热工测量及仪表
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。
热工测量及仪表温度测量
并且直接输出直流电压信号,便于测量、信号传输、自动记录和 控制等。
1.
两种不同的导体 或半导体 组成一个 闭合回路,如图所示。当两个接触点 称为 结点 温度t和t0不相同时,回路中既产生电势, 并有电流流通,这种把热能转换成电能的现 象称为热电效应,称回路电势为热电势。
在ITS-90中同时使用国际开尔文温度 符号为T90 和国际摄氏温 度 符号为t90 ,其关系为
t90 = T90 － 273.15 T90单位为开尔文 K ,t90单位为摄氏度 ℃ 。这里所说的摄氏度 符合国际实用温标 ITS-90 的规定。
ITS-90的一些规定如下：
由0.65K到4He临界点 ~5.2K 温度范围为一温度段,在此温 度段内用3He和4He周期压力与温度的关系来确定温度。 由4He沸点 ~4.2K 到氖三相点 ~24.6K 温度范围内,T90的 确定采用在三个规定温度点分度过的3He或4He气体温度计 内插。这三个点分别是氖三相点 ~24.6K 、平衡氢三相点 ~13.8K 和4He正常沸点 ~4.2K 。 由平衡氢三相点 ~13.8K 到银凝固点 ~962℃ ,这个温度段 内,标准仪器应用铂电阻温度计。 银凝固点 ~962℃ 以上温度区间采用普朗克定律外推。
为Q1,则有
Q 1 T1 Q 2 T2
开尔文引出此温标后,于1854年建议用一个固定点来确定
此温标。人们发现水三相点 273.16K 的稳定性能长期维持
在0.1mK范围内。因此,1954年第10届国际计量大会决定采用
水的三相点作为热力学温际的基本固定点。此温标的表达式
为：
T Q2 273.16K
热工仪表基础知识
热工仪表基础知识————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：热工仪表基础知识第一章、热工测量和仪表第一节、测量的基本概念一、测量:1、测量是人们借助专门工具，通过试验和对试验数据的分析计算,将被测量x 0以测量单位U 的倍数显示出来的过程。
2、被测量的真值μ只能近似地等于其测量值x ：3、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的测量 。
二、测量方法:按测量结果的获取方式来分（1)直接测量法：使被测量直接与测量单位进行比较，或者用预先标定好的测量仪器进行测量、从而得到被测量数值的测量方法，称直接测量法。
(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他各变量、再按函数关系进行计算，从而求得被测量数值的方法,称为间接测量法。
按被测量与测量单位的比较方式来分(1)偏差测量法：测量器具受被测量的作用,其工作参数产生与初始状态的偏离，由偏离量得到被测量值,称为偏差测量法。
(２)微差测量法：用准确已知的、与被测量同类的恒定量去平衡掉被测量的大部分,然后用偏差法测量余下的差值，测量结果是已知量值和偏差法测得值的代数和。
（3）零差测量法：用作比较的量是准确已知并连续可调的,测量过程中使它随时等于被测量，也就是说，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,因此，被测量就是已知的比较量。
0x U μ=0x xU≈三、测量误差测量误差是被测量参数的测量值x 与其真值μ的之差。
真值常用的方法有:(1）用标准物质(标准器)所提供的标准值，例如水的三相点。
（２）用高一级的标准仪表测量得到的值来近似作为真值。
（3）对被测量进行N 次等准确度测量,各次测量值的算术平均值近似为真值。
N 越大，越接近真值。
常见的测量误差表达方式:1．绝对误差２.实际相对误差 3.标称相对误差 4.折合误差折合误差一般用于比较测量仪表的优劣。
热工测量及仪表基础知识
常用工业热电阻包括：铠装热电阻、装配热电阻、防爆热电阻
热电运行部
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2.2.1火电厂中热电阻测温的具体应用
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2.1在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有 着十分重要的意义。
热电运行部
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2.1在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有 着十分重要的意义。
具体体现 1. 锅炉过热器的温度非常接近过热器钢管的极限耐热温度，如果温度控制不好，会烧坏过热器。 2. 在机组启、停过程中，需要严格控制汽轮机气缸和锅炉汽包壁的温度，如果温度变化太快，气缸和 汽包会由于热应力过大而损坏。 3.蒸汽温度、给水温度、锅炉排烟温度等过高或过低都会使生产效率降低，导致多消耗燃料，而这些 都离不开对温度的测量。
产生了热电势，那么该导体一定是不均匀的，由此可检查热 电极材料的均匀性； （4）两种均质导体组成的热电偶，其电势只决定于两个接点 的温度，与中间温度的分布无关。
热电运行部
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对热电极材料的基本要求：
（1）物理性质稳定，在测温范围内，热电特性不随时间变化； （2）化学性质稳定，不易被氧化和腐蚀； （3）组成的热电偶产生的热电势率大，热电势与被测温度成线
（1）电阻温度系数大，电阻和温度之间尽量接近线性关系： （2）电阻率高，以便把热电阻体积做得小些； （3）测温范围内物理、化学性质稳定； （4）工艺性好、易于复制、价格便宜。
综合上述要求，比较适合做热电阻丝的材料有铂、铜、铁、镍 等。而目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜，并且已经制 成标准化热电阻。
热工测量及仪表课程设计
热工测量及仪表课程设计一、课程背景随着工业化的发展和技术的不断进步，热工测量及仪表逐渐成为工业领域中不可或缺的一部分。
热工测量及仪表技术可以用于传感温度、压力、流量等各方面的数据，并对这些数据进行分析、处理和控制。
因此，本门课程旨在掌握基本的热工测量及仪表知识，熟练掌握各种温度、压力、流量等参数的测量方法和设备，培养学生的实际操作技能，为以后在工业领域中从事测量、控制、自动化等方面的工作打下基础。
二、课程安排本门课程分为理论授课和实验操作两部分，总时长为40学时，其中理论授课30学时，实验操作10学时。
2.1 理论授课2.1.1 基础知识•热力学基本概念；•测量误差及其分类；•传感器原理及分类；•信号处理方法。
2.1.2 温度测量及仪表•温度测量基本概念；•温度传感器及其工作原理；•热电偶的工作原理；•热电阻及其工作原理；•红外线测量；•温度控制系统。
2.1.3 压力测量及仪表•压力测量基本概念；•压力传感器及其工作原理；•压力变送器的原理；•压力控制系统。
2.1.4 流量测量及仪表•流量测量基本概念；•流量传感器及其工作原理；•流量计分类；•流量控制系统。
2.2 实验操作实验内容包括使用各种仪表对温度、压力、流量进行测量，利用单片机和计算机对测得的数据进行处理和分析，以及编写简单的控制程序等。
以下是实验操作的具体内容：2.2.1 实验一温度测量实验使用热电偶和热电阻测量不同范围内的温度，并使用单片机控制温度控制系统。
2.2.2 实验二压力测量实验使用压力传感器和压力变送器对不同范围内的压力进行测量，并利用单片机和计算机进行数据采集和处理。
2.2.3 实验三流量测量实验通过对流量传感器的选择和使用，对流量进行测量，并编写简单的流量控制程序。
三、总结通过本门课程的学习和实验操作，学生可以掌握基本的热工测量及仪表知识，并能够熟练掌握各种温度、压力、流量等参数的测量方法和设备。
同时，通过实验操作的训练，学生具备了一定的实际操作技能和数据处理能力，为以后从事工业测量、控制、自动化等方面的工作打下基础。
热工测量及仪表
一、管道流体温度测量（续5）
6） 测温管材料的热导率 小 1 ，则 增b 1 加， 误差减小。因此测温管常用导热性质不 良的材料如陶瓷，不锈钢等来制造（应 该注意，采用这类材料制造测温管使会 增加导热阻力，使动态测量误差增加）。
至于减少b2的问题，关键在于使 变小， 方法是在测量管的露出部分加绝热2 层。
由此可m见2 误K差4 是很大的，被测介质温度越高，误差也 越大。这种情况会使测量工作完全失去意义。在实际 情况下，用式（6-2）来计算温度是很难的，因为各个 系数的数值不易确定，冷表面的温度也难以确定。为 了正确测定烟气温度，原则上可以采用T 2 以下措施：
三、高温气体温度测量（续3）
(1)把测温管和冷的管 壁隔离开来，使测温 管不直接对冷管壁进 行辐射。这是因为热 辐射误差和T 1 , T 2 的 四次方差成正比，T 1 , T 2 若有少许差别，产生 的误差就很大。图610是用隔离罩把测温 管和冷管壁面隔离开 来的例子。
t1tgC 1 T 14T 2 4 ...........(62) 1
式中C1 T为辐射散热系数，其中 为全体辐射 的斯忒潘---玻耳兹曼常数, T 为测温管表面的
总辐射发射率； 1 为管内介质和测温管之间放
热系数T 2 为管壁的热力学温度。
三、高温气体温度测量（续2）
应该指出，由于热辐射影响而产生的测量误差可能是 很大的。例如测量750℃锅炉过热器后面的烟气温度， 附近冷表面的平均温度是400℃，烟气对测温管的对流 放热系数是30/40/50W/(m2K)，测温管表面的辐射率是 0.8，仪表值为506/524/540℃，误差达-244,-226,-210℃。
焊小，所以接点导热误差小。平行焊两热电极分两点 焊在固体表面上，没有交叉点离开壁面的问题，所以 没有接点导热误差。 实验证明，三种形式的测温相对误差以球形焊最大， 交叉焊次之，平行焊最小。
常见热工机械量测量仪表的测量对象
常见热工机械量测量仪表的测量对象摘要：1.热工机械量测量仪表的概述2.常见热工机械量测量仪表的种类3.各种热工机械量测量仪表的测量对象4.测量对象的特点及选择原则正文：一、热工机械量测量仪表的概述热工机械量测量仪表是一种用于测量热力学量的设备，广泛应用于工业生产、科学研究等领域。
它能够测量各种热工机械量，如温度、压力、流量、速度等，为工程技术人员提供关键的数据支持。
二、常见热工机械量测量仪表的种类1.温度测量仪表：如热电偶、热电阻、红外测温仪等；2.压力测量仪表：如压力表、传感器等；3.流量测量仪表：如流量计、涡街流量计、浮子流量计等；4.速度测量仪表：如测速仪、激光测距仪等。
三、各种热工机械量测量仪表的测量对象1.温度测量仪表的测量对象：温度测量仪表主要用于测量物体的温度，适用于各种温度范围内的测量，如高温、低温等。
2.压力测量仪表的测量对象：压力测量仪表主要用于测量流体或气体的压力，可以测量静压、动压等。
3.流量测量仪表的测量对象：流量测量仪表主要用于测量流体或气体的流量，适用于各种流速、压力等条件下的测量。
4.速度测量仪表的测量对象：速度测量仪表主要用于测量物体的运动速度，适用于各种运动方式的物体测量。
四、测量对象的特点及选择原则1.测量对象的特点：不同的测量对象具有不同的物理性质和特征，如温度、压力、流量等，这些特征决定了测量仪表的性能和技术要求。
2.选择原则：选择热工机械量测量仪表时，应根据实际测量需求、测量对象的特点以及测量范围、精度等因素进行综合考虑，以确保测量结果的准确性和可靠性。
总之，热工机械量测量仪表的测量对象涵盖了温度、压力、流量、速度等多个方面，为工程技术人员提供了丰富的测量手段。
《热工测量仪表》课件
物位测量仪表是用于测量液体或固体 物料位置的仪表，包括浮球液位计、 雷达液位计、超声波液位计和称重传 感器等。
物位测量仪表广泛应用于石油、化工 、电力、制药等领域，用于监测和控 制各种设备和工艺过程的物位参数。
物位测量仪表的原理基于浮力原理、 电磁波和力学原理等，通过测量物料 位置的变化来反映物料的液位或重量 参数。
根据测量精度要求选择合适精度 的仪表，以确保测量结果的准确 性。
安装与调试
01
安装位置
根据测量需求和安全 要求，确定仪表的安 装位置。
02
调试步骤
按照制造商提供的说 明书进行安装和调试 ，确保仪表正常工作 。
03
电缆连接
正确连接信号电缆， 避免信号干扰和短路 。
04
校准与测试
在安装完成后进行校 准和测试，确保仪表 的准确性和可靠性。
进行显示。
应用领域
工业生产
在化工、钢铁、电力等工业生产过程中，需要使用各种热工测量 仪表对工艺参数进行实时监测和控制。
科学研究
在物理、化学、生物学等科学研究中，热工测量仪表用于实验数据 的采集和记录。
环境保护
在环境监测中，热工测量仪表用于测量温度、压力、流量等参数， 以评估环境污染状况。
02
热工测量仪表的种类
分类
根据测量参数的不同，热工测量仪表 可分为温度仪表、压力仪表、流量仪 表等。
工作、热电阻、热敏电阻等原理，将温度转换为电信
号，再通过电子线路进行放大和显示。
压力仪表
02
基于压力传感器的原理，将压力转换为电信号，通过电子线路
进行放大和显示。
流量仪表
03
利用涡街原理、超声波原理等，测量流体流量并转换为电信号
热工测量及仪表基础知识.完美版PPT
第一篇 热工测量的基础知识 第一章 热工测量基础
一 热工测量的基本概念 二 热工测量仪表的基础知识
一 热工测量的基本概念
一、测量工作的主要任务：获取有用的信息。
• 确定测量对象
• 选择测量工具（测量仪表） • 研究测量方法和测量原理
测量三要素
• 规ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测量单位
• 分析测量误差
二、测量的定义
按照被测对象的特点，利用专门的测量工具通 过适当的实验或者对实验数据的分析计算实现被 测量x与相同性质的标准量（即规定的测量单位） Ux相比较获取比值得到测量结果（即测量值）,并 且尽可能减小测量误差的全过程。
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
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。
（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。
信息技术：信息的获取、传输和处理的技术。
检测（detection）技术的含义
热工仪表与测量
(1)热电偶基本定律的内容
两种均质金属组成的热电偶，其电势大 小与热电级直径，长度和沿热电级长度 上的温度分布无关，只与热电级材料和 两端温度有关； 热电势大小是两端温度的函数差，如果 两端温度相等，则热电势为零。
(2)热电偶基本定律的推论
（1）热电偶必须用两种性质不同的热电 级构成。 （2）若热电级材料的性质不均匀，即当 热电级温度分布不同时， 则热电偶将产 生附加电势。 所以根据附加热电势检查热电极材料 是 否均匀，从而衡量热电偶质量的高低。
•显示装置（测量终端）：向观察者显示被 测参数的数值和量值的装置
三、测量误差
测量误差：测量结果与被测量的真值之 差 绝对误差： ＝ x i X 0
xXi：0：测真量值结 果
相对误差： ＝ X0
真值无法测定，测量结果、误差
系统误差：在偏离规定条件时或由于测量方法 所引入的因素，按某确定规律所引起的误差
五、热工仪表的质量指标
仪表的准确度 仪表的非线性误差 变差 重复性 不灵敏区 漂移
§4-2温度测量及仪表
一、温度测量的基本概念 温度的定义：表征分子热运动的程度的 物理量 温标：衡量温度大小的标尺
摄氏：℃ 热力学：K 华氏：℉
温度计的分类和形式
膨胀式温度计
玻璃温度计 压力式温度计 双金属温度计
系统误差大、随即误差小 随机误差大、系统误差小 随机误差小、系统误差小，有疏忽误差
随机误差的特性及处理
当系统误差消除后，对一被测量进行无数次 测量时，同一方法、同一仪表，测量次数无 穷多时，总的算术平均就是被测参数的真值
最佳值（最优概值）：工程中n（测量次数）
的数值不可能无穷大，所得的结果只是真值
静态特性：
测量范围：
热工测量及仪表专题介绍
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
0 1 2 3 4 5 (m)
绝对黑体的辐出度按波长分布曲线
（1）斯忒藩（Stefan)—玻尔兹曼定律
M ( ,T ) ~λ 曲线下的面积等于绝对黑体在一
定温度下的辐射出射度 M0(T ) 即：
M0 (T ) 0 M (,T )d
由实验及理论都可以得到 斯忒藩—玻尔兹曼定律
1400K
一、热辐射及相关定律
1、热辐射
热辐射体中原子和分子不发生运动状态变化； 热辐射能量来自物体的热运动； 在任何温度下（不是绝对零度）辐射连续光谱。
发射本领和吸收本领
发射本领（单色辐射出射度）：
是用来描述辐射物体发射能量的能力的物理量。
(1)单色辐射出射度 M (,T ) :
~ d, d 1 ds 1
问题：如何从理论上找到符合实验曲线的函数式 ？
Mb( ,T) f ( ,T)
1、维恩经验公式:
M
b
(,
T
)
C15e
C2
T
这个公式与实验曲线短波长处符合得很好， 但在波长很长处与实验曲线相差较大。
2、瑞利--金斯经验公式:
M b ( ,T )
2
c2
2kT
M b (,T )
2c 4
kT
或者，
这个公式在波长很长处与实验曲线比较相近，
间。 与温度、该物体的性质和表面情况有关； 则按基
尔霍夫定律还与 有关， 和 都要用实验方法确定 。
c2
M c1 5 (eT 1)1
M T 4
(7 8)
(7 9)
二、单色辐射高温计
由普朗克定律或维恩公式可知，物体在某一波长
下的光谱辐射出射度与温度有单值函数关系，而且光
《热工测量及仪表》教学大纲
《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）基本内容：热电偶测温原理及基本定律，标准化与非标准化热电偶，热电偶冷端补偿问题，金属测温电阻，半导体热敏电阻。
重点与难点：热电偶测温原理、基本定律、冷端补偿问题；金属、半导体测温原理。
第5章显示仪表（3学时）基本内容：动圈式显示仪表，自动平衡式显示仪表，数字式显示仪表。
重点与难点：电信号的标准化与标度变换。
第6章接触测温方法的讨论和热电偶抗干扰问题（2学时）基本内容：管内流体温度测量，壁面温度测量，高温气体温度测量，热电偶测温抗干扰问题。
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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设计题目：火力发电厂锅炉温度测量系统设计年级专业：学生姓名：学号：指导教师：目录序章 (3)一、课程设计的目的 (3)二、设计要求 (3)三、设计内容 (3)第一章概论 (4)第二章温度测量系统总概述 (5)第三章温度测量 (8)一、水冷壁管温度测量350°-400° (8)1.1水冷壁管管壁工作原理 (8)1.2测量方法的选择及依据 (9)1.3测量元件及配线 (9)1.4误差分析及应对措施 (10)二、锅炉炉膛尾部烟道烟气温度700°-800° (11)2.1锅炉炉膛工作原理 (11)2.2测量方法的选择及依据 (11)2.3测量元件及配线 (12)2.4误差分析及应对措施 (12)三、主蒸汽管的蒸汽温度测量571° (12)3.1主蒸汽管工作原理 (12)3.2测量方法的选择及依据 (13)3.3测量元件及配线 (13)5.5误差分析及应对措施 (15)第四章总结 (15)第五章参考文献 (17)序章一、课程设计的目的热工测量及仪表课程设计是在学生学完了《热工测量及仪表》这门课后，进行的又一重要教学环节。
通过课程设计，一方面使学生将所学知识融会贯通，特别是对热工测量及仪表在火力发电厂中的实际应用及重要性有更深刻的了解和掌握。
课程设计主要通过分别对600MW火力发电机组锅炉HG-2072/25.4的水冷壁壁温，炉膛尾部烟道烟气温度，主蒸汽管的蒸汽温度。
设计温度测量系统。
包括选择测量方法，测量元件及配线，显示仪表等。
分析测量过程中可能引起误差的因素及应采取的措施。
从而培养了学生分析问题、解决问题的力。
二、设计要求1．分析设计说明书一份，（十五页左右,有图）2．按上课要求在教室进行设计。
缺勤超1/2者，不予评定成绩。
3．说明书要求内容正确、文字通顺、分析合理、说明简洁书写工整。
4．按时独立完成任务，不得抄袭他人成果。
三、设计内容（1）锅炉水冷壁。
壁温350-400℃。
（2）锅炉炉膛尾部烟道烟气温度700-800℃。
（3）主蒸汽管的蒸汽温度571℃。
设计温度测量系统。
包括选择测量方法，测量元件及配线，显示仪表等。
分析测量过程中可能引起误差的因素及应采取的措施第一章概论大型火力发电厂燃煤锅炉中，炉内温度场是反映燃烧状况的一项重要参数，对煤粉的着火、燃尽以及锅炉的安全性具有重要影响。
燃烧不稳定不仅会使锅炉效率降低、噪声和污染物排放增加，甚至会引起锅炉炉膛灭火，如处理不当会诱发炉膛爆燃，造成事故。
同时，准确的温度场信息也是锅炉燃烧、运行优化以及故障诊断的重要依据。
本文介绍了当前世界上较先进的几种炉内温度场测量技术，并在开展广泛调研的基础上，对各种技术的特性与应用进行了分析与讨论。
阐述当前世界上较为先进的几种炉内温度场在线测量技术的实现原理，并在试验研究和工程应用的基础上对系统特点和局限性进行了讨论与分析，总结指出了有关技术在消化吸收过程中亟待解决的问题和发展方向。
在本次的设计课程中我们重要测量的是课程设计主要通过分别对600MW火力发电机组锅炉HG-2072/25.4的水冷壁壁温，炉膛尾部烟道烟气温度，主蒸汽管的蒸汽温度。
这些问题都是设计课程的组成部分，在以后的工作、学习中都会运用到的一些专业知识。
第二章温度测量系统总概述温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上讲，是物体分子热运动的剧烈程度。
物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程均是在一定的温度范围内进行的。
生产过程和科学实验中，人们经常会遇到温度和温度测量问题。
温度只能通过物体随着温度变化的某些特性来间接的测量，而用来度量物体温度的数值的标尺叫温标标尺，简称温标。
温度是测量物体冷热程度的物理物体温度的高低反映了物体内部分子运动平均动能的大小，其宏观概念是建立在热平衡基础上的。
作为一个可使用的参数，还裙要解决测最方法和标度的问题，即建立温标。
温标就是温度的数值表示法，或者说，是表示温度的标尺。
目前国际上用得较多的温标有热力学温标和国际实用温标两种设热力学系统A和B，各自处于热平衡状态，把它们组成新系统(A、B)，A，B之间可以没有宏观功的作用而发生能量交换，使(A，B)达到新的热平衡状态。
热能表这时系统A和B有共同的宏观性质，称为温度，两个热接触的系统之间是否发生热量转移，决定于二者的温度是否相同，处于热平衡状态的系统，其内部之间必定也处于热平衡，也就是说，系统内部每一部分都具有相同的温度。
由此也可以得出，温度是一个强度参数。
当两个系统具有不同的温度而通过透热璧相接触时，便有热作用产生，因此，温度差是发生热量传递的根源。
由热力学第零定律得知，处于相互热平衡状态的物体必定拥有某一个共同的物理性质，即温度。
在本次设计中我们会使用到的是热电偶测温原理。
热电偶温度计由热电偶、电测仪表和连接导线组成。
它被广泛用来测量100-1600℃范围内的温度，用特殊材料制成的热电偶还可以测量更高或者更低的温度。
热电偶测量温度有较高的准确性。
由于热电偶能把温度信号转变成电信号，便于信号的远传和实现多点切换测量，因此，它在工业生产和科学研究领域中被广泛用于测量。
由两种不同的导体（或者半导体）A、B组成的闭合回路中，如果使两个接点1、2处于不同的温度t及t0，且有t＞t0，回路就会出现电动势，称为热电动势。
测量热电动势的大小，就可求得温度t的值，这就是用热电偶测量温度的工作原理。
热电偶测温计由热电偶、电测仪器和连接导线组成。
它被广泛用来测量100~1600℃范围内的温度，热电偶测温基本原理是将两种不同材料的导体或半导体焊接起来，构成一个闭合回路。
由于两种不同金属所携带的电子数不同，当两个导体的二个执着点之间存在温差时，就会发生高电位向低电位放电现象，因而在回路中形成电流,温度差越大，电流越大，这种现象称为热电效应，也叫塞贝克效应。
进一步的研究指出热电动势是由温差电势和接触电势组成的。
它的优点如下：1.测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
2.测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-271--+2800℃如金铁镍铬和钨-铼。
3.构造简单，使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
热电偶在测量时也有许多产生误差的地方。
我们在此说明的而是表面热电偶的焊接方式。
(a)为点接触，即热电偶的热端直接与被测表面想接触；（b）为免接触，即先将热电偶的热端与导热性能良好的金属片焊在一起然后使金属片与被测表面紧密接触；（c）为等温线接触，热电偶的热端与被测表面直接接触，热电极从热端引出时沿表面等温敷设一段距离（约50倍热电极直径）后引出，热电极与表面之间用绝缘材料隔开（被测表面若是非导体除外）；（d）为分立接触，两热电极分别与被测表面接触，通过被测表面（仅对导体而言）构成回路。
对于上述四种形式来说，在相同外界条件下，（a）的导热误差最大，（d）次之，（b）较小，（c）的两热电极的散热量虽然也集中在一个较小的区域，但由于热电极已与被测表面等温敷设一段距离后才引出，散热量主要是由等温敷设段供给的，热端的温度梯度比另三种形式的要小得多，（c）的热端的散热量最小，测量准确度最高。
热电偶的安装注意事项：1.根据测量的范围和对象，选择适当的热电偶、保护管、冷端补偿器、补偿导线、二次仪表，其分度号必须一致。
2.热电偶安装地点应避免靠近有强磁场的地方，热电偶的接线盒不可与被测介质容器壁相接触，热电偶冷端温度一般不应该超过100℃.禁止将热电偶引线与动力电缆装在同一根管道内。
3.热电偶插入的深度一般要求工作端超过管道中心线5~10mm，工作端与被测流体要成正交或逆向45°。
接线盒的出线孔应该向下，以防因密封不良而使水、汽、灰尘和脏物进入接线盒。
4.热电偶插入深度应不小于本身保护直径的8~10倍。
5.热电偶安装在有压容器上时，必须严格保证其密封性能。
带瓷保护器的热电偶须避免骤冷骤热，以防瓷管爆裂。
安装地点应不妨碍其他设备的拆装。
6.测管道表面温度时，应使表面清洁、干净，一定要使热端与表面接触好并保温。
补偿导线、导线要加以屏蔽，接线是要注意极性。
7.热电偶要定期进行检定，合格后继续使用。
第三章温度测量一、水冷壁管温度测量350°-400°1.1水冷壁管管壁工作原理水冷壁是锅炉的主要受热部分，它由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周。
它的内部为流动的水或蒸汽，外界接受锅炉炉膛的火焰的热量。
水冷壁的作用是吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量,在管内产生蒸汽或热水，并降低炉墙温度,保护炉墙。
在大容量锅炉中，炉内火焰温度很高，热辐射的强度很大。
锅炉中有40～50％甚至更多的热量由水冷壁所吸收。
除少数小容量锅炉外，现代的水管锅炉均以水冷壁作为锅炉中最主要的蒸发受热面。
依靠炉膛的高温火焰和烟气对水冷壁的辐射传热，使水（未饱和水或饱和水）加热蒸发成饱和蒸汽，由于炉墙内表面被水冷壁管遮盖，所以炉墙温度大为降低，使炉墙不致被烧坏。
而且又能防止结渣和熔渣对炉墙的侵蚀；筒化了炉墙的结构，减轻炉墙重量。
1.2测量方法的选择及依据壁面温度测量问题在工业上用到的比较多，目前多采用热电偶来测量固体的表面温度，这是由于热电偶有较宽的测温范围，较小的测量端，能测量点的温度，而且测量的准确度也较高。
1.3测量元件及配线锅炉炉壁热电偶来测量采用铠式热电偶做感温元件。
我们应该使用的是镍铬-康铜热电偶，正极为镍铬合金，负极为康铜，测温范围是-200~900℃之间。
在补偿导线耳朵选择型号上我们选择的而是EX,正极镍铬10，负极铜镍45。
在我们测量中应该使用的是点接触，即热电偶的热端直接与被测表面相接触。
其中有四种方法，而不同的被测表面材质决定我们使用怎么样的点接触方法。
我们应该使用的是等温线接触，因为这样热电偶的两热电极的散热量虽然也集中在一个较小的区域，但由于热电极已与被测表面等温敷设一段距离后才引出，散热量主要是由等温敷设段供给的，热端的温度梯度比其他形式的要小的多，所以这样测量的散热量最小，准确度最高。
1.4误差分析及应对措施在使用热电偶测量时点接触的不同方式都有一定的误差，这就产生了测量误差，在测量中测量误差还与被测表面的的导热能力有着一定的关系。
在我们测量的时候不同的被测表面导热能力会影响我们的测量结果。
在测量中热电极的直径，则散失的热量多，热端温度改变就大。
热电极的直径细，向外散失的热量少，热端温度改变就小，在使用热电偶测量温度的时候我们还要注意冷端温度补偿方式法，而在之中我们就会用到的是补偿电桥法，这样我们才能较少误差，以求得所测量的真实数据。
二、锅炉炉膛尾部烟道烟气温度700°-800°2.1锅炉炉膛工作原理送风机将空气送入空气预热器中吸收烟气的热量并送进热风道，然后分成两股：一股送给制粉系统作为一次风携带煤粉送入喷煤器，另一股作为二次风直接送往喷煤器。