热工测量与自动控制PPT课件.pptx

1、教学教学大纲说明大纲说明：（一）课程的基本要求（一）课程的基本要求 初步掌握工程的测量方法以及误差分析与数据处初步掌握工程的测量方法以及误差分析与数据处理，能够正确选择和使用安装测量仪表、仪器，合理理，能够正确选择和使用安装测量仪表、仪器，合理组建常用的测量系统，了解自动控制的基本原理，能组建常用的测量系统，了解自动控制的基本原理，能准确地提出本专业对自动控制的要求正确绘制自动控准确地提出本专业对自动控制的要求正确绘制自动控制原理示意图，并能配合自控人员进行工程调试。制原理示意图，并能配合自控人员进行工程调试。（二）本课程与其它课程的关系（二）本课程与其它课程的关系 本课程是本专业的一门专业课

2、，与其它课程有横本课程是本专业的一门专业课，与其它课程有横向联系，在学生对于其它专业课的内容有所了解的基向联系，在学生对于其它专业课的内容有所了解的基础上，开设本课使学生对于该专业各参数是如何测量础上，开设本课使学生对于该专业各参数是如何测量的有所认识。的有所认识。（三）教学要求、重点、深广度和教学方法建议（三）教学要求、重点、深广度和教学方法建议 要求学生掌握教学大纲要求的内容、重点是各热要求学生掌握教学大纲要求的内容、重点是各热工参数的测量和自动测量的基本知识和术语，对于各工参数的测量和自动测量的基本知识和术语，对于各种仪表的制造原理有所了解，重点掌握各种的仪表使种仪表的制造原理有所了解，

3、重点掌握各种的仪表使用方法和各专业运行调试的方法。对于自动控制部分用方法和各专业运行调试的方法。对于自动控制部分的内容作为了解。的内容作为了解。绪论TC1M温度传感器温度传感器控制器控制器恒温室恒温室热工测量热工测量-测量与测量仪表的基本知识、误差的基本性测量与测量仪表的基本知识、误差的基本性质与处理、各种热工参数测量仪表的结构、原理与使用质与处理、各种热工参数测量仪表的结构、原理与使用测量热工参数测量热工参数:温度、湿度、压力、流量、流速、液位、热量温度、湿度、压力、流量、流速、液位、热量自动控制自动控制-自动控制原理、自动控制仪表、自动控制系自动控制原理、自动控制仪表、自动控制系统、自动控

4、制在暖通工程上的应用统、自动控制在暖通工程上的应用20温度计温度计恒温室恒温室20 1 第一章 测量的基本知识测量的基本知识（授课授课4 4学时）学时） 1-1 测量的意义及方法一、测量的概念一、测量的概念测量就是用专门的技术工具依靠实验和计算找到测量值测量就是用专门的技术工具依靠实验和计算找到测量值1 1、测量的定义：以同性质的标准量与被、测量的定义：以同性质的标准量与被 测量比较，并确定被测量对标准量的倍数。测量比较，并确定被测量对标准量的倍数。被测量：被测量： X = a U X = a U 两者的比值（测量值）两者的比值（测量值）测量单位（测量单位（S SI I） 测量方法测量方法 测

5、量仪器与设备测量仪器与设备测量过程的三要素测量过程的三要素玻璃感温包玻璃感温包毛毛细细管管标标尺尺(1-1)UXa 标准量（测量单位）标准量（测量单位）测量的基本方程式测量的基本方程式X = a U2 2、测量过程及变换（转换）：、测量过程及变换（转换）：测量过程测量过程包括包括调零、对比、示差、调平衡、读数调零、对比、示差、调平衡、读数五个动作。五个动作。 测量变换的定义是指把被测量按一定的规律测量变换的定义是指把被测量按一定的规律变换变换成另成另一个物理量的过程。实现该过程的元件称为测量元件。一个物理量的过程。实现该过程的元件称为测量元件。变换是测量的核心变换是测量的核心。二、测量的方法二

6、、测量的方法(如何实现如何实现被测量与标准量比较的方法被测量与标准量比较的方法) )（一）按照获取测量结果的程序分（一）按照获取测量结果的程序分（二）按照仪表特点分（二）按照仪表特点分（三）按照被测对象在测量过程中的状态分（三）按照被测对象在测量过程中的状态分（四）按照测量精度分（四）按照测量精度分直接测量测量间接测量测量组合测量组合测量非零测量法测量法零位法法 微差法微差法等精度测量等精度测量 不等精度测量不等精度测量接触测量法测量法 非非接触测量法测量法静态(稳态)动态点测量点测量 场测量场测量等精度测量等精度测量测量条件完全相同的情况下进行测量，其精度相同测量条件完全相同的情况下进行测量

7、，其精度相同。)()(rsPrsttmChhmQ热水热量指示积算仪热水热量指示积算仪测量过程包括测量过程包括调零、对比、示差、调平衡、读数调零、对比、示差、调平衡、读数五个动作五个动作C8500)1 (20BtAtRRt铂热电阻铂热电阻caRRtbEGdR0R2R4R3I 1I 2caRRtbEGdRt0R2R4R3Rpr1求解联立方程，求解联立方程，得出常数得出常数A、BA B213dd0D20040020404,1,2)(241dADdBPPPPAPPdDdBMBABAh1h2hH01020300203020101010203030封液封液(水、酒水、酒精、水银精、水银)U形管压力计形管压

8、力计610mm时间室内温度0室外温度0时间PAPB流量 1-2 测量系统-为完成为完成测量测量任务而被组合在一起的整体。任务而被组合在一起的整体。 一、测量系统的基本功能一、测量系统的基本功能二、测量系统的组成二、测量系统的组成变换功能变换功能 选择功能选择功能 比较和运算功能比较和运算功能显示和记录功能显示和记录功能传感器传感器 中间变换器中间变换器显示装置显示装置传感器传感器中间变换器中间变换器显示显示(记录记录)电源电源y=f(x)x被测信号被测信号控制控制器器玻璃感温包玻璃感温包毛细管标尺在实际应用中，一般用在实际应用中，一般用干、湿球温度计干、湿球温度计来测量出湿球温来测量出湿球温度

9、，近似代替热力学湿球温度。并且得到相对湿度。度，近似代替热力学湿球温度。并且得到相对湿度。v2.5m/s为常数为常数湿球温度干球温度t-ts纱布水变换元件变换元件Xg1g2gmY=f(X,g1,g2gm),()(.BvttfPBttAPPPsbqsbqbqq风扇变换功能变换功能 选择功能选择功能 比较和运算功能比较和运算功能显示和记录功能显示和记录功能三、热工测量仪表的分类三、热工测量仪表的分类（一）按被测参数分类（一）按被测参数分类-温度、湿度、压力、流量、温度、湿度、压力、流量、 流速、液位、热量流速、液位、热量（二）按显示记录形式分类（二）按显示记录形式分类 （三）工作原理分类（三）工作

10、原理分类: :机械式机械式/ /电子式电子式/ /气动式气动式/ /液动式液动式（四）其他分类（四）其他分类模拟式仪表模拟式仪表记录仪表记录仪表指针指示仪表指针指示仪表数字显示仪表数字显示仪表屏幕显示仪表屏幕显示仪表模拟式信号记录仪表模拟式信号记录仪表数字打印记录仪表数字打印记录仪表记录仪表记录仪表指示仪表指示仪表按显示功能分类按显示功能分类用途：标准用途：标准/实验实验/工程用仪表工程用仪表 装置地点：就地安装仪表和盘用仪表装置地点：就地安装仪表和盘用仪表使用方法：固定式仪表和便携式仪表使用方法：固定式仪表和便携式仪表1-3 测量误差与测量精度被测量的真值：被测量的真值：一、测量误差：测量结

11、果与被测量的真值之间的差一、测量误差：测量结果与被测量的真值之间的差系统误差（系差）系统误差（系差） 随机误差（偶然误差）随机误差（偶然误差）粗大误差（过失误差）粗大误差（过失误差）.按误差产生的原因按误差产生的原因 及性质的不同分为及性质的不同分为 按误差的按误差的 表示方法分表示方法分绝对误差绝对误差 =X-X0 (1-3)相对误差相对误差max0 XX)() 51 (max测量结果表达式：测量结果表达式：X0 = a U)41 (%1000X X0为一不确定值，在一区间范围内。只有当给出了测为一不确定值，在一区间范围内。只有当给出了测量结果量结果X、误差范围、误差范围 max 及其单位，

12、测量才算完成。及其单位，测量才算完成。（一）系统误差（一）系统误差: :在多次等精度测量同一恒定值时，在多次等精度测量同一恒定值时，误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时也按误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时也按某种规律变化的误差，简称系差。某种规律变化的误差，简称系差。产生原因：五条产生原因：五条P.11P.11（二）随机误差（二）随机误差: :在多次等精度测量同一恒定值时，在多次等精度测量同一恒定值时，其绝对值和符号无规则变化的误差，测量次数足够多其绝对值和符号无规则变化的误差，测量次数足够多时，服从统计规律，误差的平均值趋近于零。又称偶时，服从统计规律，误差的平均值趋近于零。

13、又称偶然误差。然误差。产生原因：三条产生原因：三条P.11 P.11 （三）粗大误差（三）粗大误差: :在一定的测量条件下，测量值明显在一定的测量条件下，测量值明显地偏离实际值所形成的误差，简称粗差，又称过失误地偏离实际值所形成的误差，简称粗差，又称过失误差。差。产生原因：产生原因： 粗心失误粗心失误毛毛细细管管标标尺尺标标准准温温度度计计6780100200二、二、测量精度测量精度(a)弹着点分散而偏斜弹着点分散而偏斜,测量中既不精密测量中既不精密,也不正确也不正确,即精确度很低。即精确度很低。 (b)弹着点仍较分散，但大致围绕靶心，属于正确而欠精密。弹着点仍较分散，但大致围绕靶心，属于正确

14、而欠精密。 (c)弹着点密集，但明显偏向一方，属于精密高而正确度差弹着点密集，但明显偏向一方，属于精密高而正确度差(准星准星 (d)弹着点相离很近且都围绕靶心，弹着点相离很近且都围绕靶心， 有问题有问题) 属于即精密高又正确，精确度很高。属于即精密高又正确，精确度很高。B点为坏值，应予以剔除。点为坏值，应予以剔除。保证精确度高应满足三个方面的条件：保证精确度高应满足三个方面的条件：(a)(b)(c)(d)靶心靶心-测量的真值测量的真值 靶上的弹着点靶上的弹着点-测量的结果测量的结果随机误差随机误差小小-精密度精密度高系统误差系统误差小小-正确度正确度高粗大误差粗大误差-坏值坏值精确度精确度高高

15、三、随机误差的特性与处理三、随机误差的特性与处理（一）随机误差的特性随机误差的特性剔出粗差，消除系差，对同一量值进行无数次等精度剔出粗差，消除系差，对同一量值进行无数次等精度测量，得到的测量值测量，得到的测量值X Xi i叫测量列：叫测量列：X X1 1、X X2 2、 、X Xn n 被测参数的真值被测参数的真值组别x1x2x3x4x5x6xmax -xminA6.25 6.30 6.36 6.24 6.35 6.30 0.1237.806.300.05B6.00 6.30 6.60 6.20 6.40 6.30 0.6037.806.300.20iXX)1(10limniinXnX) 61

16、 (.121nXnXXXXniinn次测量的次测量的最佳值最佳值或或 最优概值最优概值(算术平均值算术平均值)：5676.30保证精确度高应满足三个方面的条件：保证精确度高应满足三个方面的条件：（1 1）性能优良的测量仪表）性能优良的测量仪表（2 2）正确的测量方法）正确的测量方法（3 3）正确细心的测量操作）正确细心的测量操作要实现准确测量必须做到要实现准确测量必须做到: :(1)(1) 尽量避免过失误差（粗差）尽量避免过失误差（粗差）(2)(2) 尽量减少系统误差到可以忽略的程度尽量减少系统误差到可以忽略的程度(3)(3) 仔细地设计测量，并尽可能地进行多次（多次测仔细地设计测量，并尽可能

17、地进行多次（多次测量的平均值，其随机误差比单个测量值的随机误量的平均值，其随机误差比单个测量值的随机误差小）差小）1.1.正态分布：正态分布： 若一系列测量值中不含系统若一系列测量值中不含系统误差和粗大误差，随机误差：误差和粗大误差，随机误差：dY)2exp(21)(22 图图1-4 正态分布的正态分布的 随机误差概率密度曲线随机误差概率密度曲线0XXii)2exp(21)(22y(1-7)1)()(.1212022221nXXnXXnniiniin-标准偏差的最佳估计值标准偏差的最佳估计值)1()(12nnXXnniiX（1-9）算术平均值的算术平均值的标准偏差标准偏差（1-10）-标准偏差

18、（教材上称标准偏差（教材上称标准误差标准误差）ABA0)(y 正态分布函数为正态分布函数为 : (随机误差落在随机误差落在 到到的概率的概率)（1-8）B)121 (1%100)2exp(2122d55expe分布密度函数：分布密度函数：dY)2exp(21)(22011limniinn 正态分布函数为：正态分布函数为：0)(yd（1-8）2、 正态分布的随机误差具有的特性：正态分布的随机误差具有的特性：（1）随机误差的正负值分布具有对称性）随机误差的正负值分布具有对称性（2）随机误差数值分布的规律性）随机误差数值分布的规律性（3）随机误差绝对值的有限性）随机误差绝对值的有限性（4）曲线的对称

19、性）曲线的对称性（二）随机误差的处理：（二）随机误差的处理：随机误差随机误差 i 落在落在 到到的概率为：的概率为：ddY)2exp(22)2exp(21)(02222)121 (1)2exp(2122d随机误差随机误差i落在落在-到到的概率为的概率为)131 ()2exp(22)2exp(21)(02222ddYZ)(2)()151 ()2exp(21)(02ZYdZZZZ)141 ()2exp(22)(02dZZY令：令： 正态分布积分表（表正态分布积分表（表1-1）P.14：随机误差随机误差i落在落在（-，+）区间的概率为）区间的概率为6826.0)1 (2Y0)(y-2-23-3%26

20、.68)1(2)1()1()(ZYYY标准正态分布的分布函数标准正态分布的分布函数9973. 0) 3(23Y9546. 0)2(22Y随机误差随机误差i落在（落在（-，+）区间的概率为：区间的概率为：6826.0)1 (2Y3 随机误差绝对值大于随机误差绝对值大于3的可能性（概率）仅为的可能性（概率）仅为0.0027，实际出现的可能性极小，因此定义，实际出现的可能性极小，因此定义3为为极限极限误差误差（或叫（或叫最大误差最大误差、随机不确定度随机不确定度）。）。 在多次等精度测量中，通常将在多次等精度测量中，通常将 的测量值判为的测量值判为坏值，删除掉。坏值，删除掉。 i i落在（落在（-2

21、-2，+2+2）区间的概率为：）区间的概率为：i i落在（落在（-3-3，+3+3）区间的概率为：）区间的概率为：0)(y-2-23-33有限次等精度测量最终结果表达式有限次等精度测量最终结果表达式(消除系差，剔出粗差消除系差，剔出粗差)XXX3( (可信度可信度99.7%)99.7%)的误差叫的误差叫粗大误差粗大误差i12345678910Xi90.9 91.2 91.5 90.2 91.8 91.3 91.6 92.1 90.7 91.4i-0.4-0.10.2-1.10.500.30.8-0.60.12i0.16 0.01 0.04 1.21 0.2500.09 0.64 0.36 0.

22、01(1)最优概值最优概值(3)极限误差极限误差(2)标准偏差标准偏差(4)最优概值标准偏差最优概值标准偏差(5)有限次等精度测量最终结果表达式有限次等精度测量最终结果表达式(消除系差，剔出粗消除系差，剔出粗差差)CXXii3.9110101Cnnii6 . 011077. 211238 .16 .033iCnX2 . 0106 . 0CXXX6 . 03 .913将【例将【例1-11-1】所列的等精度测量结果进行处理，并导】所列的等精度测量结果进行处理，并导出其最终结果表达式（出其最终结果表达式（P.14P.14）（无粗大误差）（无粗大误差）(可信度可信度99.7%)i12345678910

23、Xi105.30104.94105.63105.24104.84104.97105.35105.16105.71105.36i0.05-0.31-0.38-0.01-0.39-0.280.10-0.090.460.112i0.00250.09610.14440.00010.15210.07840.010.00810.21160.0121(1)最优概值最优概值(3)极限误差极限误差(2)标准偏差标准偏差(4)最优概值标准偏差最优概值标准偏差(5)有限次等精度测量最终结果表达式有限次等精度测量最终结果表达式(消除系差，剔出粗消除系差，剔出粗差差)25.10510101iiXX28. 0110715

24、4. 0112nnii384.028.033i09. 01026. 0nX27. 025.1053XXXP18.11 P18.11 题题 求测量标准偏（误）差，求测量标准偏（误）差，最优概值标准最优概值标准偏（误）差；偏（误）差；置信度分别为置信度分别为95.5%95.5%，99.7%99.7%的测量结果。的测量结果。（无粗大误差）（无粗大误差）(可信度可信度99.7%)【作业【作业1-11-1】将下列两组等精度测量结果进行】将下列两组等精度测量结果进行处理，并导出最终结果表达式。（单位处理，并导出最终结果表达式。（单位 ）x1x2x3x4x5x6A仪器6.25 6.30 6.36 6.24

25、6.35 6.30B仪器6.00 6.30 6.60 6.20 6.40 6.30组别测量列作业作业 P18. 11题题 三位有效数字三位有效数字两位有效数字两位有效数字最后一位数字为欠准数字最后一位数字为欠准数字567010206.30 6.3 误差理论：误差理论：6.256.356.2956.305 注意测量时几位有效数字的取值，计算结果要和给注意测量时几位有效数字的取值，计算结果要和给出的数字取同样多的位数，运算过程中出的数字取同样多的位数，运算过程中至多至多要比给出的要比给出的数字取多一位的位数或相同位数，多了也没用。数字取多一位的位数或相同位数，多了也没用。1000kPa 1Mpa

26、0.5MPa1.5MPa999.5kPa 1000.5kPa=1.000MPa0.9995MPa1.0005MPa05. 03 . 6005. 030. 6i123456XiA6.25 6.30 6.366.246.356.30XiB6.00 6.30 6.606.206.406.30iA-0.0500.06- 0.060.050 iB-0.3000.30- 0.1000(1)(1)最优概值最优概值(3)(3)极限误差极限误差(2)(2)标准偏差标准偏差(4)(4)最优概值标准偏差最优概值标准偏差（5 5）有限次等精度测量最终结果）有限次等精度测量最终结果 表达式（消除系差，剔出粗差）表达式（

27、消除系差，剔出粗差）661iiXX20. 005. 0112BAniin360.03,15.03iBA08. 0,02. 0,BAXXXnCXXCXXBAXBBXAA24. 030. 6306. 030. 63【作业【作业1-11-1】将下列两组等精度测量结果进行处理，并导出最】将下列两组等精度测量结果进行处理，并导出最终结果表达式。终结果表达式。( (单位：单位： ）（无粗大误差）（无粗大误差）30.6BAXX(可信度可信度99.7%)1-4 1-4 测量仪表的基本技术指标测量仪表的基本技术指标 允许误差限内，测量仪表的被测量值的范围叫作测允许误差限内，测量仪表的被测量值的范围叫作测量范围。

28、测量范围上限值量范围。测量范围上限值( (最高值最高值) )与下限值与下限值( (最低值最低值) )之之差称作量程差称作量程XmXm一、仪表的精度与稳定性一、仪表的精度与稳定性1 1、测量误差、测量误差 （1 1）示值绝对误差）示值绝对误差 =X-X=X-X0 0 (1-16)(1-16)（2 2）示值相对误差）示值相对误差（3 3）引用误差）引用误差（4 4）基本误差）基本误差（5 5）允许误差：基本误差不超过）允许误差：基本误差不超过某一规定值某一规定值。2 2、仪表的精度、仪表的精度-允许误差去掉百分号的数值称作仪表的精度等级允许误差去掉百分号的数值称作仪表的精度等级)191 (%100

29、maxmjX)171 (%100%100000XXXX)181 (%100myX0100 单位KPa精度:1级2 2、仪表的精度、仪表的精度 基本误差不超过某一规定值，此规定值叫允许误差。基本误差不超过某一规定值，此规定值叫允许误差。允许误差去掉百分号的数值称作仪表的精度等级。允许误差去掉百分号的数值称作仪表的精度等级。0.0050.005、0.010.01、0.020.02、（、（0.0350.035）、）、0.040.04、0.050.05、0.10.10.20.2、（、（0.350.35）、）、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5、4.04.0、5.05.0掌握仪表的精

30、度要注意的几点（掌握仪表的精度要注意的几点（P15P15）：）：（1 1）用户只可降级使用不可升级使用。）用户只可降级使用不可升级使用。（2 2）在测量中使用同一精度（）在测量中使用同一精度（1.01.0级），量程又相同的级），量程又相同的仪表仪表(50 (50 100 100 ),所测值的绝对误差所测值的绝对误差( (0.5 )0.5 )与与被测参数的数值无关。被测参数的数值无关。(3)(3)两块同一精度的仪表（两块同一精度的仪表（1.01.0级），量程不等级），量程不等( (一块一块0 0 50 50 ,另一块一块0 0 100 100 ），则在测量中可能），则在测量中可能产生的绝对误差是

31、不相同的产生的绝对误差是不相同的( (0.5 0.5 、1 )1 )科学研究用工业检测用%100maxmjXCXmj5 . 0)50100%(1max(3)(3)两两只只同一精度的仪表（同一精度的仪表（1.01.0级），量程不等级），量程不等( (一一只只0 0 50 50 ,另一一只只0 0 100 100 ），测同一环境温），测同一环境温度为度为40 40 ，用那一块更好？，用那一块更好？C0 . 1)0100(%12max结论：尽量选择量程小的仪表，并使测量值在上限至量程结论：尽量选择量程小的仪表，并使测量值在上限至量程的三分之二左右。的三分之二左右。 两块仪表，精度、量程均不等，测同一

32、参数用那一块更好？两块仪表，精度、量程均不等，测同一参数用那一块更好？ 【作业【作业1-2】测测90 90 温度，现有温度，现有两只温度计，一只精度两只温度计，一只精度0.50.5级，量程级，量程0 0 300 300 ；另；另一只精度一只精度1.01.0级，量程级，量程0 0 100 100 ，问用那一只，问用那一只温度计测量温度计测量更好？更好？测量中测量中可能产生的最大绝对误差为：可能产生的最大绝对误差为：用第一块更好用第一块更好, ,可能产生的可能产生的最大最大绝对误差更小。绝对误差更小。mjXmaxC5 . 0)050(%11max0100 单位KPa精度:1级0100 单位KPa精

33、度:1级0100 单位KPa精度:1级C5 . 1)0300(%5 . 01maxmjXmaxC0 . 1)0100(%12max【作业【作业1-2】测】测90 温度，现有两只温度计，一只精温度，现有两只温度计，一只精度度0.5级，量程级，量程0 300 ；另一只精度；另一只精度1.0级，量程级，量程0 100 ，问用那一只温度计测量更好？，问用那一只温度计测量更好？可能产生的最大绝对误差为：可能产生的最大绝对误差为：用用1.01.0级，量程级，量程0 0 100 100 的温度计更好的温度计更好, ,可能产生的可能产生的绝对误差更小。绝对误差更小。结论：精度低、量程小的仪表可能产生的绝对误差

34、更小，结论：精度低、量程小的仪表可能产生的绝对误差更小，而且降低成本。测量值在上限至量程的三分之二左右。而且降低成本。测量值在上限至量程的三分之二左右。3、稳定性、稳定性稳定度稳定度 各环境影响系数各环境影响系数CmVhmVtw10/1 . 08/3 . 10100 单位KPa精度:1级二、仪表的特性二、仪表的特性（静态特性：与时间无关的参数描述测量仪表的特性）（静态特性：与时间无关的参数描述测量仪表的特性）1 1、灵敏度、灵敏度2 2、灵敏限、灵敏限 （分辨率）（分辨率）3 3、线性度、线性度4 4、变差、变差5 5、温度误差、温度误差三、动态特性三、动态特性: :仪表对随时间变化的参数的响

35、应特性仪表对随时间变化的参数的响应特性)211 (%100maxmaxYLE)221 (%100maxmaxYHmAmaxYYXmaxL0图图1-5 仪表的仪表的 静特性曲线静特性曲线图图1-6 仪表的仪表的变差示意图变差示意图X X、Y-Y-被测量的输入被测量的输入增量增量、输出增量、输出增量)201 ( XYK2maxLmAmaxYYXmaxH0（其他温度测量值与（其他温度测量值与20 时测量值的差值）时测量值的差值）Y Ymaxmax仪表量程仪表量程三、动态特性三、动态特性: :仪表对随时间变化的参数的响应特性仪表对随时间变化的参数的响应特性0t实际值实际值测量值测量值CXmj3)600

36、1200%(5 . 0max最大绝对误差小于测量最大允许误差最大绝对误差小于测量最大允许误差4 4 ，所以是合，所以是合适的。适的。作业作业 P67.10 P67.10【例【例1-11-1】精度】精度0.50.5级，量程为级，量程为600 600 1200 1200 。测量。测量最大允许误差为最大允许误差为4 4 【解】最大绝对误差为：【解】最大绝对误差为：作业作业 P67.10标准表读数（标准表读数（MPaMPa）0246810被校表正行程读数（被校表正行程读数（MPaMPa）01.993.975.957.989.98被校表反行程读数（被校表反行程读数（MPaMPa）02.034.036.0

37、58.0210.02【解】（【解】（1 1）变差）变差%1%1000101 . 0%100maxmaxYH因为基本误差因为基本误差允许误差允许误差所以该仪表符合所以该仪表符合1.0级精度。级精度。(2)如果该压力表的精度等级为如果该压力表的精度等级为1.0级，则允许误差为级，则允许误差为1.0%基本误差基本误差%5 .0%10001005.0%100maxmjX第二章第二章 温度测量温度测量（本章授课本章授课6 6学时）学时） 2-1 测温仪表的分类一、温度和温标一、温度和温标（一）摄氏温标（一）摄氏温标( (代号代号t):1atmt):1atm纯水冰点纯水冰点0,0,沸点沸点100 100

38、， 之间之间100100等份，其中等份，其中1 1等份等份= 1 = 1 （二）华氏温标（二）华氏温标( (代号代号F):1atmF):1atm纯水冰点纯水冰点3232F F，沸点，沸点212212F,F,之间之间180180等份等份, ,其中其中1 1等份等份=1=1F F摄氏温标与华氏温标换算关系：摄氏温标与华氏温标换算关系：（三）热力学温标：纯理论不能付诸实用。（三）热力学温标：纯理论不能付诸实用。（四）国际实用温标（四）国际实用温标( (代号代号T T）：单位）：单位K K（开尔文）（开尔文）水三相点热力学温度水三相点热力学温度( (温标的唯一基准点温标的唯一基准点) )的的1/273

39、.16=1K1/273.16=1K T=t+273.15 (2-1) T=t+273.15 (2-1)273.15K= 0 =T273.15K= 0 =T0 0 -标准大气压下冰的熔化温度标准大气压下冰的熔化温度二、温度的检测方法的主要方法和分类（表二、温度的检测方法的主要方法和分类（表2-12-1）P20 P20 （测温介质为水银）（测温介质为水银）) 12()32(95Ft2-2 2-2 双金属片温度计双金属片温度计=f（t - t0）（2-3） 应用范围应用范围-80 600 ，精度，精度0.5 1级，常作为级，常作为恒定温度的控制元件。抗震性能好，结构简单，牢固可恒定温度的控制元件。抗

40、震性能好，结构简单，牢固可靠，读数方便，精度不高，测量范围不大。靠，读数方便，精度不高，测量范围不大。绝缘体绝缘体调节螺钉调节螺钉双金属片温度计双金属片温度计ZJ继电器继电器加加热热器器灯泡灯泡电源电源电源电源2-3 玻璃液柱温度计一、一、玻璃液柱膨胀式温度计的玻璃液柱膨胀式温度计的分类、结构形式和特点分类、结构形式和特点玻璃温包玻璃温包毛细管标标尺尺水银水银 有机液体有机液体普通型温度计普通型温度计精密型温度计精密型温度计贝克曼温度计贝克曼温度计电接点温度计电接点温度计棒式棒式图图2-2(b) 内标式内标式图图2-2(a) 可调式电接点温度计可调式电接点温度计固定式电接点温度计固定式电接点温

41、度计分类分类感温感温液体液体用途用途结构结构形式形式水银水银凸面凸面有机液有机液体凹面体凹面表表2-3 2-3 P.23P.23分度值小于分度值小于0.010.01(图图2-3)（表（表2-2）ZJ继电器继电器加加热热器器灯泡灯泡电源电源电源电源二、二、玻璃液柱膨胀式温度计的玻璃液柱膨胀式温度计的使用使用（一）允许示值误差（表（一）允许示值误差（表2-32-3）示值误差示值误差= =显示值显示值- -真实值真实值（二）误差原因及处理（表（二）误差原因及处理（表2-42-4）（避免或减少误差）（避免或减少误差） 2-4 压力式温度计 密闭容器中液体或气体受热后压力的升高来反映密闭容器中液体或气体

42、受热后压力的升高来反映被测温度。此温度计结构简单，强度较高，抗震性能被测温度。此温度计结构简单，强度较高，抗震性能好。好。( (图图P.24P.58)P.24P.58) 一、充气体的一、充气体的压力温度计温度计 PV= mRT PV= mRT 二、充蒸汽的二、充蒸汽的压力温度计温度计 蒸汽的饱和蒸汽压蒸汽的饱和蒸汽压 温度温度充氮气测温充氮气测温-120 2-5 热电偶温度计热电偶温度计是目前最为广泛的温度传感器，结构简热电偶温度计是目前最为广泛的温度传感器，结构简单、测温范围广（单、测温范围广（-100 -100 1600 1600 ），准确度高，惯），准确度高，惯性小，输出为电信号，便于远

43、传与转换的优点。性小，输出为电信号，便于远传与转换的优点。一、热电偶温度计的测温原理一、热电偶温度计的测温原理+-A（T）B（T）NANBEAB(T)接触电势接触电势 (帕尔贴电势帕尔贴电势),()(),()(),(000TTETETTETETTEBABoAABAB电子扩散方向电子扩散方向T T0EA(T,T0)AT0T温差电势温差电势 (汤姆逊电势汤姆逊电势)-+T0参比参比(考考)端端 自由端或冷端自由端或冷端一般恒定在一般恒定在0 0 T测量端测量端 工作端或热端工作端或热端ABEA(T,T0)EB(T,T0)EAB(T0)EAB(T)T T0NANB热电偶回路的热电势热电偶回路的热电势

44、:TBTAABNNekTTE,ln)( )42(ln)(00,00TBTAABNNekTTE（一）接触电势（一）接触电势 ( (帕尔贴电势帕尔贴电势) )（二）温差电势（二）温差电势 ( (汤姆逊电势汤姆逊电势) )TTAAdTTTE0),(0)52(),(00TTBBdTTTECTfTfTfTTETETTETETTEBABoAABAB)()()(),()(),()(),(000000,0lnTBTANNekTTBTANNekT,lnTTBdT0TTAdT0e-e-单位电荷，单位电荷，e=1.6e=1.61010-9 -9 C C k-k-玻耳兹曼常数，玻耳兹曼常数，k=1.38k=1.381

45、010-23 -23 J/K J/K N NA A，N NB B-材料材料A A、B B的自由电子密度，是温度的函数。的自由电子密度，是温度的函数。A、B-导体导体A A、B B的汤姆逊系数，与材料的性质和两端温的汤姆逊系数，与材料的性质和两端温度有关。度有关。（三）热电偶回路的热电势（三）热电偶回路的热电势CTf)(0若冷端温度固定若冷端温度固定 (常数常数)(2-6) (2-7) (2-8)ABEAB(T,T0)TT0 =0 令令T T0 0=0 =0 ，根据分度表（例如表，根据分度表（例如表2-62-6），电势和温度），电势和温度的对应值，得出的对应值，得出T T值来。值来。( (热电偶

46、种类：表热电偶种类：表2-5) 2-5) 【例【例2-12-1】用铂铑】用铂铑10-10-铂热电偶测温，热电偶冷端温度铂热电偶测温，热电偶冷端温度为为 0 0 ，测得热电势一次为，测得热电势一次为0.173mV0.173mV，另一次为，另一次为2.58mV,2.58mV,求两次所测点的温度。求两次所测点的温度。解：查表解：查表2-62-6（P29P29）(1) 0.173mV 30 (1) 0.173mV 30 (2) 0.258mV t=?(2) 0.258mV t=?t=300+28=328 t=300+28=328 【作业2-1】用铂铑】用铂铑10-铂热电偶测温，热电偶冷端温度铂热电偶测

47、温，热电偶冷端温度为为0 ，测得热电势为，测得热电势为1.00mV，求所测点的温度。，求所测点的温度。0 .28)2030(506. 2599. 2506. 258. 220tmV0t1t2tV1VV2) 92(),(),(00TTETTEABABCTT0BT0T/0T/0AB/A/1、热电偶（感温元件）、热电偶（感温元件）2、连接导线连接导线（铜导线或补偿导线）（铜导线或补偿导线）毫毫伏伏计计。TnBABATnTT0。TnBAB/A/TnTT0(二二)中间导体定律中间导体定律( (三三) )中间温度定律中间温度定律(四四)连接导体定律连接导体定律)102(),(),(),(00TTETTET

48、TEnABnABAB)112(),(),(),(00TTETTETTTEnBAnABnABAB二、热电偶基本定律二、热电偶基本定律P.27P.27( (一一) )均质导体定律均质导体定律。 。TnCBABTnT0TP30补偿补偿导线导线BATnTT0BABATT0【例【例2-22-2】用铂铑】用铂铑10-10-铂热电偶测温，热电偶冷端温度为铂热电偶测温，热电偶冷端温度为 30 30 ，测得热电势为，测得热电势为0.699mV0.699mV，求所测点的温度。，求所测点的温度。解：解：查表查表2-6（P29）t=130 【作业【作业2-2】用铂铑】用铂铑10-铂热电偶测温，热电偶冷端温度铂热电偶测

49、温，热电偶冷端温度为为 20 ，测得热电势为，测得热电势为0.682mV，求所测点的温度。，求所测点的温度。 连接导体定律的应用连接导体定律的应用补偿导线补偿导线P30，表，表2-7mVEtEtEABABAB872. 0173. 0699. 0)0 ,30()30,()0 ,(中间温度定律的应用中间温度定律的应用。TnBABATnTT0)102(),(),(),(00TTETTETTEnABnABAB三、热电偶的材料、分类与构造三、热电偶的材料、分类与构造（一）材料：满足四点要求（一）材料：满足四点要求P.28P.28（二）分类（二）分类（三）构造（三）构造四、热电偶冷端温度的补偿四、热电偶冷

50、端温度的补偿标准标准 非标准非标准普通型普通型铠装型铠装型薄膜型薄膜型冰浴法冰浴法( (四，图四，图2-14)2-14)校正法校正法( (二二, ,中间温度定律中间温度定律计算计算) )仪表机械零点调整法仪表机械零点调整法( (五五) )补偿电桥法补偿电桥法( (三，图三，图2-13)2-13)0t0)122()0 ,(),()0 ,(00tEttEtE)132(),()0 ,(0abVttEtEcaRRtbEGdR0R2R4R3I 1I 2R Rt t为热电阻为热电阻平衡电桥和不平衡电桥平衡电桥和不平衡电桥1 1、不平衡电桥测、不平衡电桥测温度温度 c c、d d两点间的电位相等，检流计两点