热工测量的基本知识共62页
热工测量基本知识
一、管道流体温度测量（续1 一、管道流体温度测量（续1）
（由于保护套管或测温管的直径不大，可假定 由于保护套管或测温管的直径不大， 感受件和其外面的保护套管或测温管的温度一 t1 如管道中流过的介质是气 致的， 流过的介质是气（ 致的，都是 。）如管道中流过的介质是气（汽） 测温管附近无低温的冷壁， 体，测温管附近无低温的冷壁，管道外又敷有 绝热层，即管道内壁温度较高， 绝热层，即管道内壁温度较高，且介质的温度 tg 不太高时， 不太高时，测温管对管子内壁的辐射散热影响 可以忽略。如果管道中介质为液体， 可以忽略。如果管道中介质为液体，则测温管 对管内壁不会有辐射散热。在以上情况下， 对管内壁不会有辐射散热。在以上情况下，根 据传热学的原理， 据传热学的原理，
一、管道流体温度测量（续2 一、管道流体温度测量（续2）
可以得到导热误差的关系式为： 可以得到导热误差的关系式为：
t1 − t g =
t g − t3
b1 ch ( b1 L1 ) 1 + th ( b1 L1 ) cth ( b2 L2 ) b2
..........(6 − 1)
热工测量仪表
——接触测温及误差讨论 ——接触测温及误差讨论
引言
接触式测温： 接触式测温：测温时仪表的感温元件必须与被 测介质直接接触， 测介质直接接触，此时仪表指示的温度是测温 元件本身的温度， 元件本身的温度，与被测介质的真实温度有差 别。 本章的任务： 本章的任务：研究这种差别的大小及其减小的 方法。 方法。
一、管道流体温度测量（续4 一、管道流体温度测量（续4）
5）增加 U / F 使1/ d 增加，可以 增加，
1 1
使误差减小。 使误差减小。因为
热工测量及仪表基本知识 重点
热工测量●热工测量：是指压力、温度等热力状态参数的测量，通常还包括一些与热力生产过程密切相关的参数测量，如测量流量、液位、振动、位移、转速和烟气成分等。
●测量方法：按测量结果获取方式：直接、间接测量法；按被测量与测量单位的比较方式：偏差、微差、零差测量法；按被测量过程中状态分：静态、动态测量法。
●热工仪表组成：感受件，传送件，显示件。
●仪表的质量指标：准确度、线性度、回差、重复性误差、分辨率、灵敏度、漂移。
●热力学温标所确定的温度数值称为热力学温度也称绝对温度，用符号T表示。
单位为开尔文，用K表示。
●测量方法分类：接触式测温方法：膨胀式液体和固体温度计、压力式温度计、热电偶温度计和热电阻温度计、热敏电阻温度计。
非接触式测温方法：光学高温计，光电高温计、辐射温度计和比色温度计。
温度测量部分接触式测温（1）热电偶温度计①标准化热电偶：工艺上比较成熟，能批量生产、性能稳定、应用广泛，具有统一分度表并已列入国际和国家标准文件中的热电偶。
②非标准化的热电偶：进一步扩展高温和低温的测量范围；但还没有统一的分度表，使用前需个别标定。
●热电偶温度计：由热电偶、电测仪表和连接导线组成。
标准化热电偶-200~1600℃；非标准化热电偶-270~2800℃。
①测温范围广，可以在1K至2800℃的范围内使用；②精度高；③性能稳定；④结构简单；⑤动态特性好；⑥由温度转换的电信号便于处理和远传。
·8种标准化热电偶：S型、R型、B型、K型、N型、E型、T型、J型·四类非标准化热电偶：贵金属、贵—廉金属混合式、难熔金属、非金属●热电偶测温原理：热电效应：两种不同成分的导体（或半导体）A和B的两端分别焊接或绞接在一起，形成一个闭合回路，如果两个接点的温度不同，则回路中将产生一个电动势，称之为热电势，这种效应称为热电效应。
●热电偶的基本定律：均质导体定律、中间导体定律、连接温度（中间温度）定律。
①均质导体定律：由一种均质导体所组成的闭和回路，不论导体的截面积如何及导体各处温度分布如何，都不能产生热电势。
热工测量及仪表基础知识
测量环境
现有的测量仪表
四、测量单位：
基本单位
SI单位：国际单位制的基础 （Système International d’Unités） 辅助单位
国际单位制
SI词头
导出单位 由SI单位加SI词头构成。
SI单位的十进倍数和分数单位：
分析测量误差的意义
正确认识误差的性质，分析误差产生的原因。 从根本上，消除或减小误差 正确处理测量和实验数据，合理计算所得结果。 通过计算得到更接近真值的数据
3.测量误差的分类：根据测量误差的性质或出现的特征规律
（1）系统误差（system error）：相同测量条件（相同观测者，
相同测量器具，相同环境条件）下，多次重复测量同一被测量时， 误差的绝对值和符号基本保持不变，或在条件变化时按某种一定
的规律变化的误差。
-系统误差的分类和特征 恒值系统误差：大小和符号都不改变的系统误差。 变值系统误差：按照一定规律变化的系统误差。可以分为累进 性系统误差、周期性系统误差。
热工测量及仪表
measurement instruments in heat engineering and system maintaining
长沙理工大学能动学院 2017.8
学习目的和要求
1.了解常用热工参数测量的基本方法和基本原理。
2.掌握典型热工测量仪表的基本原理、基本结构、
使用方法和安装方法。
• 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。
电厂热工基础知识
电厂热工基础知识１、什么叫测量？测量就是通过实验的方法，把被测量与其所采用的单位标准量进行比较，求出其数值的过程。
２、什么叫测量仪表？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。
３、什么是测量结果的真实值？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。
４、什么叫测量误差？测量误差：测量结果与测量真实值之存在的差值，通常称为测量误差。
测量误差有大小，正负和单位。
５、什么叫示值绝对误差？仪表的指示值与被测量的真实值之间的代数差，称为示值绝对误差。
６、什么叫示值的相对误差？示值的绝对误差与被测量的实际值之比称为示值的相对误差。
７、什么叫示值的引用误差？示值的绝对误差与该仪表的量程上限或量程围之比，称为示值的引用误差，以百分数表示。
８、什么叫仪表的基本误差？在规定的技术条件下，将仪表的示值和标准表的示值相比较，在被测量平稳增加和减少的过程中，在仪表全量程取得的诸示值的引用误差中的最大者，称为仪表的基本误差。
９、什么叫系统误差？在相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和符号保持恒定，或按照一定规律变化，这种误差称为系统误差。
一般可以通过实验或分析的方法查明其变化的规律及产生的原因，并能在确定数值大小和方向后，对测量结果进行修正。
１０、什么叫偶然误差？在相同条件下多次测量同一量时，误差的大小、符号均无规律，也不能事前估计，这类误差叫偶然误差。
１１、什么叫粗大误差？明显地歪曲了测量结果的误差称为粗大误差，简称粗差。
１２、什么叫仪表的灵敏度？灵敏度是仪表对被测量的反应能力，通常定义为输入变化引起输出变化*L对输入变化*X之比值。
它是衡量仪表质量的重要指标之一，仪表的灵敏度高，则示值的位数可以增加，但应注意灵敏度与其允许误差要相适应，过多的位数是不能提高测量精度的。
１３、什么是仪表的分辨力？仪表的分辨力也叫鉴别力，表明仪表响应输入量微小变化的能力。
02热工测试基础知识(热工测试技术)-修改版
热电偶测温系统框图形式
被测 温度T
热电偶温度 计 放大器 记录 仪器
热电偶测温系统框图
T 热电偶温 度计 E 热电势E (输出量）
被测温度 (输入量）
热电偶温度计环节 T
Te 1 Q 2 Te 3 E
热电偶测温系统框图
1环节：表示的是被测物体与热电偶热端之间，由于温差的原因，所引起的 热交换过程，其方程： 1 （2-6） Q (T T ) 式中：Q——被测物体与热电偶之间的热流量 R——被测物体与热电偶之间的传热热阻 2环节：被测物体向热电偶传送热流量Q，引起热端温度的变化
f ( ) A2 ( ) B 2 ( )
B( ) ( ) arctan A( )
3.随机信号
随机信号是连续信号，但又没有一定周 期，不能预测也不能用少数几个参数来 表现其特征。因此，随机函数既不能用 时间函数表示，也不能用有限的参数来 全面说明，随机信号只能用其统计特性 来描述它。
静态特性
（二）测量仪器的重复性
在相同测量条件下，重复测量同一个被测量时测量 仪器示值的一致程度。 重复性可以用示值的分散性来定量表示。要求仪器 示值分散在允许的范围内。 重复性是测量仪器的重要指标，反映了仪器工作的 可信度和有效性。
静态特性
（三）灵敏度
系统输出信号的变化相对于输入信号变化的比值， 反映了仪器对输入量变化的反应能力，是一个基本参 数。 k =dy/dx=f’(x)
输入量 x（t） 系统或环节 H （t ） H （s ） 输出量 y（t）
测量就是把被测的物理量x（t） ，用仪器及装置组 成的测量系统，进行检出和变换，使之成为人们能感 知的量y（t）。 这里对测量系统而言，x（t） 为输入量，示值y（t） 为输出量。为保证测量结果是正确的，要求测量者对 所使用的测量系统，输入和输入间具有怎样的关系， 即测量系统的特性如何，要考察h（t）即系统的传输 或转换特性。
电厂热工测量热控基础知识及名词解释
变送器的作用是将测量元件测出的被控量变换成控制器所需要的信号类型。
12、比例调节器作用的优点是什么？
比例调节器作用的优点是反应速度快，调节作用能立即见效，即当有偏差信号输入时，调节器的输出立即与偏差成比例的变化，较快的克服干扰所引起的被调参数的波动。输出的偏差信号越大，输出的调节作用越强，这是比例调节器的一个显著特点。
15、简述三冲量给水调节系统的信号来源
在三冲量给水调节系统中，调节器接受三个输入信号：主信号汽包水位H，前馈信号蒸汽流量D，和反馈信号给水流量W。其中，蒸汽流量和给水流量是引起汽包水位变化的主要原因，当引起汽包水位变化的扰动一经发生，调节系统立即动作，能即使有效的控制水位的变化。
16、 级控制系统的调节器选择的一般原则是什么？
13、在电动PID调节中，偏差检测电路的作用是什么？
偏差检测电路的作用是将输入信号与给定信号进行比较，并将比较后的偏差信号送到调制式放大器的输入端
14、简述PID调节系统的过度过程。
当干扰出现时，微分调节立即动作，同时，比例调节也起克服作用，使偏差的幅度减小，接着积分开始起作用，该系D调节写只经过短暂的衰减震荡后，偏差即被消除，进入新的稳定状态。
（1）副回路应包围强扰动引入处
（2）副回路要尽可能将大时间常数的对象部分包围。
（3）主副调节器要选择不同调节规律的调节器。
17、为什么不能单独使用微分调节？
单纯的微分调节器的输出只能反映偏差信号的速度，不能反应偏差大小，调节的结果不能消除静差，因此不能单独的使用微分调节器，而总要和比例或积分规律结合起来使用。
18、在给水控制中，哪个是主信号，哪个是副信号，哪个要反接？
汽包液位是主信号，给水流量和蒸汽流量是副信号，蒸汽流量要反接。
热工测量的基本知识
2.系统误差
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，或按一定的规律变化，这类误 差称为系统误差。
系统误差的特征是它确定的规律性
恒值误差a 变值误差： 累进性b、 周期性c、 按复杂规律变化d
（2）补偿法
补偿法更适宜在生产过程中加以应用， 以利于在线运行。
1.3.4 随机误差的处理
1．当重复测量的次数足够多时 许多随机误差服从正态分布规律。下面
通过对一组实测数据来研究一下服从正 态分布规律的随机误差的特点。
例如，用数字毫秒计测量一脉冲信号的周期，对 100次测量数据（列于表１中）按统计方法作统 计直方图。
热工测量的基本知识
1.1 热工测量概述
著名科学家门捷列夫 ５月２０日 有一句名言：“没有 “世界计量日” 测量，就没有科学。”
1.2 热工测量的重要意义
热工测量是指在热工过程中对各种热工 参数，如温度、压力、流量、物位等的 测量。
热工测量仪表 保证电厂运行的安全性和经济性
1.2 测量的概念和测量方法
度的高低。但对于不同的被测量，则应采用相 对误差来评定。
3.折合误差（引用误差）
x x0 100%
A max A min
1.3.2 测量误差的分类
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。
三类误差：系统误差、随机误差、粗大 误差。
1．疏忽误差（粗大误差）
1.2.1 测量的定义
利用测量工具 实验的方法 使测量结果有意义的要求：
用来进行比较的标准量应该是国际上或国家 所公认的，且性能稳定。
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•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
第一章 热工测量的基本知识
δ2 f (δ )dδ = ∫ exp − 2σ 2 dδ σ 2π a
b
1
如果把区间改成均方根误差的倍数，即求误差 出现在区间[-zσ,+zσ]内的概率：
δ2 Φ[z ] = p{− zσ ≤ δ ≤ + zσ } = ∫ f (δ )dδ = ∫ exp − 2σ 2 dδ σ 2π − zσ − zσ 1
折合误差(仪表的引用误差）：
yy =
δ
A
×100%
± δ max A
用折合和误差的形式表示的仪表的基本误差）：
y y max =
附加误差：
×100%
（3）仪表的准确度等级（精度等级） 允许误差（基本误差限） 精度等级
作业
1、某测温仪表的准确度等级为1.0级，绝对误差为±1℃， 测量下限为负值（下限的绝对值为测量范围的10 ％），试确定该表的上限、下限值及量程。 2、用测量范围为－50～＋150kPa的压力表测量140kPa压 力时，仪表示值为＋142kPa，求该示值的绝对误差、 实际相对误差、标称相对误差和引用误差。 3、现有2.5级、2.0级、1.5级三块测温仪表，对应的测 量范围分别为–100～＋500℃、-50～＋550℃、0～ 1000℃，现要测量500℃的温度，其测量值的相对误 差不超过2.5％，问选用哪块表最合适？
0.68269
0.72867
0.76986
0.80640
0.83849
0.86639
பைடு நூலகம்
0.89040
0.91087
0.92814
0.94257
2
0.95450
0.96427
0.97219
热工测量的基础知识
感受部件也称为一次仪表，它是测量仪表的感受部分并直接与被测对象 相联系（但不一定直接接触）。它的作用是感受被测参数的大小和变化，
并且必须随着被测参数的变化产生一个相应的信号输出到传输变换部件。
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任务２ 热工测量仪表的组成及分类
仪表能否快速、准确地反映被测参数的大小，很大程度上取决于感受部 件。对感受部件的具体要求是： （１）输出信号与被测参数的变化之间呈单值函数关系，并有较高的灵
显示部件也称二次仪表，其作用是接收传输变换部件送来的信号并将其 转换为测量人员可以辨识的信号。
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任务２ 热工测量仪表的组成及分类
一、测量仪表的组成
热力发电厂中的热工参数，多数不能直接测量，一般都是借助于一些物 质的物理、化学性质的关联性把测量参数转变为其他便于测量的相关量，
以间接得出被测参数的数值。因此，各种测量仪表尽管工作原理、结构 外形等有所不同，但从其各部分结构的功能和作用上看，基本都由三部 分组成，即感受部件、传输变换部件及显示部件，如图１－１所示。
项目一 热工测量的基础知识
1 任务１ 测量的定义及方法 2 任务２ 热工测量仪表的组成及分类 3 任务３ 测量误差及种类 4 任务４ 仪表的质量指标及校验
返回
任务１ 测量的定义及方法
一、测量的定义
所谓测量，就是利用一定的测量工具，通过实验的方法将被测量与同性 质的标准量（即测量单位） 进行比较，以确定被测量是标准量的多少倍
热工测量及仪表基础知识精编版
（1）模拟式测量法
特点： 仪表结构简单，价格低廉，便于直观表示被测量变化的方向，读数容易 产生误差。
（2）数字式测量法
特点： 仪表结构复杂，测量速度高，精度好，读数直观，复现性好，功能多。
（3）屏幕式测量法
特点： 仪表能显示复杂的图形和曲线，显示直观，设备投资和技术要求高。
4.测量误差的表示方法
• 绝对误差（）：仪器显示的数值 与x 被测参数真
实值 之x间0 的代数差值。（absolute error）
x x0
修正值（C）： C x0 x
4.测量误差的表示方法（续）
• 相对误差（ ）（relative error）：测量的绝对误差与约定值之比
的百分数。
由SI单位加SI词头构成。
分析测量误差的意义
正确认识误差的性质，分析误差产生的原因。 从根本上，消除或减小误差
正确处理测量和实验数据，合理计算所得结果。 通过计算得到更接近真值的数据
正确组织实验过程，合理设计、选用仪表或测量方法。 根据目标确定最佳测量系统
五、测量误差：通过测量仪表测量得到的结果减去被测参
（2）非接触式测量：测量过程中，仪表的任何部分都不必与被测 对象进行机械接触就能得到测量结果的测量方法。
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。
系统误差的分类
- 产生原因：由于测量仪表本身不够完善、仪表持久使用 发生的人为原因或者测量时外界环境条件发生较大变化等 原因产生的。
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16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
热工测量的基本知识
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——