《热工仪表及测量技术》 1PPT课件

传感器
被测量
变换器
显示装置
测量值
传输通道
二、测量环节的功能
1、传感器（敏感元件）
它是测量系统直接与被测对象发生联系的部分。 理想敏感元件应满足的要求：
敏感元件输入与输出之间应该有稳定的单值函数关 系。
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。
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。
热工仪表及测量技术
第一章 测量的基本知识
第一节 测量的意义和测量方法
一、测量的意义
1．测量的意义： 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 被测量的值，获得对于客观事物的定量的概念和 内在规律的认识。
测量技术可分为若干分支，如力学测量、 电学测量、热工测量等。
热工测量是指温度、湿度、压力、流量、 烟气成分等参数的测量。
2．应用方面
（1）过程监测：对过程参数的监测。 （2）过程控制：为生产过程的自动控制提 供依据。
（3）试验分析与系统辨识：解决科学上 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 析，是测量技术的一个典型应用。
对于绝对误差，应注意下面几个特点：
绝对误差是有单位的量，其单位与测定 值和实际值相同。
绝对误差是有符号的量，其符号表示出 测定值与实际值的大小关系。
测定值与被测量实际值之间的偏离程度 和方向通过绝对误差来体现。
示值的绝对误差与约定值之比值称为相对误差， 其为无量纲数，以百分数表示。
100%
m 一般约定值m有如下几种取法：
m取测量仪表的指示值x时，γ称为标称相对误差；
m取测量的实际值X时，γ称为实际相对误差；
m取仪表的满刻度值时，γ称为引用相对误差。
对于相同的被测量，用绝对误差评定其测 量精度的高低。但对于不同的被测量，则 应采用相对误差来评定。
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。
4、方法误差
➢ 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 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。
➢ 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。
三、测量误差的分类
1．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。
它是仪表各环节间输入、输出信号的连接部分。 分为电线、光导纤维和管路等。
第三节 测量误差与测量精度
一、测量误差的概念
测定值与被测量真值之差称为测量的绝对误差， 或简称测量误差。 δ= x －X0 式中， δ—— 测量误差； x —— 测定值（例如仪表指示值）； X0—— 被测量的真值。
真值一般无法得到，所以用实际值X代替X0。
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 会得到完全相同的测量值。
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，这就意味着测量值并不 能完全准确的反映被测参数的真值。
例1.1：
二、测量误差的来源
1、仪器误差
➢ 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、 机械部件磨损、疲劳等因素而使测量仪 器设备带有的误差。
2、变换器（变送器）
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置易于接收的部 件。
对变换器的要求：性能稳定，精确度高，使信 息损失最小。
3、显示装置
它是测量系统直接与观测者发生联系的部分 显示装置的基本形式：
模拟式显示元件 数字式显示元件 屏幕式显示元件
4、传输通道
➢ 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 量仪器。
2、人身误差
➢ 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 象与结果判断不准确而造成的误差。
➢ 减少人身误差的途径
3、影响误差
➢ 它是指各种环境因素与要求条件不一致 而造成的误差。
➢ 主要的影响因素是环境温度、电源电压 和电磁干扰等。
二、测量方法
测量的定义：就是用实验的方法，把被测 量与同性质的标准量进行比较，确定两者 的比值，从而得到被测量的量值。
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。
进行比较所用的方法和仪表必须经过验证。
测量的基本方程式：
X = aU
式中， X —— 被测量； U —— 标准量（即选用的测量单位）； a —— 被测量与标准量的数字比值。
（3）组合测量法：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值，这类测量称为组合测量。
问以下测量过程使用了哪种测量方法？
➢ 通过公式 W UI测量功率
➢ 用铂电阻温度计测量温度，电阻值与温度
恒值误差 变值误差：累进性、周期性、按复杂规律变化
累进性 恒值
按复杂规律变化 周期性
系统误差的特征
2．随机误差
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 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，这类误差称为随 机误差。

测量方法就是实现被测量与标准量比较的方法。
测量方法的分类（按测量结果产生的方式分）：
（1）直接测量法：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，从而直接求得 被测量数值的测量方法。
（2）间接测量法：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关 系进行计算，从而求得被测量数值的方法。
的关系是 Rt R0(1atbt2)
➢ 用水银温度计测量介质温度
测量方法的其它分类方式：
按不同的测量条件分：等精度测量与非等精 度测量
按被测量在测量过程中的状态不同分：静态 测量与动态测量
第二节 测量系统的组成及其功能
一、测量系统的组成
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。