热工仪表知识流量.ppt
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1、热工仪表知识热工仪表知识一、测量基础一、测量基础l测量就是利用专用的设备,通过实验的方法,将被测量和与所选用的测量单位进行比较,求得被测量测量就是利用专用的设备,通过实验的方法,将被测量和与所选用的测量单位进行比较,求得被测量包含测量单位多少的数值,得到的数值和测量单位合称测量结果。包含测量单位多少的数值,得到的数值和测量单位合称测量结果。l测量结果由三部分组成,即数值、误差和单位。任何测量必然存在误差。测量结果由三部分组成,即数值、误差和单位。任何测量必然存在误差。l根据分类依据的不同,测量方法主要有以下几种分类方法:根据分类依据的不同,测量方法主要有以下几种分类方法:直接测量与间接测量直接
2、测量与间接测量 接触测量与非接触测量接触测量与非接触测量 静态测量与动态测量静态测量与动态测量l检定、校准的区别和联系检定、校准的区别和联系 检定:查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序,包括检查、加标记和出具证书。检定:查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序,包括检查、加标记和出具证书。检定主要内容:首次检定、后续检定、周期检定、仲裁检定、强制检定,其中强制检定主要涉及社会检定主要内容:首次检定、后续检定、周期检定、仲裁检定、强制检定,其中强制检定主要涉及社会公用计量标准、部门企事业单位的最高计量标准、用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测等公用计量标准、部门企事业单位的最高计量标准
3、、用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测等方面。方面。检定、校准的联系:测量仪器的评定形式,实现单位统一、量值准确可靠计量范畴,按照相同的测量检定、校准的联系:测量仪器的评定形式,实现单位统一、量值准确可靠计量范畴,按照相同的测量程序进行。程序进行。检定、校准的区别:法制性、符合性、溯源性、定性和定量、测量结果和出具报告的区别。检定、校准的区别:法制性、符合性、溯源性、定性和定量、测量结果和出具报告的区别。检定校准基础知识检定校准基础知识 仪表的检定:为评定仪表的计量性能(精确度、灵敏度等),并确定其性能是否仪表的检定:为评定仪表的计量性能(精确度、灵敏度等),并确定其性能是否合格所进行的
4、全部工作称为检定,又称校验。检定是计量工作的主要任务之一,仪表合格所进行的全部工作称为检定,又称校验。检定是计量工作的主要任务之一,仪表出厂、验收时要检定,使用过程中检定工作也要定期进行。检定工作应遵循国家法定出厂、验收时要检定,使用过程中检定工作也要定期进行。检定工作应遵循国家法定的检定技术文件进行。的检定技术文件进行。按产生被测量标准量值的方法不同,仪表的检定方法可归纳成示值比较法和标准按产生被测量标准量值的方法不同,仪表的检定方法可归纳成示值比较法和标准物质法两种。物质法两种。(一)标准物质检定法(一)标准物质检定法 标准物质是指能提供某一种参数的标准量值的物质。例如在某种标准条件下,纯
5、标准物质是指能提供某一种参数的标准量值的物质。例如在某种标准条件下,纯金属的固金属的固“液相平衡点(熔点)温度为恒定值而可作为温度检定的标准量值。一种标液相平衡点(熔点)温度为恒定值而可作为温度检定的标准量值。一种标准物质一般只能提供一个标准量值。用被检定仪表去测标准物质提供的标准量以确定准物质一般只能提供一个标准量值。用被检定仪表去测标准物质提供的标准量以确定其性能的方法就称为标准物质检定法。用这种方法检定的精确度较高,但操作复杂,其性能的方法就称为标准物质检定法。用这种方法检定的精确度较高,但操作复杂,而且只能检定一个点。它适于对精密仪器、标准器具的检定。而且只能检定一个点。它适于对精密仪
6、器、标准器具的检定。(二)示值比较检定法(二)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,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,一量要求标准表的精确度要足标,这就是示值比较检定法。为保证检定工作的质量,一量要求标准表的精确度要足够高,一般要求其允许误差应小于(够高,一般要求其允许误差应小于(1/31/10)被检表的允许误差;
7、二是在检定时,)被检表的允许误差;二是在检定时,应严格保证标准表与被检表测量的是同一参数值。应严格保证标准表与被检表测量的是同一参数值。量值传递是指通过检定,把国家基准所复现的测量单位量值通过标准逐级传递到量值传递是指通过检定,把国家基准所复现的测量单位量值通过标准逐级传递到工作测量器具。通俗地说,它是把测量单位量值由国家基准、高精确度的标准器具传工作测量器具。通俗地说,它是把测量单位量值由国家基准、高精确度的标准器具传递给低精确度测量器具的工作。递给低精确度测量器具的工作。我国的法定计量单位包括以下几个组成部分:我国的法定计量单位包括以下几个组成部分:(1)国际单位制的基本单位;)国际单位制
8、的基本单位;(2)国际单位制的辅助单位;)国际单位制的辅助单位;(3)国际单位制中具有专门名称的导出单位;)国际单位制中具有专门名称的导出单位;(4)国家选定的非国际单位制单位;)国家选定的非国际单位制单位;(5)由以上单位构成的组合形式的单位;)由以上单位构成的组合形式的单位;(6)由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位。)由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位。测量与误差测量与误差 从测量基本公式看,测量过程有三要素:一是测量单位,它必须预先被确定,从测量基本公式看,测量过程有三要素:一是测量单位,它必须预先被确定,并以实物加以复现;二是测量方法,它是将被测量与其单位进行比较的实验
9、方法;并以实物加以复现;二是测量方法,它是将被测量与其单位进行比较的实验方法;三是测量工具,它是测量过程的具体体现与实施者,是为求取比值而实际使用的一三是测量工具,它是测量过程的具体体现与实施者,是为求取比值而实际使用的一些仪器仪表与设备。些仪器仪表与设备。计量是测量技术的主要内容之一。它是为保证计量单位统一和量值准确可靠这计量是测量技术的主要内容之一。它是为保证计量单位统一和量值准确可靠这一特定目的而做的测量工作,因此是测量的一种特定形式。其方法是以公认的计量一特定目的而做的测量工作,因此是测量的一种特定形式。其方法是以公认的计量基准、标准为基础,依据计量法规和计量检定系统(表)进行量值传递
10、来保证单位基准、标准为基础,依据计量法规和计量检定系统(表)进行量值传递来保证单位的统一和测量的准确。的统一和测量的准确。l不同的条件下,产生误差的原因及影响误差的因素可能各不相同。但从总体看,误差不同的条件下,产生误差的原因及影响误差的因素可能各不相同。但从总体看,误差来源可概括成以下几个方面。来源可概括成以下几个方面。仪器装置误差、仪器装置误差、环境误差、方法误差、人员误差环境误差、方法误差、人员误差l按照性质不同,可把误差分成系统误差、随机误差和粗大误差三种。按照性质不同,可把误差分成系统误差、随机误差和粗大误差三种。l系统误差:在相同条件下用同一仪表多次测量同一个被测量时,误差的绝对值
11、和符号系统误差:在相同条件下用同一仪表多次测量同一个被测量时,误差的绝对值和符号保持不变,或者遵循着某种规律变化的误差称作系统误差。测量系统和测量环境不变保持不变,或者遵循着某种规律变化的误差称作系统误差。测量系统和测量环境不变时,增加测量次数并不能减少测量误差,因为系统误差的符号不变,多次测量等于误时,增加测量次数并不能减少测量误差,因为系统误差的符号不变,多次测量等于误差的多次累加,求平均值后误差大小没有变化。差的多次累加,求平均值后误差大小没有变化。l系统误差通常是由于仪表使用不当,以及测量外界条件变化等原因引起的。系统误差通常是由于仪表使用不当,以及测量外界条件变化等原因引起的。l另一
12、种情况是变动的系统误差。当仪表的实际使用环境温度和仪表校验时的温度显示另一种情况是变动的系统误差。当仪表的实际使用环境温度和仪表校验时的温度显示不相同且不断变化时,就会在测量值上带来一个变动的系统误差。变动误差的误差校不相同且不断变化时,就会在测量值上带来一个变动的系统误差。变动误差的误差校正不能通过简单运算来实现。这类误差可通过实验或理论计算,找出误差和造成误差正不能通过简单运算来实现。这类误差可通过实验或理论计算,找出误差和造成误差原因之间的确定关系式,然后在仪表附加补偿线路加以校正。原因之间的确定关系式,然后在仪表附加补偿线路加以校正。l系统误差是引起示值绝对误差增加的主要原因,而相对误
13、差又和绝对误差成正比关系,系统误差是引起示值绝对误差增加的主要原因,而相对误差又和绝对误差成正比关系,所以仪表示值误差主要取决于系统误差。所以仪表示值误差主要取决于系统误差。l根据数值变化与否,系统误差分为恒值系统误差与变值系统误差两种。根据变化规律根据数值变化与否,系统误差分为恒值系统误差与变值系统误差两种。根据变化规律的差别,变值系统误差又分为线性系统误差、周期性系统误差以及其他规律的系统误的差别,变值系统误差又分为线性系统误差、周期性系统误差以及其他规律的系统误差。另外,根据对变化规律是否被掌握,又可把系统误差分为已定与未定系统误差两差。另外,根据对变化规律是否被掌握,又可把系统误差分为
14、已定与未定系统误差两类。未定系统误差的变化虽有规律,但由于未被掌握,因而显示出随机性,因此当其类。未定系统误差的变化虽有规律,但由于未被掌握,因而显示出随机性,因此当其值较小时经常被当成随机误差来处理。值较小时经常被当成随机误差来处理。消除恒值系统误差的方法:消除恒值系统误差的方法:1.抵消法,如果改变测量条件能改变恒值系统误差的符号,就可用抵消法消除此误差抵消法,如果改变测量条件能改变恒值系统误差的符号,就可用抵消法消除此误差 2.变换法,该方法是把某个测量条件(例如被测对象的位置)相互变换,以抵消系统变换法,该方法是把某个测量条件(例如被测对象的位置)相互变换,以抵消系统误差。误差。3.替
15、代法,对被测对象测量一次后,在不改变测量条件的情况下,用一个已知量代替替代法,对被测对象测量一次后,在不改变测量条件的情况下,用一个已知量代替被测对象再测一次,改变已知量使两次测量中测量器具处于相同状况,则被测量就等被测对象再测一次,改变已知量使两次测量中测量器具处于相同状况,则被测量就等于已知量,用此法可消除某个因素引起的系统误差。于已知量,用此法可消除某个因素引起的系统误差。消除线性变值系统误差的方法消除线性变值系统误差的方法对称法对称法消除周期性变化系统误差的方法消除周期性变化系统误差的方法半周期法半周期法l随机误差又称随机误差,当相同条件下用同一仪表多次测量同随机误差又称随机误差,当相
16、同条件下用同一仪表多次测量同个被测量时,误差的个被测量时,误差的大小和符号均无规律,也不能事前估计。这种误差称为偶然误差。所有测量系统都存大小和符号均无规律,也不能事前估计。这种误差称为偶然误差。所有测量系统都存在偶然误差,其示值表现为以某数值为中心上下变动。即使测量数值的上下变动由于在偶然误差,其示值表现为以某数值为中心上下变动。即使测量数值的上下变动由于被测对象本身输出变化而引起,只要其变化符合正态分布就一样可以按偶然误差规律被测对象本身输出变化而引起,只要其变化符合正态分布就一样可以按偶然误差规律来处理。来处理。l粗大误差:明显地歪曲了测量结果的误差称为粗大误差、疏失误差,疏失误差也称粗
17、粗大误差:明显地歪曲了测量结果的误差称为粗大误差、疏失误差,疏失误差也称粗大误差和疏忽误差。这种误差是由于测量者对设备性能和环境认识不足,或因疲劳、大误差和疏忽误差。这种误差是由于测量者对设备性能和环境认识不足,或因疲劳、思想不集中,甚至粗心大意导致不正确的行为而引起。测量条件的突然变化也会引起思想不集中,甚至粗心大意导致不正确的行为而引起。测量条件的突然变化也会引起疏失误差。对应疏失误差的测量值称为坏值。直接利用坏值的操作会导致事故发生的疏失误差。对应疏失误差的测量值称为坏值。直接利用坏值的操作会导致事故发生的严重后果。疏失误差是人为的误差,所以通过捉高运行人员本身的素质和平时加强有严重后果
18、。疏失误差是人为的误差,所以通过捉高运行人员本身的素质和平时加强有关仪表原理的技术训练,并使运行人员在运行操作时具有高度责任心可避免产生疏失关仪表原理的技术训练,并使运行人员在运行操作时具有高度责任心可避免产生疏失误差误差 l测量工作中,系统误差和偶然误差是同时存在的,系统误差主要影响仪表的准确度,而测量工作中,系统误差和偶然误差是同时存在的,系统误差主要影响仪表的准确度,而偶然误差影响仪表的精密度。偶然误差影响仪表的精密度。误差的表示误差的表示误差的合成误差的合成l在实际测量中,测量结果的误差一般都是由多个因素的影响引起的。由某个因素单独在实际测量中,测量结果的误差一般都是由多个因素的影响引
19、起的。由某个因素单独影响引起的误差可称为这个因素的单项误差,而测量的总误差则是各因素单项误差的影响引起的误差可称为这个因素的单项误差,而测量的总误差则是各因素单项误差的综合结果。由各单项误差求总误差称为误差的合成。例如,由若干个部分组成的仪表,综合结果。由各单项误差求总误差称为误差的合成。例如,由若干个部分组成的仪表,各部分的不完善都会单独引起测量误差,那么整个仪表的测量误差就是各部分单项误各部分的不完善都会单独引起测量误差,那么整个仪表的测量误差就是各部分单项误差的合成。差的合成。l误差的合成要遵循两个原则:应全面分析所有误差来源,力求无遗漏也不重复;应区误差的合成要遵循两个原则:应全面分析
20、所有误差来源,力求无遗漏也不重复;应区分误差的种类和不同的概率分布,不同的情况应采用不同的合成方法分误差的种类和不同的概率分布,不同的情况应采用不同的合成方法l随机误差的合成随机误差的合成l系统误差的合成系统误差的合成l不同性质误差的合成不同性质误差的合成不确定度不确定度工业自动化仪表的主要质量指标工业自动化仪表的主要质量指标(一)仪表的基本误差:仪表的基本误差是指在规定的技术条件下(所有影响示值的因素(一)仪表的基本误差:仪表的基本误差是指在规定的技术条件下(所有影响示值的因素都考虑在内),仪表全量程示值中的最大引用相对误差。都考虑在内),仪表全量程示值中的最大引用相对误差。(二)允许误差是
21、指生产厂家对出厂的仪表规定丁其基本误差不得超过某一允许数值,这(二)允许误差是指生产厂家对出厂的仪表规定丁其基本误差不得超过某一允许数值,这一人为规定的允许数值称为该仪表的允许误差。一人为规定的允许数值称为该仪表的允许误差。(三)仪表精度等级:工业仪表为了传递误差参数的方便,在仪表的表盘上刻写允许误差(三)仪表精度等级:工业仪表为了传递误差参数的方便,在仪表的表盘上刻写允许误差时将时将“+/-”号以及号以及“%”去掉,仅将中间的有效数值刻写在一个圆形记号内,这个圆形去掉,仅将中间的有效数值刻写在一个圆形记号内,这个圆形记号内的数值,称为仪表的精度等级。可见精度等级就是允许误差,只是表达形式稍记
22、号内的数值,称为仪表的精度等级。可见精度等级就是允许误差,只是表达形式稍有差别而已。有差别而已。(四)仪表的变差:对某一测量点所得到的正、反行程两次示值之差称为该测量点的示值(四)仪表的变差:对某一测量点所得到的正、反行程两次示值之差称为该测量点的示值变差变差(五)仪表的灵敏度:单位输入信号作用下仪表输出变化的数值称为仪表的灵敏度。(五)仪表的灵敏度:单位输入信号作用下仪表输出变化的数值称为仪表的灵敏度。(六)仪表的分辨率:仪表分辨率描述仪表对微小信号的感知能力,即能引起仪表输出变(六)仪表的分辨率:仪表分辨率描述仪表对微小信号的感知能力,即能引起仪表输出变化的最小输入信号为仪表的分辨率化的最
23、小输入信号为仪表的分辨率测量仪表的校验知识测量仪表的校验知识l仪表在使用一段时间后,都要对它的质量进行检查,看它的准确度是否还合乎仪表标仪表在使用一段时间后,都要对它的质量进行检查,看它的准确度是否还合乎仪表标度盘上所标明的准确度,这个过程就叫对仪表的校验。度盘上所标明的准确度,这个过程就叫对仪表的校验。l仪表的校验一般都采用被校表与标准表的示值直接比较的方法,称为直接比较法。标仪表的校验一般都采用被校表与标准表的示值直接比较的方法,称为直接比较法。标准表的测量上限不应超过被校表上限的准表的测量上限不应超过被校表上限的25%.l仪表的误差是否符合规定的指标,要通过对仪表校验来判断。在现场一般采
24、用示值比仪表的误差是否符合规定的指标,要通过对仪表校验来判断。在现场一般采用示值比较法,即被校验仪表和作为标准的仪表同时去测量同一被测量,然后比较两表的示值,较法,即被校验仪表和作为标准的仪表同时去测量同一被测量,然后比较两表的示值,以确定被校验表的误差。在这里认为标准表的示值就是被测量的实际值(即约定真以确定被校验表的误差。在这里认为标准表的示值就是被测量的实际值(即约定真值)。值)。l问题在于标准表也有误差,它的误差应该比被校验仪表的允许误差小多少呢?通常为问题在于标准表也有误差,它的误差应该比被校验仪表的允许误差小多少呢?通常为允许误差的允许误差的1/3、1/4、1/5、1/10。标准表
25、的测量范围应等于或稍大于被校验表的测量。标准表的测量范围应等于或稍大于被校验表的测量范围,校验几个示值点和哪几个示值,对于校验工作的工作量和能否正确反映仪表误范围,校验几个示值点和哪几个示值,对于校验工作的工作量和能否正确反映仪表误差有很大影响,通常是选择整数刻度值(包括上限值和下限值)。差有很大影响,通常是选择整数刻度值(包括上限值和下限值)。l仪表的准确性用准确度表示,它被定义为仪表的准确性用准确度表示,它被定义为“相对于被测变量真实值的正确量度相对于被测变量真实值的正确量度”。准。准确度通常用满刻度读数来表示。确度通常用满刻度读数来表示。仪表的防护等级仪表的防护等级l“量程调整量程调整”
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