

(5)一些重要参数压力表，为方便运行中读数，将高度修正值Hρg用仪表机械零位调整法

预先进行修正，则运行中不必再进行修正。

(6)精密测量压力尚须考虑大气压力读数、仪表修正值等综合运算。

22.影响测量误差的因素有两个：

热工与仪表测量

思考题、计算题及论述题

思考题：

（1）测量系统由哪些环节组成？各有何功能？

（2）测量仪表的基本性能包含哪些方面的内容？

（3）测量方法如何分类？各自的内容包括那些？

（4）温度和温标的区别是什么？

（5）如何证明热电偶回路的总电势是温度的单值函数？

（6）热电偶为什么要进行冷端温度补偿？

（7）简述热电阻的测温原理和特点（测温系数、电阻比的概念）。

计算题：

（1）某0.5级测量范围为0~1000摄氏度的测量仪表，满量程时指针转角为270度，此温度计的校验结果如下表：

求：1）各读数的绝对误差和相对误差；

2）该仪表的基本误差（满度相对误差）；

3）仪表的灵敏度；

4）该仪表是否合格？

（2）某工业管道内气温在400~500摄氏度之间。现有两只温度计，一只的测量范围是0~500摄氏度。2级；另一只是0~800摄氏度，1级。若要求测量误差≤±10摄氏度，你选哪一只表，为什么？

（3）用K 分度号的热电偶和与其匹配的补偿导线测量温度。但在接线时把补偿导线的极性接反了，则仪表的指示①偏大；②偏小；③可能大，也可能小，要视具体情况而定。请证明。

（4）某人将镍铬—镍硅补偿导线极性接反，当电炉温度控制于800摄氏度时，若热电偶接线盒处温度为50摄氏度，仪器接线板处温度为40摄氏度，问测量结果和实际相差多少？

（5）分度号为K 的热电偶，误将E 的补偿导线接配在K 的电子电位差计上，接线盒处温度为40摄氏度，仪表接线板处温度为20摄氏度。电子电位差计的读数为650摄氏度。问被测温度实际值为多少？

（6）已知铜电阻阻值与温度的关系为)]20(1[2020-+=

《热工测量及仪表》学生练习题上课讲义

《热⼯测量及仪表》学⽣练习题上课讲义

《热⼯测量及仪表》学⽣练习题

习题1

1.01某1.5级测量范围为0~100kPa的压⼒表，在50kPa，80kPa，100kPa三点

处校验时，某⽰值绝对误差分别为-0.8kPa，+1.2kPa，+1.0kPa，试问该表是否合格？

1.02 有

2.5级，2.0级，1.5级三块测温仪表，对应得测量范围分别为-

100~+500℃, -50~+550℃,0~1000℃，现要测量500℃的温度，要求其测量值的相对误差不超过2.5%，问选⽤哪块表最合适？

1.03 请指出下列误差属于哪类误差？

a) ⽤⼀块普通万⽤表测量同⼀电压，重复测量⼗五次后所得结果的误差。

b) 观察者抄写记录时错写了数据造成的误差。

c) 在流量测量中，流体温度，压⼒偏离设计值造成的流量误差。

1.04 对某状态下的流体进⾏压⼒测量，得测量值如下：

试⽤统计学⽅法处理随机误差。

1.05对某喷嘴开孔直径d的尺⼨进⾏15次测量，测量值见下表，试⽤格拉布斯准则检验并判断该批数据是否含有粗⼤误差(取显著性⽔平＝0.05), 并求该喷嘴真实直径 (要求测量结果的置信概率为95%,π=3.14,⽤t分布).

1.06 通常仪表有哪三个部件组成？

习题3

3.01 叙述热电偶⼯作原理和基本定律。

3.02 普通⼯业热电偶由什么组成？

3.03 常⽤标准热电偶的分度号及特点？

3.04 ⽤铂铑10-铂热电偶测温，在冷端温度30℃时，测得热电势是12.30mv ，求热端温度。(附：铂铑10-铂热电偶分度表(分度号：S,冷端0℃),见教材) 3.05 ⽤镍铬-镍铝标准热电偶在冷端温度30℃时，测得的电势30.2mv ，求该热电偶热端温度。(附：镍铬-镍铝热电偶分度表。(分度号K ，冷端温端0℃) 见教材附录)。

热工测量仪表习题

第1章绪论

思考题

1．测量过程包含哪三要素？

2．什么是真值？真值有几种类型？

3．一个完整的测量系统或测量装置由哪几部分所组成?各部分有什么作用？

4．仪表的精度等级是如何规定的？请列出常用的一些等级。

5．什么是检测装置的静态特性？其主要技术指标有哪些？

6．什么是仪表的测量范围及上、下限和量程？彼此有什么关系？

7．什么是仪表的变差？造成仪表变差的因素有哪些？合格的仪表对变差有什么要求？8．有人想通过减小表盘标尺刻度分格间距的方法来提高仪表的精度等级，这种做法能否达到目的？

9．用标准压力表来校准工业压力表时，应如何选用标准压力表精度等级？可否用一台精度等级为0.2级，量程为0~25MPa的标准表来检验一台精度等级为1.5级，量程为0~2.5MPa 的压力表？为什么？

习题

1．某弹簧管压力表的测量范围为0~1.6MPa，精度等级为2.5级。校验时在某点出现的最大绝对误差为0.05MPa，问这块仪表是否合格？为什么？

2．现有两台压力检测仪表甲和乙，其测量范围分别为0~100kPa和-80~0kPa，已知这两台仪表的最大绝对误差均为0.9kPa，试分别确定它们的精度等级。

3．某位移传感器，在输入位移变化1mm时，输出电压变化300mv。求其灵敏度。

4．某压力表，量程范围为0～25MPa，精度等级为1.0级，表的标尺总长度为270°，给出检定结果如下所示。试求：

（1）各示值的绝对误差；

（2）仪表的基本误差，该仪表合格否？

-50℃～＋550℃、0℃～1000℃，现要测量500℃的温度，其测量值的相对误差不超过

热工测量及仪表电子教案

1、光学高温计

（1）测量原理

当物体温度高于700℃时，物体在波长为λ时的亮度B λ及其辐射力λE 成正比

B λ=c λE （

C 为比例常数）

则实际物体的在波长λ的亮度B λ及温度的关系为

B λ=c )/(512T c e E c λλλλε--

亮度温度：在波长为λ的单色辐射中，若物体在温度T 时的亮度B λ和绝对黑体在温度为T S 时的亮度B 0λ相等，则把绝对黑体的温度T S 称为被测物体在波长为λ时的“亮度温度”。

T 及T S 的关系为：

亮度温度总是低于实际温度，ελ越小，则亮度温度及实际温度之间的差别就越大。

（2）WGGZ 光学高温计

2、光电高温计

3、使用单色辐射高温计的注意事项

1）非黑体辐射的影响（要人造黑体辐射条件）、中间介质的影响（灰尘、烟雾等）

2）对被测对象的限定（对反射光很强的物体不适用，不发光的透明火焰不适用）

三、全辐射高温计（了解）

《热工仪表及测量技术》4上课讲义

测量误差。
五、光电式露点湿度计
光电式露点湿度计是使用光电原理直接测量气体露点温度的一种电测法湿度计。其测量准确度高，可靠性强，使用范围广，尤其适用于低温状态。
第三节氯化锂电阻湿度传感器
某些盐类放在空气中，其含湿量与空气的相对湿度有关；而含湿量大小又引起本身电阻的变化。因此可以通过这种传感器将空气相对湿度转换为其电阻值的测量。这种方法称为吸湿法湿度测量。
ABws
Pb
100%
根据θw、θs分别对应有确定的Pb、Pb,s 值，所以根据干、湿球温度计的读数差，即
可由上式确定被测空气的相对湿度。
一、普通干湿球温度计
它由两支相同的液体膨胀式温度计组成，一支为干球温度计，另一支为湿球温度计。干湿球温度计就是利用干湿球温度差及干球温度来测量空气相对湿度的。
P nP n 10 2 .1 0P 6 0 n 2 9 .16P 9 n
R n T4T 61
T 2.1 7 5 3 w
2. 相对湿度
相对湿度就是空气中水蒸汽分压力Pn 与同温度下饱和水蒸汽分压力Pb之比值。
Pn 100% Pb
Pb f(w) Pn Pb,s A(ws)B
f(w,s,v,B)
根据道尔顿定律，湿空气的压力应等于干空气的压力与水蒸汽的压力之和。
B = Pg+Pn 海平面的标准大气压为101 325Pa。

热工测量仪表课程设计

一、引言

热工测量仪表是热工过程中非常重要的设备，用于实时监

测和评估热量的变化和传递。热工测量仪表课程设计旨在帮助学生加深对热工测量仪表原理和应用的理解，培养学生的实际操作能力。本文档将介绍热工测量仪表课程设计的目标、内容、实验设备和步骤，以及评分标准。

二、课程设计目标

通过热工测量仪表课程设计，学生应达到以下目标：

1.了解热工测量仪表的基本原理和分类；

2.掌握常见热工测量仪表的使用方法；

3.能够设计并搭建简单的热工测量仪表系统；

4.培养学生的实验设计和数据处理能力；

5.培养学生的团队合作和沟通能力。

三、课程设计内容

热工测量仪表课程设计包括以下内容：

1.热工测量仪表的基本概念和原理；

2.热工测量仪表的分类和应用领域；

3.常见热工测量仪表的特点和使用方法；

4.热工测量仪表系统的设计与搭建；

5.实验数据采集和处理方法；

6.热工测量仪表的维护和故障排除。

四、实验设备和步骤

4.1 实验设备

本课程设计所需实验设备如下：

•温度传感器

•压力传感器

•流量计

•数据采集设备

•计算机

4.2 实验步骤

1.学生分组，每组3-4人；

2.选取适合的实验对象，例如热球管流量计；

3.进行实验前的准备工作，包括将传感器连接至数据采集设备，安装软件等；

4.设计实验方案，确定实验参数和测量点；

5.进行实验，记录实验数据；

6.对实验数据进行分析和处理，包括数据平滑、拟合等；

7.撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据分析和结论；

8.进行实验结果汇报和评议。

五、评分标准

热工测量仪表课程设计的评分标准如下：

热工仪表 PPT学习教案

智能化虚拟化网络化微型化软测量技术
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六、测量单位
比较
测量：被测量
基准量倍数（结果）
单位
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避免混乱 ---- 国际单位制（SI）： SI 基本单位：七个物理量单位 --- 相互独立长度质量时间电流热力学温度物质的量光量（m）（kg）（s）（A）（K）（mol）（cd）
检测技术在军事上的应用
美军研制的未来单兵作战武器---OICW
夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标。在发射20毫米高爆弹时，激光测距仪可将目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以便精确的设定引爆时间。
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一、检测技术的作用和地位
检测技术在国防领域的应用
Hale Waihona Puke Baidu
系统的校准曲线与选定的拟合直线的偏离程度称为
系统的线性度，又称为非线性误差。如图所示，用
Δymax表示校准曲线与拟合直线的最大偏差，用
yF.S.表示系统的满量程输出值（F.S.是full
scale的缩写），则线性度L可表示为 L ymax 100% yF.S.

《热工测量仪表》课程实验教学大纲

Thermal Measurement Instrument

课程总学时：34 实验学时：4

课程总学分：2

适用:本科四年制热能与动力工程专业

一、实验教学的目的与任务

通过本课程实验的学习，学生应熟悉工业生产过程中主要热工参数的检测理论和方法，在工程实践中能正确选择相适应的监测方法和组成适宜的检测系统，准确、及时地获取热工生产过程中的相关信息。

二、实验的基本要求

通过学习，学生能初步掌握信息提取、信息转换以及信息处理的理论和方法。

本课程涉及热力发电厂热工过程的主要参数，如温度、压力、流量、水位、炉烟成分的测量方法及测量仪表。热工过程中需要检测的参数相当多，本课程实验注重归纳共性的测量技术的基本理论和测量变换元件的物理方法和概念。通过典型参数测量示例，举一反三，使学生初步掌握热工测量及仪表的基本理论、基本技术和基本方法。

三、主要仪器设备

YL-2000传感器实验系统、计算机、压力校验台、弹簧管压力表、压力变送器

四、实验课程内容

热工测量及仪表概论、测量误差的分析与处理、温度测量概述、热电偶温度计、电阻温度计、显示仪表、接触测温方法的讨论、非接触测温方法和仪表、压力及差压测量、流体流量的测量方法、节流变压降流量计、汽包水位测量、炉烟分析等。

1、热电阻温度计校验

实验要求：

（1）深刻理解热热电现象、熟练掌握关于热电偶的基本定律；

（2）了解标准化与非标准化热电偶的定义，掌握标准化热电偶的性能和特点，熟悉普通型热电偶和铠装热电偶的构造、性能和特点；

（3）深刻理解和熟练掌握热电偶冷端温度补偿的意义和各种方法；

热工测量仪表基础知识培训课件

2.5、电磁式
优点：测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，不易阻塞；无压力损失；所测得的体积流量，实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率（只要在某阈值以上）变化明显的影响；与其他大部分流量仪表相比，前置直管段要求较低；测量范围度大，通常为20:1~50:1；口径范围比其他品种流量仪表宽，从几毫米到3m；可测正反双向流量，也可测脉动流量，只要脉动频率低于激磁频率很多；仪表输出本质上是线性的；易于选择与流体接触件的材料品种，可应用于腐蚀性流体。
热工测量仪表基础知识培训课件
一、温度测量仪表
目
二、流量测量仪表
录
三、料位测量仪表
四、压力测量仪表
2
第一讲 1990年国际温标（ITS-90）简介
• 一、温度单位 • 以绝对零度（0K）为最低温度，规定水的三相点
的温度为 273.16K，开定义为水三相点热力学温度的1/273.16。摄氏度为表示摄氏温度时代替开的一个专门名称。而水的三相点温度为0.01摄氏度。因此热力学温度T与人们惯用的摄氏温度t的关系是T＝t＋ 273.15。规定热力学温度的单位开（K)与摄氏温度的单位摄氏度（℃)完全相同。1K＝1℃。在表示温度差和温度间隔时，用K和用℃的数值相同。根据定义，摄氏度的大小等于开尔文，温差亦可以用摄氏度或开尔文来表示。国际温标ITS-90同时定义国际开尔文温度(符号为 T90)和国际摄氏温度(符号为t90)。

《热工测量及仪表》教学大纲

课程编码：RN0109

课程名称：热工测量及仪表

Thermal measurement and instrument

先修课程：电工学、电子电路、流体力学、概率统计

总学时：40（授课学时：32 实验学时：8 ）

一、课程的性质和任务

本课程是研究热能与动力工程中常用的温度、压力、流速、流量、液位、气体成分等物理量的测量技术的一门工程应用学科，为专业基础课，是热能与动力工程专业的主要技术课之一。通过对《热工测量及仪表》的学习，使学生初步掌握各种热工参数的测量方法和常用仪表的作用原理，了解各种测量方法和仪表使用时的特性，从而能在实际工作中知道如何正确地选择和使用测量仪表。

要求掌握热工参数的正确测量方法；掌握常用测量仪表的基本原理，主要性能，使用特点；要求能够合理选用、正确使用热工仪表。

二、课程教学内容的基本要求、重点和难点及学时分配

第1章概述（2学时）

基本内容：测量的意义和测量方法，热工仪表的组成，仪表内信号的传输过程，仪表的质量指标。

重点与难点：仪表的质量指标。

第2章测量误差和不确定度（4学时）

基本内容：测量误差的基本概念，随机误差的分布规律，直接测量值的误差分析及处理，间接测量值的误差分析及处理，粗大误差的检验与坏值的剔除，系统误差，误差的综合，不确定度。

重点与难点：正态分布；直接、间接测量误差分析及处理；粗大误差的检验与坏值的剔除。

第3章温度测量概述（2学时）

基本内容：国际温标，各种测温方法简介。

重点与难点：各种测温方法简介。

第4章热电偶和热电阻温度计（4学时）

《热工测量及仪表》习题

习题1

1.01 某1.5级测量范围为0~100kPa 的压力表，在50kPa ，80kPa ，100kPa 三点

处校验时，某示值绝对误差分别为-0.8kPa ，+1.2kPa ，+1.0kPa ，试问该表

是否合格？

1.02 有

2.5级，2.0级，1.5级三块测温仪表，对应得测量范围分别为-100~+5000C,

-50~+5500C,0~10000C ，现要测量5000C 的温度，要求其测量值的相对误差

不超过2.5%，问选用哪块表最合适？

1.03 请指出下列误差属于哪类误差？

a) 用一块普通万用表测量同一电压，重复测量十五次后所得结果的误差。

b) 观察者抄写记录时错写了数据造成的误差。

c) 在流量测量中，流体温度，压力偏离设计值造成的流量误差。 1.04 对某状态下的流体进行压力测量，得测量值如下：

n 1 2 3 4 5 6 7 8

P(kPa) 105.30 104.94 105.63 105.24 104.86 104.97 105.35 105.16

n 9 10 11 12 13 14 15

P(kPa) 105.71 105.70 104.36 105.21 105.19 105.21 105.32

试用统计学方法处理随机误差。

1.05 某测温仪表得准确度等级为1.0，绝对误差为±10C ，测量下限为负值(下限

的绝对值为测量范围的10%)，试确定该表的测量上限值与下限值及量程。

1.06 一块压力表(量程为0~250kPa)经标准压力校正，得：

标准压力上形程下行程上行程下行程