第一篇 第一讲 热工测量系统的组成及仪表的质量指标
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1测量误差和仪表的质量指标
第一章：测量误差和仪表的质量指标第一节：测量及测量误差一、测量所谓测量，就是为确定被测量的量值而进行的一系列工作。
一般来讲，为了得到一个被测量的量值，必须用同性质的标准量与被测量进行比较，以确定被测量是标准量的多少倍。
这里，标准量即为该物理量的单位，且此单位为国家法定计量单位。
当进行测量时，首先要确定测量单位，其次要选用适当的测量方法和测量仪表，最后还应估计测量结果的误差。
二、测量误差测量误差是指由测量所得被测量的量值与被测量的真值之间的误差。
它反映了测量质量得好坏。
一个测量结果，只有知道它得测量误差的大小或能指明误差范围时，这种结果才有意义。
为了得到误差的大小，首先必须确定真值。
（一）、真值在所有的测量中，无论时直接测量和间接测量，最根本的目的都是为了求得某一物理量得真值。
但严格地讲，任何物理量得真值是无法测定的，我们能得到的只是被测物理量的近似值。
所谓真值，就是一个量在被观测时，该量本身所具有的真实大小。
这是一个理想的概念，之所以真值无法测定，是因为测量时提供的条件、测量人员的素质、测量方法和测量器具等总不能完全理想的缘故。
为了使“真值”这个理想的概念用于实际的测量工作中，引入“约定真值”的概念。
它是为实际使用的目的所采用接近真值因而可以代替真值的值。
约定真值与真值之差可以认为忽略不计。
具体地说，工程上是上一级标准仪器的量值（或精确度等级较高的仪表的指示值）加上修正值作为约定真值来检定精确度等级较低的仪表的。
（二）平均值为了使真值变为实现测量的可能，在科学实验中，常把观测次数为无限多时，在无系统误差的情况下，求得得平均值作为真值。
而我们的观测次数都是有限的，故用有限的次数求得的平均值，只能是近似真值。
常用的几种平均值分述如下：1、算术平均值一个量的n个测得值得代数和除以n而得的商叫算术平均值。
可用下式表示：X0=(X1+X2+…………+Xn)／n2、均方根平均值均方根平均值δ可用下式表示：δ=√（X12+X22+……+X n2）/n三、误差分类测量误差按其性质和特点可分为系统误差、随机误差和疏忽误差。
火电厂热工基础培训课件讲义
第一章 绪 论
3、仪表的灵敏度、线性度、回差及分辨率（1）灵敏度 仪表的灵敏度是指其输出信号的变化 值与对应的输人信号变化值的比值。用数学形式表示，在某一点处仪表的灵敏度为
式中 S——在某一点处仪表的灵敏度； φ——仪表的输出信号； x—一仪表的输入信号。
S
=
lim
= d
x0 x
dx
第一章 绪 论
火电厂热工知识培训讲义
2020/7/12
第一章 绪 论
第一章 绪 论
第一章 绪 论
第一章 测量技术的基本知识
• 测量与误差 • 仪表的组成与分类 • 仪表的质量指标
第一章 绪 论
第一节 测量与误差
一、测量与误差 测量是利用某种工具并以实验或计算的方法获取被测参数数值的过程。具体说，是指被
测参数与预先确定的被测参数的“单位”进行比较，并获取比值的过程。
（1）接触电势:
接e触A电B势的(t大)小可=用下式K表Te示： ln
N A (t ) N B (t )
（2）示值比较检定法
这种方法是用标准表对被检定仪表进行检定。被检表和标准表同时测同一被测量，把标 准表的示值当成真值（约定真值），比较二者的示值以确定被检仪表有 关性能指标，这就是示值比较检定法。为保证检定工作的质量，一是要求标准表的
第二章 温度测量
第二章 温度测量
第二章 温度测量
第一节 热电偶测温 一、热电偶的测温原理
测量的基本公式如下：x = αUx 式中 x——被测参数（被测量) Ux——测量单位；
α——测量获得的比值，又称为测量值。
αUx是测量的结果。考虑到测量过程一般有误差存在，实际的关系式应该是 x ≈ αUx 测量过程有三要素：一是测量单位 ；二是测量方法 ；三是测量工具。
热工测量与实验技术 第一篇 第一章
折合形式的基本误差： ∆B = ±0.32/(6.0-0)*100%=±5.3%＞ 0.32/(6.0-0)*100%=±5.3%＞ ±1.5％ 1.5％ 无论相对形式、绝对形式基本误差均已超 过允许误差。
（3）仪表变差应在7组上下行程读数差中 ）仪表变差应在7 选最大者，即 δh = 5.06-4.85=0.21MPa＞±0.09MPa 5.06-4.85=0.21MPa＞ 或者有 ∆h = 0.21/(6.0-0)*100% 0.21/(6.0∆h =±3.5%＞±1.5％ =±3.5%＞ 1.5％ 皆已超差。
解：n 15， 解：n＝15，x1＝20.00（最小值），x15＝ 20.00（最小值），x 20.59（最大值），x=1/15Σx 20.400， 20.59（最大值），x=1/15Σxi= 20.400， σn-1＝0.1201 T1＝3.330 T15＝l.581 设取α 0.05，由表得T 15，0.05） 设取α＝0.05，由表得T（15，0.05） =2.409，由于T =2.409，由于T1＞T（15，0.05），故测量 15，0.05），故测量 值x1＝20.00为坏值，剔除之。 20.00为坏值，剔除之。
（4）因仪表输出量为指针偏转角270°， ）因仪表输出量为指针偏转角270° 最大输入量为6.0MPa故该表灵敏度取比值 最大输入量为6.0MPa故该表灵敏度取比值 270°/6.0MPa＝45°/MPa。 270°/6.0MPa＝45°/MPa。 （5）该表因超差不合格。
§1-2 测量误差的分类及其处理 在测量中测量误差的存在是不可避免的。无论所 采取的测量方法多么完善，仪表多么精确，操作 者多么细心和认真，由于人的认识水准及科学技 术水准的不足、不完善，人们只能将误差控制在 一定的限度之内而不能完全消除。 按照误差性质不同，可以把误差分成疏失误差、 系统误差和随机误差三种。
第一篇 第一讲 热工测量系统的组成及仪表的质量指标
如两块仪表测温时，若绝对误差都是± 如两块仪表测温时，若绝对误差都是± 6℃， 若一块表标尺范围是500℃ 若一块表标尺范围是500℃，则其折合误差 为±1．2％。另一只仪表，标尺范围是％。另一只仪表，标尺范围是50～＋150℃，其折合误差为±3％。显然， 50～＋150℃，其折合误差为± 两只仪表的绝对误差虽然都是± 两只仪表的绝对误差虽然都是±6℃，但第 一只仪表的质量比较高。
三、仪表的主要质量指标
（3）仪表的折合误差：仪表的绝对误差不能用于判 仪表的折合误差： 断仪表的质量，因为两只仪表如果绝对误差相同， 但量程范围不同，显然量程范围较大的那只仪表 具有较高的准确度。所以，判断仪表的质量常常 不用仪表的绝对误差而用仪表的折合误差，所谓 折合误差就是仪表绝对误差折合成该标尺范围的 百分数，即： 仪表的折合误差= 仪表的绝对误差／（ ／（标尺 仪表的折合误差=±仪表的绝对误差／（标尺 上限一标尺下限） 100％ 上限一标尺下限）×100％
（4）仪表的基本误差和附加误差：仪表在正常工作 仪表的基本误差和附加误差： 条件下（例如：环境温度、湿度、振动、电源电 压、频率等）的最大误差，用基本误差来表示。 仪表不在规定的正常工作条件下工作，由外界条 件变动引起的额外误差，称为附加误差。例如， 当仪表的工作温度超过规定的范围时，将引起温 度附加误差。 仪表的允许误差及准确度等级： （5）仪表的允许误差及准确度等级：某类仪表在正 常工作条件下，人为规定其误差的极限值，称为 仪表的允许误差。仪表的允许误差与国家规定的 准确度等级（精确度等级或精度等级）有关。国 家准确度等级按系列化排列为0 005， 01， 家准确度等级按系列化排列为0．005，0．01， 0．02，0．04，0．05，0．l，0．2，0．35，0．5， 02， 04， 05， 35， 1．0，1．5，2．5，4．0，5．0级数越小，准确 度越高，0 级仪表的误差为± 度越高，0．5级仪表的误差为±0．5％，1．0级 ％，1 仪表的允许误差为± 仪表的允许误差为± 1．0％。
热工测量及仪表0
• 定义：同一被测量多次测量时，误差的绝对值和符号的变化不可预知 • 特点：单次测量值误差的大小和正负不确定；但对一系列重复测量，误差
的分布有规律：服从统计规律
• 随机误差与系统误差之间即有区别又有联系；二者无绝对界限，一定条件 可相互转化。
测量的精密度、正确度和准确度
• 衡量测量结果与真值的接近程度三个术语：精密度、正确度、准确度 – 精密度：对同一被测量多次测量，测量的重复程度。
系统误差
• 系统误差原因： （1）测量仪器或测量系统本身不够完善，如仪表本身刻度不准、测量原理不完善。 （2）仪表使用不当，如测量人员操作不当、读数不准。 （3）测量时外界环境条件变化，如环境温度、湿度、电磁场影响等。
如果测量系统或测量条件不变，即使增加测量次数也并不能减少系统误差。系 统误差的大小反映了测量结果的正确度。
1. 系统误差的发现 2. 系统误差的削弱和消除
• 理论分析及计算 • 实验对比法 • 残余误差观察法 • 残余误差校核法 • 计算数据比较法
从产生误差源上消除系统误 差
引入修正值法
采取补偿措施
采用消除系统误差的典型测 量技术，例如零值法、微差 法、对称观察法
2.随机误差
测量结果与在重复条件下，对同一被测量进行
无限多次测量所得结果的平均值之差称为随机误 差。
也可以采用如下的表达：在同一条件下，多次 测量同一被测量，有时会发现测量值时大时小， 误差的绝对值及正、负以不可预见的方式变化， 该误差称为随机误差。
存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值 误差的出现是随机的，既不能用实验的方法消除， 也不能修正，但是就误差的整体而言，多数随机 误差都服从正态分布规律。
解：准确度为0.5级的仪表，就是最大量程时误差为： (800+200)×0.5%=±5℃ 测量500℃温度时，绝对误差就是±5℃。相对误差=5/500=1％
的分布有规律：服从统计规律
• 随机误差与系统误差之间即有区别又有联系；二者无绝对界限，一定条件 可相互转化。
测量的精密度、正确度和准确度
• 衡量测量结果与真值的接近程度三个术语：精密度、正确度、准确度 – 精密度：对同一被测量多次测量，测量的重复程度。
系统误差
• 系统误差原因： （1）测量仪器或测量系统本身不够完善，如仪表本身刻度不准、测量原理不完善。 （2）仪表使用不当，如测量人员操作不当、读数不准。 （3）测量时外界环境条件变化，如环境温度、湿度、电磁场影响等。
如果测量系统或测量条件不变，即使增加测量次数也并不能减少系统误差。系 统误差的大小反映了测量结果的正确度。
1. 系统误差的发现 2. 系统误差的削弱和消除
• 理论分析及计算 • 实验对比法 • 残余误差观察法 • 残余误差校核法 • 计算数据比较法
从产生误差源上消除系统误 差
引入修正值法
采取补偿措施
采用消除系统误差的典型测 量技术，例如零值法、微差 法、对称观察法
2.随机误差
测量结果与在重复条件下，对同一被测量进行
无限多次测量所得结果的平均值之差称为随机误 差。
也可以采用如下的表达：在同一条件下，多次 测量同一被测量，有时会发现测量值时大时小， 误差的绝对值及正、负以不可预见的方式变化， 该误差称为随机误差。
存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值 误差的出现是随机的，既不能用实验的方法消除， 也不能修正，但是就误差的整体而言，多数随机 误差都服从正态分布规律。
解：准确度为0.5级的仪表，就是最大量程时误差为： (800+200)×0.5%=±5℃ 测量500℃温度时，绝对误差就是±5℃。相对误差=5/500=1％
热工测量及仪表
概论测量过程的三要素：测量方法、测量单位、测量工具。
热工测量是保证热力设备安全、经济运行及实现自动化的必要条件，亦是经济管理、环境保护、研究新型热力生产系统和设备的重要手段。
测量方法，按测量结果的获取方式分，直接测量法和间接测量法；按被测量与测量单位的比较方式分，偏差测量法、位差测量法和零差测量法；按被测量在测量过程中的状态来分，静态测量法和动态测量法。
热工仪表的组成：感受件、显示件（显示、记录···）、信号转换）开环系统闭环系统：仪表质量指标主要包括：计量性能、操作性能、可靠性和经济性。
准确度，示值误差（相对误差r=绝对误差δ（示值x-真值μ）/|μ）基本误差δj=±|δmax|A引用误差r y=δ/A(量程)×100％最大引用误差r ymax=δj/ A×100％允许误差（极限误差）δyu或r yu精确度等级（允许误差去掉百分号）0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.线性度，最大偏差绝对值与量程之比的百分数回差（变差）、重复性和重复性误差、漂移分辨率△α，引起仪表示值可察觉的最小变动所需的输入信号的变化。
灵敏度，仪表到达稳定后，输出增量与输入增量的比s=△α/△x。
第一章测量误差的分析与处理第一节测量误差和不确定度误差的分类：粗大误差、系统误差、随机误差。
精密度，测量多次的重复性程度。
正确度，测量值偏离真值的程度。
准确度，精密度与正确度的综合。
不确定度，用测量值代表真值的不肯定程度。
第二节随机误差的分布规律测量足够多次后，随机误差服从于正态分布。
f（δ）=h exp（-δ2/（2ζ2）精密度指数h=1/（ζ√（2π））ζ越小，h越大，测量值接近真值的概率越大。
置信系数z=a/ζ，误差函数φ（z），置信区间【-a，a】或【-zζ，zζ】，区间上下限为置信限，置信概率或置信水平P{|δ|≦a}=1-α，显著性水平α表示随机误差落在置信区间外的概率。
第一章 热工测量的基本知识
a b
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
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
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2
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0.96427
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第1章热工测量的基本知识
【例1-3】 对某机组进行热效率试验， 需用0～16MPa压力表来测量10MPa左右 的主蒸汽压力，要求相对测量误差不超 过±0.5％，试选择仪表的准确度等级。 解:仪表的允许绝对误差=10×(±0.5 ％)=±0.05MPa 仪表的允许折合误差= 0.313％ 所以该仪表的准确度等级应选为0.2级。
1.3.5 疏忽误差的剔除
1．拉依达检验准则 3σ判据 ． 判据 2．格拉布斯检验准则 ．
1） 选定P ） 2） 计算T值 ） 3） 查表得到Tg(n, P)值 ） 值 4） 如果T≥Tg(n,P)，则所怀疑的数据是异 ） ， 常数据，应予剔除。 常数据，应予剔除。
3．t分布检验准则
x=
∑x
i =1
习惯上用“正确度”来反映系统误差的 大小程度；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测量 的正确度 正确度。 正确度
3．随机误差
在相同测量条件下， 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、 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不确定， 影响 ， 测量误差的绝对值的大小和符号不确定 ， 这类误差称为随机误差 随机误差。 这类误差称为随机误差。
示值的绝对误差与约定值之比值称为相对误差， 示值的绝对误差与约定值之比值称为相对误差， 相对误差 其为无量纲数，以百分数表示。 其为无量纲数，以百分数表示。 相对误差＝（绝对误差/真值 ＝（绝对误差 真值） 相对误差＝（绝对误差 真值）×100% 对于相同的被测量， 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， 度的高低。但对于不同的被测量，则应采用相 对误差来评定。 对误差来评定。
随机误差就个体而言是无规律的 随机误差就个体而言是无规律的，不能通 个体而言是无规律 过实验的方法来消除。 过实验的方法来消除。 但在等精度条件下，只要测量次数足够多， 但在等精度条件下，只要测量次数足够多， 那么就会发现： 那么就会发现：从总体来说随机误差服从 一定的统计规律， 一定的统计规律，可以从理论上来估计随 机误差对测量结果的影响。 机误差对测量结果的影响。
热工测试技术
谢谢！
第一章 热工基本量的测量
——贾洪涛
课程主要内容
一、 概述 二、 温度的测量 三、 压力的测量 四、 湿度和干度的测量 五、 流速和流量的测量 六、 热量和热流的测量 七、 功率的测量
概述
1、热工基本量 基本热工量有温度、压力、流速、流量、湿度、干度、热 量与功率等。 2、热工测量仪表及其组成 1) 传感器 传感器是仪表与被测对象直接发生联系的部分，因此也常 称作敏感元件或一次元件。 2) 传输器 传输器的作用是将传感器的输出信号传输给显示器。 3) 显示器 热工测量的最终结果通过显示器向人们反映出按测参量的 数值和变化也常被称作二次仪表。
ห้องสมุดไป่ตู้
压力的测量
压阻式：压阻式压 力传感器是利用半 导体材料硅在受压 后，电阻率改变与 所受压力有一定关 系的原理制做的。
湿度和干度的测量
1、湿度、干度的定义 湿度是指空气的相对湿度，而干度则是指水蒸气的干度。 这些量是湿空气与水蒸气的重要参量之一。 2、空气相对湿度的测定 测量空气相对湿度的方法礼多种，如干混球温度计、毛 发湿度计、露点湿度计等，其中最常用的是干湿球湿度计。 干湿球湿度计测温原理：利用两支温度计来测定空气的 相对湿度。一支温度计直接测定空气温度，所得值称为干 球温度。另一支温度计的温包裹有一块湿纱布，由于纱布 的水分在空气中蒸发需要耗热，而使其温度逐渐下降到某 一平衡温度称为湿球温度，根据测定的干、湿球温度，可 由空气的焓—湿图确定出相对湿度。
热电阻温度计
压力的测量
1、压力 压力是工质热力状态的主要参数之一。它的物理意 义是垂直作用在单位面积上的力力大小。 2、压力测量 热工实验中需要测量压力的场合很多，所使用的压 力计的测量原理大都是将被测压力与当地大气压进行 比较，然后用测量仪表来平衡两者的差值。压力测量 仪表按工作原理分为液柱式、弹性式、负荷式和压阻 式等类型。
热工测量-第1章_绪论
4
接触测量和非接触测量
接触测量：传感器和被测对象直接接触而 进行的测量。 非接触测量：传感器和被测对象不直接接 触而进行的测量。
5 等精度测量和非等精度测量
等精度测量：在测量过程中影响误差大小的全部 测量条件不变。 非等精度测量：不同的测量条件下，对同一被测 量进行多次重复测量。
1.3 检测系统
偏差测量法：被测量作用在测量工具上， 其偏离测量工具的初始状态（零点），偏 离量得到被测量值。也就是说仪表指针的 位移决定被测量大小的测量方法。例如： 水银温度计；指针式万用表，弹簧秤。
零差测量法：使已知量和被测量的差值为零， 这时偏差测量仅起检零作用，已知量即为测量 值。 隐含： (1)已知量是连续可调的，随时可通过 调节 得到被测量。 (2)已知量可容易的准确测量 （天平，用电位差计测量热电偶产生的热电势。）
4 通讯总线与接口（管理两个不同系统之间的数据、 状态和控制信息的传输和交换）
总线：从任意一个源点到任意一个终点的 一组传送数字信号的公共通道，是各种信 号的集合。（一种规范，一种结构形式。） 接口：完成通信的硬件系统
流量检测系统的一个例子（流量跟节流件两侧压差的平发 根成正比）
管道 被测 对象
3 灵敏度 ( sensitivity )
灵敏度表征检测仪表对被测参数变化的灵敏程度。
定义： 测量系统在稳态下输出量的增量与输 入量的增量之比 斜率：
y K x K ( x x f ) Kx K y y K 1 1 K 1 1 x 1 K k
当K》1时，则
1 y x
对于闭环仪表，若正向通道总传递函数系统 K足够大，则闭环仪表的特性取决于反馈通 道的倒特性，而主通道各环节性能的改变不 会影响仪表的输出y。
热工测试技术-第1章
二、测量仪表的主要性能指标
1. 量程：仪表测量的最大输入量与最小输入量之间 的范围。
2. 精度：测量某物理量可能达到的测量值与真值的 符合程度。 在仪表上，通常表示为测量范围的最大允许误差。 精度等级%＝最大允许误差 / 测量范围。 规定的常用级别：0.001, 0.005, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.35, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 4.0等
2013-8-15
吉林大学热能工程系
8
例如：用铂电阻温度计测量介质温度时，其 电阻值和温度的关系为：
Rt=R0(1+at+bt2) Rt - 在t℃时的铂电阻值（欧姆）
R0 - 在0℃时的铂电阻值（欧姆）
a、b -铂电阻的温度系数（欧姆/℃）
为确定a、b的关系，首先需测在不同温度下 的电阻值，然后联立求a、b 的数值。
2013-8-15
吉林大学热能工程系
3
使测量结果有意义，测量必须满足以下要求：
①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。
②进行比较所用的方法和仪器必须经过验证。
2013-8-15
吉林大学热能工程系
4
二、基本内容
1.测量方法、手段和测量仪器仪表原理。 2.测量的数据处理、误差分析和精度确定。
§1-1 测量的基本概念、测量方法
2013-8-15
吉被测量与同性 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。
测量技术：研究有关测量方法和测量工具
的科学。
2013-8-15
吉林大学热能工程系
2
用公式表达为： X＝a*U X U a 被测量 标准量 被测量与标准量的数字比值
热工测量及仪表专题介绍
E=EAB(t1,t2)
三、压力测量-1151电容式压力（压差）传感器
电容式压力变送器是将压力的变化转化为电容量的变化，然后 进行测量的变送器。它是一种开环检测仪表、具有结构简单、 过载能力强、测量精度高、体积小、重量轻、使用方便等特点。
C A
d
❖改变d能够获得较高灵敏度，可测量微米数 量级的位移；
漩涡流量计由检测器和转换器组成。
在流动的流体中放置一根其轴线 与流向垂直的非流线性柱形体(加 三角柱、圆柱等)，称之为漩涡发 生体。当流体沿漩涡发生体绕流 时，会在漩涡发生体下游产生不 对称但有规律的交替漩涡列，这 就是所谓的卡门涡街现象。
四、流量测量-漩涡流量计
涡街稳定的条件：h/L=0.281时
1
C 2D2 1 4 4
2 p
1
五、成分分析仪表-氧化锆氧量计
火电厂锅炉燃烧质量如何检测？ 炉烟成分自动分析
过剩空气系数α保持在一定 范围，可保证燃料完全燃烧， 又不过多地增加排烟量和降 低燃烧温度。过剩空气系数 α可通过分析的O2和CO2含量 来判断。
氧含量与α有单值关系，且此受燃料品种的影响较小；氧量计 的反应比二氧化碳表计快。所以目前电厂中大量采用氧量计测 过剩空气系数。
确定的，对确定的被测金属， 和u也
是定值，因此线圈的电感L将只随线圈 与金属导体间的距离d改变，两者之间 具有单值对应关系。
七、机械量测量-位移测量
七、机械量测量-位移测量
七、机械量测量--转速测量
七、机械量测量--振动测量
空气
烟气 2 —参比气样氧容积浓度；
—待测气样氧容积浓度。 1
五、成分分析仪表-氧化锆氧量计
氧化锆氧量计使用中注意事项
➢ 氧化锆传感器需要恒温或在计算电 路中采取补偿措施，以消除传感器温度 （池温）对测量的影响。氧化锆氧量计 又分为恒温式和补偿式两种。 ➢氧化锆传感器要在一定高温下工作， 以保证有足够高的灵敏度。 ➢保持参比气样的压力与待测气样的压 力相等。 ➢保持参比气样和待测气样一定的流速， 以保证测量的准确性。 ➢氧化锆纯度要高，存在杂质会降低输 出电势。致密性要好，否则氧离子直接 穿过。 ➢显示仪表具有较的输入阻抗。
三、压力测量-1151电容式压力（压差）传感器
电容式压力变送器是将压力的变化转化为电容量的变化，然后 进行测量的变送器。它是一种开环检测仪表、具有结构简单、 过载能力强、测量精度高、体积小、重量轻、使用方便等特点。
C A
d
❖改变d能够获得较高灵敏度，可测量微米数 量级的位移；
漩涡流量计由检测器和转换器组成。
在流动的流体中放置一根其轴线 与流向垂直的非流线性柱形体(加 三角柱、圆柱等)，称之为漩涡发 生体。当流体沿漩涡发生体绕流 时，会在漩涡发生体下游产生不 对称但有规律的交替漩涡列，这 就是所谓的卡门涡街现象。
四、流量测量-漩涡流量计
涡街稳定的条件：h/L=0.281时
1
C 2D2 1 4 4
2 p
1
五、成分分析仪表-氧化锆氧量计
火电厂锅炉燃烧质量如何检测？ 炉烟成分自动分析
过剩空气系数α保持在一定 范围，可保证燃料完全燃烧， 又不过多地增加排烟量和降 低燃烧温度。过剩空气系数 α可通过分析的O2和CO2含量 来判断。
氧含量与α有单值关系，且此受燃料品种的影响较小；氧量计 的反应比二氧化碳表计快。所以目前电厂中大量采用氧量计测 过剩空气系数。
确定的，对确定的被测金属， 和u也
是定值，因此线圈的电感L将只随线圈 与金属导体间的距离d改变，两者之间 具有单值对应关系。
七、机械量测量-位移测量
七、机械量测量-位移测量
七、机械量测量--转速测量
七、机械量测量--振动测量
空气
烟气 2 —参比气样氧容积浓度；
—待测气样氧容积浓度。 1
五、成分分析仪表-氧化锆氧量计
氧化锆氧量计使用中注意事项
➢ 氧化锆传感器需要恒温或在计算电 路中采取补偿措施，以消除传感器温度 （池温）对测量的影响。氧化锆氧量计 又分为恒温式和补偿式两种。 ➢氧化锆传感器要在一定高温下工作， 以保证有足够高的灵敏度。 ➢保持参比气样的压力与待测气样的压 力相等。 ➢保持参比气样和待测气样一定的流速， 以保证测量的准确性。 ➢氧化锆纯度要高，存在杂质会降低输 出电势。致密性要好，否则氧离子直接 穿过。 ➢显示仪表具有较的输入阻抗。
热工测量仪表第一章基础概念PPT课件
可见，如果量程选择适当，用1.0级电压表进行测量与用0.5 级一样准确。考虑到仪表等级越高，成本越高，故应选择1.0 级电压表进行测量。
【例1-3 】
检定一只2.5级、量程为100V的电压表，发现在50V处误差 最大，其值为2V，而其他刻度处的误差均小于2V，问这只电 压表是否合格？
【解】 由公式2，该电压表的引用误差为
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。
2. 开环系统 电流
力矩
I
k1 T
角度
k2
θ
动圈表方框图
位移 k3 X
特点：
❖各环节开环串联，信号沿一个方向传输。
❖按偏差测量法工作
❖要保证仪表指示正确，必须保持每个环节灵敏度不变 X=K1K2K3I
开环结构仪表
x u0 K1
传递函数：
u1 K2
u n 1 Kn
y un
n
KK1K2Kn Ki i1
课程安排
34学时：26理论 ＋ 4实验 ＋ 2习题 ＋ 2其他
考核方式
总评成绩根据平时成绩(包括考勤、作业、实验等，占 30%)和期末考试成绩（占70%）综合评定。
火电厂
第一章 热工测量的基本概念
一 热工测量的意义
1、检测与测量 测量：以确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作 检测：是意义更为广泛的测量
rm
Um Um
2 2% 100
由于
2%2.5%
【例1-3 】
检定一只2.5级、量程为100V的电压表，发现在50V处误差 最大，其值为2V，而其他刻度处的误差均小于2V，问这只电 压表是否合格？
【解】 由公式2，该电压表的引用误差为
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。
2. 开环系统 电流
力矩
I
k1 T
角度
k2
θ
动圈表方框图
位移 k3 X
特点：
❖各环节开环串联，信号沿一个方向传输。
❖按偏差测量法工作
❖要保证仪表指示正确，必须保持每个环节灵敏度不变 X=K1K2K3I
开环结构仪表
x u0 K1
传递函数：
u1 K2
u n 1 Kn
y un
n
KK1K2Kn Ki i1
课程安排
34学时：26理论 ＋ 4实验 ＋ 2习题 ＋ 2其他
考核方式
总评成绩根据平时成绩(包括考勤、作业、实验等，占 30%)和期末考试成绩（占70%）综合评定。
火电厂
第一章 热工测量的基本概念
一 热工测量的意义
1、检测与测量 测量：以确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作 检测：是意义更为广泛的测量
rm
Um Um
2 2% 100
由于
2%2.5%
第1章 热工参数测量及其仪表
1.1.1.2 温度的测量 A、测温依据和数学物理基础 测温的依据：当两个物体同处于一个系统中而达到热 平衡时，二者就具有相同的温度。因此可以从一个物 体的温度得知另一物体的温度。 设计与制作温度计的数学物理基础：如果事先已知一 个物体（或物质）的某些性质或状态随温度变化的定 量关系，就可以通过该物体的性质或状态的变化情况 来获知温度。 由此可知：设计或制作任何一种测温计必须选定一物 质作为测温媒介。
要建立温标需要三个要素：
(1)选择测温物质，确定它随温度变化的属性即测温属 性； (2)选定温度固定点； (3)规定测温属性随温度变化的规律。
1.1.1.3 温标 仅仅定义了温度的概念是不完全的，还要确定它的数 值表示方法。 温标：温度的数值表示方法叫做温标。 温标是温度数值化（量化）的标尺，它给出了温度数 值化的一套规则和方法，并明确了温度的度量单位。 各种测温仪表的分度值就是由温标决定的。 要建立温标需要三个要素：
B、热力学温标 热力学温标又称绝对温标或开尔文温标，单位符号为 K。热力学温标是以热力学第二定律为基础的一种理论 温标，已被国际计量大会采纳作为国际统一的基本温 标。它有一个绝对零度，低于零度的温度不可能存在。 其特点是不与某一特定的温度计相联系，且与测温物 质无关，是由卡诺定理推导出来的，所以热力学温标 是一种纯理论的理想温标，无法直接实现。在热力学 中从理论上证明，热力学温标与理想气体温标完全一 致。所以通常借助于气体温度计经示值修正后来复现 热力学温标，但设备复杂、价格昂贵，不适于实际应 用。
(1)选择测温物质，确定它随温度变化的属性即测温属 性；
(2)选定温度固定点； (3)规定测温属性随温度变化的规律。
A、经验温标 借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，用实 验方法或经验公式所确定的温标称为经验温标。它主 要指摄氏温标和华氏温标。这两种温标都是根据液体 受热后体积膨胀的性质建立起来的。 a、摄氏温标( 0C ) 原始摄氏温标就是选择装在玻璃毛细管中的液体作为 测温物质。随温度的变化，毛细管中液体的长短反映 了液体体积膨胀这一测温属性。选择在1.01325×l05Pa 下水的冰点温度作为下限(00C)，水的沸点作为上限 (1000C)，并且认为在两点之间液柱的长短与温度的关 系是线性的，那么可在0~1000C之间均分100等份，每 一等份为一摄氏度，单位符号为0C。摄氏温标虽不是 国际统一规定的温标，但我国目前还可继续使用。
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三、仪表的主要质量指标
（3）仪表的折合误差：仪表的绝对误差不能用于判 断仪表的质量，因为两只仪表如果绝对误差相同， 但量程范围不同，显然量程范围较大的那只仪表 具有较高的准确度。所以，判断仪表的质量常常 不用仪表的绝对误差而用仪表的折合误差，所谓 折合误差就是仪表绝对误差折合成该标尺范围的 百分数，即： 仪表的折合误差=±仪表的绝对误差／（标尺 上限一标尺下限）×100％
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爱情，亲情，友情，让人无法割舍。2 0.11.16 2020年 11月16 日星期 一3时2 5分43 秒20.11. 16
谢谢大家！
➢ 而不能引起输出变化的输入信号范围，即缓慢地 向增大或减小方向改变输入信号时，输出不发生 变化的最大输入变化幅度相对于量程的百分数， 称为不灵敏区。
5．漂移
➢在保持一定的输入信号、环境和工作条件 下，经过一段时间后，输出的变化称为漂 移。它是以仪表全量程上输出的最大变化 量对量程的百分数表示的。漂移通常是由 于电子元件的老化，弹性元件的失效，节 流元件的磨损，热电偶、热电阻元件的污 染等原因引起的。
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精益求精，追求卓越，因为相信而伟 大。202 0年11 月16日 星期一 下午3时 25分43 秒15:2 5:4320. 11.16
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让自己更加强大，更加专业，这才能 让自己 更好。2 020年1 1月下 午3时25 分20.1 1.1615: 25November 16, 2020
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这些年的努力就为了得到相应的回报 。2020 年11月1 6日星 期一3时 25分43 秒15:2 5:4316 November 2020
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生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。20. 11.1620 .11.16 Monday, November 16, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。1 5:25:43 15:25:4 315:25 11/16/ 2020 3:25:43 PM
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做一枚螺丝钉，那里需要那里上。20. 11.1615 :25:431 5:25No v-2016 -Nov-2 0
（5）仪表的允许误差及准确度等级：某类仪表在正 常工作条件下，人为规定其误差的极限值，称为 仪表的允许误差。仪表的允许误差与国家规定的 准确度等级（精确度等级或精度等级）有关。国 家准确度等级按系列化排列为0．005，0．01， 0．02，0．04，0．05，0．l，0．2，0．35，0．5， 1．0，1．5，2．5，4．0，5．0级数越小，准确 度越高，0．5级仪表的误差为±0．5％，1．0级 仪表的允许误差为± 1及仪表的主要质量指标
一、热工测量系统的组成
1．传感单元
又称传感器，一般由敏感元件（检测元件）和适用元件组成。
2．信号处理单元
信号处理单元用来将传感器的信号变换成更适合于显示的信号，通常 转换成变成标准化信号，如 0～10mA， 4～20mA、0～5V等直流信号。 现代测量系统常把传感器来的信号通过模／数转换，把电压信号变成 二进制数码的形式。
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日复一日的努力只为成就美好的明天 。15:25: 4315:2 5:4315: 25Mon day, November 16, 2020
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安全放在第一位，防微杜渐。20.11.16 20.11.1 615:25: 4315:2 5:43No vember 16, 2020
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加强自身建设，增强个人的休养。202 0年11 月16日 下午3时 25分20 .11.162 0.11.16
2．变差（滞后误差）
➢在外界条件不变的 情况下，仪表上、 下行程时输入—输 出特性曲线之间的 最大偏差对量程范 围的百分数称为仪 表的变差，它通常 是由于仪表运动系 统的摩擦、间隙、 弹性元件的弹性滞 后等原因造成的， 如图所示。
3．重复性 ➢ 同一工作条件下，按同一方向输入信号，并在全
量程范围多次变化信号时，对应于同一输入值， 仪表输出值的一致性称为重复性。重复性是以全 量程上最大的不一致值相对于量程范围的百分数 来表示的。 4．灵敏度与不灵敏区 ➢ 灵敏度的定义是仪表的输出量变化与引起该变化 的输入变化量的比值，即：
3．数据显示单元
用来显示测量值，反映被测参数在数量上的变化。
二、测量误差的概念
常见的测量误差表达方式如下所述：
1．绝对误差
仪表测量值与被测量的真实值之间的差值，称为绝对误差。
2．相对误差
相对误差为绝对误差与实际值之比，常用百分数表示。对 于大小数值不同的测量值，以相对误差更能比较出测量的 准确程度，即相对误差越小，准确程度越高。
如两块仪表测温时，若绝对误差都是± 6℃， 若一块表标尺范围是500℃，则其折合误差 为±1．2％。另一只仪表，标尺范围是50～＋150℃，其折合误差为±3％。显然， 两只仪表的绝对误差虽然都是±6℃，但第 一只仪表的质量比较高。
（4）仪表的基本误差和附加误差：仪表在正常工作 条件下（例如：环境温度、湿度、振动、电源电 压、频率等）的最大误差，用基本误差来表示。 仪表不在规定的正常工作条件下工作，由外界条 件变动引起的额外误差，称为附加误差。例如， 当仪表的工作温度超过规定的范围时，将引起温 度附加误差。
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科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。下午3 时25分 43秒下 午3时2 5分15: 25:4320 .11.16
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每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.11. 1620.1 1.1615: 2515:25 :4315:2 5:43No v-20
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相信命运，让自己成长，慢慢的长大 。2020 年11月1 6日星 期一3时 25分43 秒Mon day, November 16, 2020
3．折合误差
折合误差为绝对误差与所用测量仪表的量程之比，也以百 分数表示。
三、仪表的主要质量指标
1．仪表的准确度（精确度） （1）绝对误差：用两仪表（准确度较高的作
为标准表、准确度较低的作为被校表）同 时对同一参数进行测量，比较它们的示值 （这在计量工作中称为仪表的校验或检 定），被校仪表读数与标准表读数之间的 差值称为被校表示值的绝对误差，即绝对 误差： （2）相对误差：相对误差y用以下公式计算：