12年热工测量仪表作业参考答案

热工测量仪表第一次作业一.名词解释1.测量:人们借助专门工具,通过试验和对试验数据的分析计算,将被测量X0以测量单位U倍数µ显示出来的过程,即X0＝µU。

2.热工测量: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的测量,如测量流量,液位震动,位移,转速和烟气成分等。

3标准量：即U ，测量单位。

U必须是国际或国家公认的，理论约定的，必须是稳定的可以计量的传递。

4.环节：在信号传输过程中，仪表中每一次信号转换和传输可作为一个环节。

5.传递函数：静态下每个环节的输出与输入之比，称为该环节的传递函数。

6.可靠性：作为仪表的质量指标之一，是过程检验仪表的基本要求，目前常用有效性表示。

7.精密度：对同一被测量进行多次测量所得测量值重复一致的程度，或者说测定值分布的密集度。

准确度：对同一被测量进行多次测量，测定值偏移被测量真值的程度。

精确度或者精度：精密度与准确度的综合指标。

8.绝对误差：仪表的指示值与实际值的差值。

9.基本误差：在规定的工作条件下，仪表量程范围内各示值误差中的绝对值最大者称为仪表的基本误差。

10.仪表精度：仪表在测量过程中所能达到的精确程度。

11.准确度等级：仪表最大引用误差表示的允许误差r yu去掉百分号后余下的数字称为该仪表的准确度等级。

12.线性度：对于理论上具有线性“输入—输出”特性曲线的仪表，由于各种原因，实际特性曲线往往偏离线性关系，它们之间最大偏差的绝对值与量程之比的百分数，称之为线性度。

13.回差：输入量上升和下降时，同一输入量相应的两输出量平均值之间的最大差值与量程之比的百分数称为仪表的回差。

14.重复性：同一工况下，多次按同一方向输入信号作全量程变化时，对应于同一输入信号值，仪表输入值的一致程度称为重复性。

15.分辨率：引起仪表示值可察觉的最小变动所需的输入信号的变化，称为仪表的分辨率。

16.灵敏度：仪表在到达稳态后，输出增量与输入增量之比，称为仪表的灵敏度。

17.粗大误差：明显歪曲了测量结果，使该次测量失效的误差称为粗大误差。

18.系统误差：在同一条件下，多次测量同一被测量，绝对值和符号保持不变或按某种确定规律变化的误差称为系统误差。

19.随机误差：在相同条件下，多次测量同一被测量时，绝对值和符号不可预知地变化着的误差称为随机误差。

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。

热工测量仪表第二次作业一，名词解释：1、随即误差传递公式：yσ=221xi m i ix f σ∑=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ ，yσ为间接测量的标准误差和函数对该直接测量值的偏导数乘积的平方和的平方根2、拉依达准则：对于大量重复测量值，如果其中某一测量值残差υi 的绝对值大于该测量列的标准偏差的3倍，那么可认为该测量值存在粗大误差，也就是说i v =3i x x σ-〉3、格拉布斯准则：将重复测量值按大小顺序重新排列，12n x x x ≤≤≤L ,用下式计算首尾测量值的格拉布斯准则数Ti=i i x x v ss-=,然后根据子样容量n和所选取的判断显著性水平α,查得T(n, α),若Ti>=T(n, α),则可认为xi 为坏值,应剔除,每次只能剔除一个测量值。

若T1和Tn 都大于或等于T （n ，a ），则应先剔除两者中较大者，再重新计算算术平均值和标准误差估计值S ，这时子样容量只有（n-1），再行判断，直至余下的测量值中再未发现坏值。

4、恒值系统误差：对同一被测量进行多次测量，误差的大小和符号保持恒定的系统误差。

5、变值系统误差：测量值中按某种确定规律变化的误差，有：累积系统误差，周期性系统误差，复杂变化的系统误差。

6、微小误差的取舍原则：若某个局部误差小于间接测量值标准误差的1/3，则该局部误差是微小误差，可以忽略。

7、马尔科夫准则：按测量先后顺序排列测量值，用前一半测量值残差之和减去后一半测量值残差之和。

若差值显著地异于零，则认为测量列含有累积系统误差。

实际上，当测量次数n 很大时，只要差值不等于零，一般可认为测量列含有累积系统误差。

但当n 不太大时，一般认为只有当差值大于测量列中的最大残差时，才能判定为测量列中含有累积系统误差。

8、阿贝准则：按测量先后顺序排列测量值，求出测量列标准误差估计值s ，计算统计量111n ii i c v v-+==∑,若2c ≥，则可认为该测量列中含有周期性系统误差。

二，计算题1，答：2.5级的仪表的最大测量值为500o C ，恰好是现在要测量的温度，为了保护仪表在测量过程中能安全工作，因此不采用此仪表。

2.0级和1.5级都在其量程只内，因此可以采用。

2.0级允许的最大绝对误差为 2.0max δ=2.0%⨯（550+50）=12oC 1.5级允许的最大绝对误差为 1.5max δ=1.5%⨯（1000-0）=15oC而要求的测量值的相对误差不能超过2.5%，所以最大允许的绝对误差为δ允许max =500⨯2.5%=12.5oC由于 2.0max δ<δ允许max ，所以选用2.0级的测量范围为-50~550oC 的仪表。

2，答：压力的平均值为：1511105.2115i a i p p kp -===∑ 压力的均方根误差为：0.3467a S kp == 均方根误差σ用µσ来估计，取σ=µσ=0.3467,子样平均值的分布函数为：();,;;x N x N x N x μσμμ⎛⎛== ⎝⎝对于取定的置信概率p=95%,查表z=1.96，故λ=z x σ=1.96⨯=0.1755 测量结果可以表示为：P=105.21±0.1755(kpa)3，答：解：量程：0～250kp a 变差（回差）=P ∆max 量程=2100%0.8%250⨯= 线性度=max L ∆量程=8100% 3.2%250⨯= 重复性：3250=1.2% 精度：8100% 3.2%250⨯= 即3.5级4，答：()()()2020120610.0043520 6.36t R R t α=+-=⨯+⨯-=Ω⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦ 求电阻值标准误差，先求函数对各直接测量量的偏导数 所以：()()202012010.0043520 1.06tR t R α∂=+-=+⨯-=⎡⎤⎣⎦∂ ()2002061590tR t α∂=+-=⨯=⎡⎤⎣⎦∂202060.0040.024tR R tα∂==⨯=∂ 再求各直接测量量的标准误差为 200.018R σ=±Ω 200.00004()o c ασ=± 1o t c σ=± 所以可以有：tRσ==0.03（Ω）所以t R 可以表示为： 6.360.03()t R =±Ω （P=68.3%）第三次作业1.计示压力（表压力）：工程上所用的压力计的指示值，即压力计的读数是被测绝对压力与当地大气压力之差表压力=绝对压力-大气压力2.绝对压力：绝对压力=表压力＋大气压力3.相对压力：以某一绝对压力作为参照，与其相比得到的压差。

4.正压：通常称高于大气压力的表压力为正压力5.负压：低于大气压力的表压力称为负压6.真空：负压的绝对值称为真空7.弹性特性：弹性元件在负荷（压力、力或力矩）的作用下，产生相应的变形（位移或转角），此变形与负荷之间的关系称为弹性元件的弹性特性，可以用下式表示：()s f p = or ()s f F = or ()s f M =式中 s-------弹性元件的位移ϕ-----弹性元件的转角P,F,M-----分别为作用在弹性元件上的压力、力与力矩8.刚度与灵敏度：使弹性元件产生变形所需要的负荷，称为弹性元件的刚度，用符号K 表示反之，在单位负荷作用下产生的变形，称为弹性元件的灵敏度，用符号S 表示，两者互为倒数K=1S9.弹性滞后和弹性后效弹性元件在其变形范围内，加负荷与减负荷时表现的弹性特性不相重合的现象，称为弹性滞后，因此而产生的误差称为滞后误差用符号V 表示当负荷停止或完成卸负荷后，弹性元件不是立刻完成相应的变形，而是在一段时间内继续变形，这种现象称为弹性后效。

10.液柱式压力计的误差及其改善途径？ 答：1 环境温度变化的影响——当环境温度偏离规定温度时，封液密度、标尺长度都会发生变化。

对于一般工业测量，主要考虑温度变化引起的封液密度变化对压力测量的影响，而精密测量时还需要对标尺长度变化的影响进行修正。

2 重力加速度变化的影响仪器使用地点的重力加速度g ϕ由下式计算：()()10.00265cos 212/N g g H R ϕϕ-⎡⎤⎣⎦=+式中 H ，ϕ——使用地点海拔高度（m ）和纬度（o ）；N g ——9.806652/m s ，标准重力加速度；R ——6356766m ，地球的公称半径（纬度45o海平面处）。

/N N h h g g ϕϕ=式中 N h ——标准地点封液液柱高度；h ϕ——测量地点封液液柱高度3 毛细现象造成的误差——加大管径4 刻度、读数、安装等方面的误差——读数时，根据封液的特性，眼睛应与封液弯月面的最高点或最低点持平，并沿切线方向读数，U 型管压力计和单管压力计量都要求垂直安装。

11.弹性压力计的误差及其改善途径？答，弹性压力计存在迟滞误差，弹性后效误差，间隙误差，摩擦误差，温度误差。

（1）采用无迟滞误差或迟滞误差极小的“全弹性”材料和温度误差很小的“恒弹性”材料制造弹性元件。

（2）采用新的转换技术，减少或取消中间传动机构，以减少间隙误差和摩擦误差。

（3）限制弹性元件的位移量，采用无摩擦的弹性支撑或磁悬浮支撑（4）采用合适的制造工艺，使材料的优良性得到充分的发挥。

12.比较几种液柱式压力计和弹性压力计的测量范围？ 答：液柱式压力计：斜管式微压计的使用范围一般为1002500Pa :弹性压力计：1）弹簧管压力计测量范围从真空到910Pa 。