《熱工儀表及測量技術(shù)》課件.ppt
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1、熱工儀表及測量技術(shù)第一章第一章 測量的基本知識測量的基本知識第一節(jié)第一節(jié) 測量的意義和測量方法測量的意義和測量方法 一、測量的意義一、測量的意義 1 1測量的意義:測量的意義:測量是人類對自然界中客觀事物取得數(shù)量觀測量是人類對自然界中客觀事物取得數(shù)量觀念的一種認(rèn)識過程。在這一過程中,人們借助于念的一種認(rèn)識過程。在這一過程中,人們借助于專門工具,通過試驗(yàn)和對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析計算,專門工具,通過試驗(yàn)和對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析計算,求得被測量的值,獲得對于客觀事物的定量的概求得被測量的值,獲得對于客觀事物的定量的概念和內(nèi)在規(guī)律的認(rèn)識。念和內(nèi)在規(guī)律的認(rèn)識。u測量技術(shù)可分為若干分支,如測量技術(shù)可分為若干分支,如力
2、學(xué)測量、力學(xué)測量、電學(xué)測量、熱工測量電學(xué)測量、熱工測量等。等。u熱工測量是指熱工測量是指溫度、濕度、壓力、流量、溫度、濕度、壓力、流量、煙氣成分煙氣成分等參數(shù)的測量。等參數(shù)的測量。2 2應(yīng)用方面應(yīng)用方面 (1)過程監(jiān)測:過程監(jiān)測:對過程參數(shù)的監(jiān)測。對過程參數(shù)的監(jiān)測。(2)過過程程控控制制:為為生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程的的自自動動控控制制提供依據(jù)。提供依據(jù)。(3)試驗(yàn)分析與系統(tǒng)辨識:試驗(yàn)分析與系統(tǒng)辨識:解決科學(xué)上解決科學(xué)上的和過程上的問題,一般需要綜合運(yùn)用理的和過程上的問題,一般需要綜合運(yùn)用理論和實(shí)驗(yàn)的方法。測量技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)分論和實(shí)驗(yàn)的方法。測量技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)分析,是測量技術(shù)的一個典型應(yīng)用。析,是測量
3、技術(shù)的一個典型應(yīng)用。二、測量方法二、測量方法u測測量量的的定定義義:就就是是用用實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的的方方法法,把把被被測測量量與與同同性性質(zhì)質(zhì)的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)量量進(jìn)進(jìn)行行比比較較,確確定定兩兩者的比值,從而得到被測量的量值。者的比值,從而得到被測量的量值。u使測量結(jié)果有意義的要求:使測量結(jié)果有意義的要求:u用用來來進(jìn)進(jìn)行行比比較較的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)量量應(yīng)應(yīng)該該是是國國際際上上或或國國家家所公認(rèn)的,且性能穩(wěn)定。所公認(rèn)的,且性能穩(wěn)定。u進(jìn)行比較所用的方法和儀表必須經(jīng)過驗(yàn)證。進(jìn)行比較所用的方法和儀表必須經(jīng)過驗(yàn)證。測量的基本方程式:測量的基本方程式:X=aU 式中,式中,X 被測量;被測量;U 標(biāo)準(zhǔn)量(即選用的測量單位
4、);標(biāo)準(zhǔn)量(即選用的測量單位);a 被測量與標(biāo)準(zhǔn)量的數(shù)字比值。被測量與標(biāo)準(zhǔn)量的數(shù)字比值。u測量方法測量方法就是實(shí)現(xiàn)被測量與標(biāo)準(zhǔn)量比較的方法。就是實(shí)現(xiàn)被測量與標(biāo)準(zhǔn)量比較的方法。u測量方法的分類(按測量結(jié)果產(chǎn)生的方式分):測量方法的分類(按測量結(jié)果產(chǎn)生的方式分):(1)直直接接測測量量法法:使使被被測測量量直直接接與與選選用用的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)量量進(jìn)進(jìn)行行比比較較,或或者者預(yù)預(yù)先先標(biāo)標(biāo)定定好好了了的的測測量量儀儀表表進(jìn)進(jìn)行行測測量量,從從而而直直接接求得被測量數(shù)值的測量方法。求得被測量數(shù)值的測量方法。(2)間間接接測測量量法法:通通過過直直接接測測量量與與被被測測量量有有某某種種確確定定函函數(shù)數(shù)關(guān)關(guān)系系
5、的的其其它它各各個個變變量量,然然后后將將所所測測得得的的數(shù)數(shù)值值代代入入函函數(shù)數(shù)關(guān)系進(jìn)行計算,從而求得被測量數(shù)值的方法。關(guān)系進(jìn)行計算,從而求得被測量數(shù)值的方法。(3)組合測量法:組合測量法:測量中使各個未知量以不同的組合形測量中使各個未知量以不同的組合形式出現(xiàn)(或改變測量條件以獲得這種不同組合),根式出現(xiàn)(或改變測量條件以獲得這種不同組合),根據(jù)直接測量或間接測量所獲得的數(shù)據(jù),通過解聯(lián)立方據(jù)直接測量或間接測量所獲得的數(shù)據(jù),通過解聯(lián)立方程組以求得未知量的數(shù)值,這類測量稱為組合測量。程組以求得未知量的數(shù)值,這類測量稱為組合測量。u問以下測量過程使用了哪種測量方法?問以下測量過程使用了哪種測量方法
6、?通過公式通過公式 測量功率測量功率用鉑電阻溫度計測量溫度,電阻值與溫度用鉑電阻溫度計測量溫度,電阻值與溫度的關(guān)系是的關(guān)系是用水銀溫度計測量介質(zhì)溫度用水銀溫度計測量介質(zhì)溫度u測量方法的其它分類方式:測量方法的其它分類方式:u按按不不同同的的測測量量條條件件分分:等等精精度度測測量量與與非非等等精度測量精度測量u按按被被測測量量在在測測量量過過程程中中的的狀狀態(tài)態(tài)不不同同分分:靜靜態(tài)測量與動態(tài)測量態(tài)測量與動態(tài)測量第二節(jié)第二節(jié) 測量系統(tǒng)的組成及其功能測量系統(tǒng)的組成及其功能 一、測量系統(tǒng)的組成一、測量系統(tǒng)的組成 測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)由由四四個個基基本本環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)組組成成:傳傳感感器器、變換器或變送器、傳輸
7、通道和顯示裝置。變換器或變送器、傳輸通道和顯示裝置。傳感器變換器傳輸通道顯示裝置被測量測量值二、測量環(huán)節(jié)的功能二、測量環(huán)節(jié)的功能1、傳感器(敏感元件)、傳感器(敏感元件)u它是測量系統(tǒng)直接與被測對象發(fā)生聯(lián)系的部分。它是測量系統(tǒng)直接與被測對象發(fā)生聯(lián)系的部分。u理想敏感元件應(yīng)滿足的要求:理想敏感元件應(yīng)滿足的要求:u敏敏感感元元件件輸輸入入與與輸輸出出之之間間應(yīng)應(yīng)該該有有穩(wěn)穩(wěn)定定的的單單值值函函數(shù)數(shù)關(guān)關(guān)系。系。u敏敏感感元元件件應(yīng)應(yīng)該該只只對對被被測測量量的的變變化化敏敏感感,而而對對其其它它一一切可能的輸入信號不敏感。切可能的輸入信號不敏感。u在在測測量量過過程程中中,敏敏感感元元件件應(yīng)應(yīng)該該不不
8、干干擾擾或或盡盡量量少少干干擾擾被測介質(zhì)的狀態(tài)。被測介質(zhì)的狀態(tài)。2、變換器(變送器)變換器(變送器)u它它是是傳傳感感器器和和顯顯示示裝裝置置中中間間的的部部分分,它它是是將將傳傳感感器器輸輸出出的的信信號號變變換換成成顯顯示示裝裝置置易易于于接接收收的的部部件。件。u對對變變換換器器的的要要求求:性性能能穩(wěn)穩(wěn)定定,精精確確度度高高,使使信信息損失最小。息損失最小。3、顯示裝置、顯示裝置u它是測量系統(tǒng)直接與觀測者發(fā)生聯(lián)系的部分它是測量系統(tǒng)直接與觀測者發(fā)生聯(lián)系的部分u顯示裝置的基本形式:顯示裝置的基本形式:u模擬式顯示元件模擬式顯示元件u數(shù)字式顯示元件數(shù)字式顯示元件u屏幕式顯示元件屏幕式顯示元件
9、4、傳輸通道、傳輸通道u它是儀表各環(huán)節(jié)間輸入、輸出信號的連接部分。它是儀表各環(huán)節(jié)間輸入、輸出信號的連接部分。u分為電線、光導(dǎo)纖維和管路等。分為電線、光導(dǎo)纖維和管路等。第三節(jié)第三節(jié) 測量誤差與測量精度測量誤差與測量精度一、測量誤差的概念一、測量誤差的概念u測測定定值值與與被被測測量量真真值值之之差差稱稱為為測測量量的的絕絕對對誤誤差差,或簡稱測量誤差?;蚝喎Q測量誤差。=x X0 式中,式中,測量誤差;測量誤差;x 測定值(例如儀表指示值);測定值(例如儀表指示值);X0 被測量的真值。被測量的真值。u真值一般無法得到,所以用實(shí)際值真值一般無法得到,所以用實(shí)際值X代替代替X0。u對于絕對誤差,應(yīng)注
10、意下面幾個特點(diǎn):對于絕對誤差,應(yīng)注意下面幾個特點(diǎn):u絕對誤差是有單位的量,其單位與測定值和實(shí)際值相同。u絕對誤差是有符號的量,其符號表示出測定值與實(shí)際值的大小關(guān)系。u測定值與被測量實(shí)際值之間的偏離程度和方向通過絕對誤差來體現(xiàn)。u示值的絕對誤差與約定值之比值稱為示值的絕對誤差與約定值之比值稱為相對誤差相對誤差,其為無量綱數(shù),以百分?jǐn)?shù)表示。其為無量綱數(shù),以百分?jǐn)?shù)表示。u一般約定值一般約定值m有如下幾種取法:有如下幾種取法:um取取測量儀表的指示值測量儀表的指示值x時,時,稱為稱為標(biāo)稱相對誤差標(biāo)稱相對誤差;um取取測量的實(shí)際值測量的實(shí)際值X時,時,稱為稱為實(shí)際相對誤差實(shí)際相對誤差;um取取儀表的滿刻
11、度值儀表的滿刻度值時,時,稱為稱為引用相對誤差引用相對誤差。u對于相同的被測量,用絕對誤差評定其對于相同的被測量,用絕對誤差評定其測量精度的高低。但對于不同的被測量,測量精度的高低。但對于不同的被測量,則應(yīng)采用相對誤差來評定。則應(yīng)采用相對誤差來評定。u測測量量過過程程中中存存在在測測量量誤誤差差是是不不可可避避免免的的,任何測量值只能近似反映被測量的真值。任何測量值只能近似反映被測量的真值。u測測量量過過程程中中無無數(shù)數(shù)隨隨機(jī)機(jī)因因素素的的影影響響,使使得得即即使使在在同同一一條條件件下下對對同同一一對對象象進(jìn)進(jìn)行行重重復(fù)復(fù)測測量量也也不不會得到完全相同的測量值。會得到完全相同的測量值。u被被
12、測測量量總總是是要要對對敏敏感感元元件件施施加加能能量量才才能能使使測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)給給出出測測量量值值,這這就就意意味味著著測測量量值值并并不不能完全準(zhǔn)確的反映被測參數(shù)的真值。能完全準(zhǔn)確的反映被測參數(shù)的真值。例例1.11.1:二、測量誤差的來源二、測量誤差的來源1、儀器誤差儀器誤差它是由于設(shè)計、制造、裝配、檢定等的它是由于設(shè)計、制造、裝配、檢定等的不完善以及儀器使用過程中元器件老化、不完善以及儀器使用過程中元器件老化、機(jī)械部件磨損、疲勞等因素而使測量儀機(jī)械部件磨損、疲勞等因素而使測量儀器設(shè)備帶有的誤差。器設(shè)備帶有的誤差。減少儀器誤差的主要途徑是根據(jù)具體測減少儀器誤差的主要途徑是根據(jù)具體測量任
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