免费在线.动态功用方针:指外表输入信号随时刻改动时,其输出信号与输入信号之间呈现的联络。 - 阶跃呼应方针:指外表在单位阶跃信号效果下的输出特性,它反映了外表的输出信号随输入信号改动的安稳性、精确性和快速性。 - 频率呼应方针:指外表的输出特性曲线与输入正弦信号的频率之间的联络,由幅频特性和相频特性组成。 3.丈量外表合格的规范 外表的根本差错小于或等于外表的答应差错。 外表的变差小于或等于外表的答应差错。 外表标尺上的分格值大于外表答应差错的肯定值;外表分辩率的数值小于或等于外表答应差错肯定值的一半。 1.外表的校验进程 (1)外观查看-看有无损坏,外表表盘盘面应该光亮,分度数字明晰完好,一起留意外表类型、量程、精确度等级和配用一次元件。 (2)内部机件功用查看-外表设备结实,不得有影响计量功用的锈蚀、裂纹等缺点。 (3)绝缘性查看-外表耐磨损,抗酸和碱性物质腐蚀。 (4)示值校验 四、热工丈量外表的校验:鉴定外表的功用,并与规则的质量方针比较,以确保丈量成果的实在性和牢靠性,即外表合格。 2.示值校验办法:依照发生规范量值,即约好线)示值比较法 选取根本均匀散布于被校外表的整个量程规模的包含零点及满刻度点在内的至少五个被校表上的整数刻度点(即校验点),用规范外表与被校外表一起丈量同一被测参数,以规范外表的示值作为约好真值,确认被校外表各校验点的差错;假如各校验点的差错不超越外表的答应差错,则被校外表视为合格。 特色:精确度高,灵活性差,丈量环境和丈量条件对参阅物质有影响。 (2)规范物质法:运用某些参阅物质规范状况校验外表。 随机差错 - 发生原因:由丈量进程中多个对丈量影响细小的互相独立的不知道和难以操控的随机要素引起的差错。 丈量规范差 随机差错 特色 对称性。肯定值持平的正差错与负差错呈现的概率持平,以零差错为中心成对称散布。重复丈量次数越多,差错散布图形的对称性越好。 有限性。在必定条件下,随机差错的肯定值不会超越必定的规模或肯定值很大的随机差错呈现的概率简直为零。 单峰性。肯定值小的随机差错大于肯定值大的随机差错呈现的概率。零差错对应差错概率的峰值。 赔偿性。相同条件下,对同一被丈量丈量次数趋于无量多,悉数随机差错的算术平均值趋于零。赔偿性是随机差错最实质的特色。 随机差错与体系差错既有差异又有联络,二者之间并无肯定的边界,在必定条件下能够彼此转化。 对某一详细差错,跟着丈量条件的改进、认识水平的进步,一些曩昔视为随机差错的丈量差错或许分离出来作为体系差错处理。 留意 (3)粗大差错(疏忽差错,abnormal error):丈量进程中因为操作人员的技能水平低和责任心差,对外表不了解、精力不会集核算过错或操作进程过错等片面过错、仪器外表忽然失灵发生误动作或丈量条件意外改动等原因,形成读数过错、记载过错,显着曲解丈量成果,超出在相同的规则条件下的预期值,使该次丈量失效的差错。 一般状况下,应该尽量减小丈量的体系差错和随机差错,并防止发生粗大差错。 粗大差错一经发现,丈量值有必要当即从丈量数据中除掉,偏重新进行丈量。 按被测参数与时刻的联络: 动态差错:当被测参数随时刻敏捷改动时,丈量体系的输出量在时刻上不能与被丈量的改动精确吻合时所发生的附加差错。 静态差错:在被测参数不随时刻改动或随时刻改动很缓慢时的丈量差错。 肯定差错( ):仪器显现的数值 与被测参数实在值 之间的代数差值。(absolute error) 批改值(C): 4.丈量差错的表明办法 相对差错( )(relative error):丈量的肯定差错与约好值之比的百分数。 -标称相对差错:示值的肯定差错与外表明值的比值,以百分数办法表明。 -实践相对差错:示值的肯定差错与被测参数实在值的比值,以百分数办法表明。 -引证相对差错(诱导相对差错):示值的肯定差错与外表量程的比值,以百分数办法表明。 4.丈量差错的表明办法(续) -最大引证相对差错(外表精度等级):最大引证相对差错去掉百分号后剩余的数值(需圆整),国家规则了等级规范。 5.丈量的正确度、精密度和精确度 - 精确度(accuracy):正确度和精密度的总称,表明丈量值与实在值间归纳的挨近程度,反映了丈量成果的牢靠程度。 - 正确度:反映了丈量进程中体系差错的巨细,表明晰对同一被丈量进行屡次丈量时丈量值违背实在值的程度。 - 精密度:反映了丈量进程中随机差错的巨细,表明晰对同一被丈量进行屡次丈量时屡次丈量成果的共同程度。 关于详细的丈量成果,正确度高的精密度不用定高,精密度高的而正确度不用定高,可是精确度高,则精密度和正确度必定高。 七、丈量东西(丈量外表): 量具:以固定形状复现单个或多个已知量值的丈量东西。 仪器:将被丈量转化成指示值或等值信号的丈量东西。 附件:用于扩展用具和仪器功用或进步其功用的附加元、部件。 为了完结必定的丈量意图,将丈量东西(丈量外表)依照必定办法进行组合的体系称为丈量体系。 热工丈量体系是对热工进程中的热工参数进行丈量的体系,其间用来丈量热工参数的外表叫做热工丈量外表(简称为热工外表)。 一、热工丈量外表的组成 二 热工丈量外表的根底知识 1.感触件(传感器、检测元件、一次元件):直接与被测方针发生联络,感触被测介质信号(或能量)并随被丈量巨细和改动按必定规则转化成便于传输、转化、处理和显现的输出信号。 ① 感触件是丈量设备,能在规则条件下完结获取外界信息的检测使命。 ② 输入量是某一被丈量,或许是物理量,也或许是化学量、生物量等。 ③ 输出量是某种便于传输、转化、扩大、处理及显现等的物理量,能够是气、光、电量,但现在首要是电量。 ④ 输出量输入量之间具有一一对应联络,且应该坚持必定的精确度。 电信号 光信号 灵敏元件 (sensitive element) 感触件 将不易改换为电量信号的非电量转化为易于转化为电量信号的非电量信号。 将灵敏元件输出非电量信号按必定对应联络转化为适于传输和丈量的电信号。 物理信息 生物信息 化学信息 改换元件(传感元件) (transduction element) (1)挑选性。感触件的输出信号与被测方针非被丈量效果的影响巨细能够疏忽。 (2)复现性。输出信号随被测参数改动,而且与被测参数在数值上具有单值函数联络,最好是线)安稳性。规则作业条件下,坚持输入信号不变,感触件物理性质和化学性质安稳,输出信号不随时刻或环境改动。 (4)超然性。丈量进程中,感触件尽量减小对被测方针能量的耗费,而且不搅扰被测方针的状况或搅扰极小。 (5)灵敏性。输入信号必定,输出信号大,具有较高的灵敏度。 (7)经济性。体积小,重量轻,价格便宜,运用寿数长,易于运用、修理和校准。 感触件的功用好坏直接影响丈量外表能否快速、精确地反映被测参数改动。因此功用应该符合要求: (6)牢靠性。感触件的作业规模或丈量规模足够大,具有必定的过载才干,呼应速度快,拖延小。 感触件的分类:按感触件作业原理分类 - 化学型传感器:运用灵敏元件与物质间的电化学反响原理,把无机和有机化学成分、浓度等转化为电信号。 - 生物型传感器:运用生物活性物质有挑选地识别来测定生物化学物质的传感器。 表明晰感触件的作业原理,便于了解感触件的特性,有利于结合工程实践进行感触件的规划和运用。 - 物理型传感器:运用某些改换元件的物理性质以及某些功用资料的特别的物理功用制成的传感器。 感触件的分类:按感触件作业原理分类 结构型传感器:依据某些物理规则,被丈量改动,资料的结构改动,然后完结被测非电量信息成份额地转化为输出电量改动。 物性型传感器:运用某些功用资料自身所具有的内涵物理或化学特性及效应,把被测非电量直接转化为电量。 特色:呼应速度快,简略完结小型化、集成化和智能化。 - 物理型传感器 感触件的分类:按感触件转化能量供应办法分类 能量改换型传感器(无源传感器):在进行信号转化时,不需求别的供给能量,而直接由被测方针输入的能量改换为另一种办法能量输出使感触件作业。 - 能量操控型传感器(有源传感器):感触件依托外部供给辅佐动力来作业,由被丈量来操控该能量的改动。 2.传输改换部件(中心元件):将感触件输出的信号,依据显现件的要求传输给显现元件。 效果 (1)输出信号只送给显现件时,单纯起传输效果。 (2)扩大感触件输出的弱小信号,以满意远距离传输及驱动显现、记载设备需求。 (3)感触件输出信号不便于与显现外表和调理设备配接时,依据某些特定要求需求转化为规范化的一致数值规模的气、电信号。 根本要求 (1)功用安稳,转化精度高。 (2)信号失真和畸变程度小,信息丢失少。 3.显现件(二次元件):与丈量人员直接发生联络,承受传输改换部件送来的信号,终究向丈量人员直接反映被测参数在数值上的改动。 (1)模仿显现:由指示器在标尺上的方位接连标识被丈量的数值。 (2)数字显现:直接以数字量表明被丈量的数值。 (3)屏幕画面显现:运用核算机技能和工业电视屏幕经过液晶屏或CRT显现屏以图形、数字等多种办法显现丈量成果,还能够给出数据表格、曲线和工艺流程图及工艺流程遍地的工质参数。 要求:结构便利丈量人员读出数据,防止观测者的片面差错。 二、热工丈量外表的分类 1. 按被测参数分类 2. 按感触件与被测方针联络分类 3. 按外表各环节组成丈量体系的办法分类 (1) 直接改换式外表:外表各组成环节开环联接,即信号从输入到输出经过串联的各环节,沿一个方向传递。 (2) 平衡式外表:外表环节的一部分构成闭环体系,该体系由直接改换部分和反改换部分组成。 触摸式丈量外表 非触摸式丈量外表 4.按用处分类 5.按作业原理分类 6.按设备地址分类 7.按运用办法分类 8.按显现特色和功用分类 9.按运用动力分类 (1) 直接改换式外表 (2) 平衡式外表 三、热工丈量外表的质量方针 计量功用:指外表在规范条件下能否满意丈量要求并给出精确成果的才干。 抗搅扰才干:指外表遭到影响效果时依然坚持计量功用的才干。 防护才干:指外表在特别环境下的适用功用。 耗费能量:包含丈量进程中耗费被测方针功率和外表自身是否需求辅佐动力的性质。 经济功用:即外表价格、体积和质量,运用寿数及自动化程度。 (一)外表的功用:描绘外表输入量和输出量对应联络。 指评价外表质量好坏的规范,与外表的规划和制作质量有关,是正确挑选和运用外表的重要依据,也是校验外表、判别外表是否合格的重要依据。 相同的丈量程序、丈量原理和丈量办法,相同的观测人员,相同条件下运用相同丈量外表,相同地址,在短时刻内的重复丈量。 (二)外表的质量方针 1.静态功用方针:指外表的输入信号处于安稳状况或随时刻改动非常缓慢时,输出信号与输入信号间呈现的联络。 一般能够用数学表达式、特性曲线或表格表明。 数学表达式: 丈量规模和量程 - 丈量下限(零点); 丈量上限 - 丈量规模(range): 在答应差错限内丈量下限与丈量上限所表明的丈量区间。 - 量程(span): 丈量上限和丈量下限的代数差值。 根本差错( ):规则正常技能条件下,外表全量程规模内肯定值最大的引证相对差错。 答应差错和精确度等级 -答应差错:依据外表的规划要求和制作质量,出产厂家对出厂的外表规则正常运用时根本差错不得超越的答应具有的最大值。 -精确度等级:答应差错去掉百分号今后余下数字的肯定值。 外表的精确度等级和答应差错 外表的答应差错=±精确度等级% 外表的精确度等级一般用符号标志在外表面板上。 灵敏度(sensitivity):指外表在稳态作业时,输出信号的改动量与引起此改动的输入信号改动量的比值。 问: 某丈量规模是0~100MPa的压力表,其满量程时指针 转角为270度,它的灵敏度是多少? 2.7度/MPa 假如外表各刻度点灵敏度相同,则外表输入信号与输出信号呈线性联络,外表为线性外表,否则为非线性外表。关于线性外表,刻度便利、均匀、精确,简略读数。 线性度(linearity,非线性差错) 指外表的输出信号与输入信号之间的线性程度,用实践特性曲线与拟合直线之间的最大差错与外表量程规模内的输出之百分比表明。 1-拟合曲线(用切线或割线等直线近似替代实践静态特性曲线-实践特性曲线 变差(hysteresis):反映了外表在相同作业条件下,对相同输入信号的正行程(丈量体系的输入量从量程下限增至量程的上限的丈量进程 )和反行程(丈量体系的输入量从量程上限削减至量程的下限的丈量进程)间输出信号的不共同程度。 发生原因:机械部件的冲突、空隙、弹性元件的弹性滞后、磁性资料的磁滞等。 重复性(repeatability):表明同一观察者选用相同的丈量条件、办法时,外表在输入量按同一方向(同为正行程或同为反行程)作全量程接连屡次重复丈量时所得到的特性曲线不共同的程度。 重复性反映了丈量外表随机差错挨近于零的程度。 分辩率(resolution) :表明外表当一个被丈量从一个相关于零值的恣意值开端接连添加时,使指示值发生可察觉的最小改动量所需的输入量的改动量。 - 被丈量的改动小于分辩率时,外表对输入量改动没有反响。 - 数字外表的最终一位所表明的数值便是它的分辩率;数字外表显现位数越多,分辩率越高。 - 一般地说,分辩率的数值小于外表的最大肯定差错。 阈值(threshold,死区):输入信号改动不致引起示值可察觉的最小改动的有限区间与量程之比的百分数。 安稳性(stability):一般指长时刻安稳性。 即外表在恰当长时刻内仍坚持其功用的才干。表明为在室温条件下,经过恰当长的时刻距离,如一天、一月或一年,外表的输出信号与开始标守时的输出信号之间的差异。 抗搅扰安稳性 温度安稳性 牢靠性(reliability):反映外表在规则的条件下,在规则的时刻内是否正常作业的一种归纳性的质量方针。 故障率改动曲线 交付运用点 更新点 MTBF=Mean Time Between Failures MTTR=Mean Time To Restoration 零点时刻漂移:反映了外表在安稳的温度环境中,当输入信号不变时,输出信号随时刻改动的特性,简称为零漂。 零点温度漂移:反映了当输入信号不变时,外表的输出信号随温度改动的特性,简称为温漂。 零点漂移(drift):指在外界搅扰下,外表输出信号在坚持作业条件不变和输入信号不变时所发生的改动。 热工丈量及外表 measurement instruments in heat engineering and system maintaining 长沙理工大学能动学院 2017.8 学习意图和要求 1.了解常用热工参数丈量的根本办法和根本原理。 2.把握典型热工丈量外表的根本原理、根本结构、运用办法和设备办法。 3.理论联络实践,具有必定热工丈量外表的校验技能。 信息:物质存在的一种办法、形状或运动状况,也是事物的一种遍及特色,一般指数据、音讯中所包含的含义,能够使音讯中所描绘事情的不定性削减。 信息技能:信息的获取、传输和处理的技能。 序言 检测(detection)技能的含义 丈量(measurement):将被测参数的量值与已知规范量相比较,得到被测参数相对规范量的倍数的进程。 查验:依据被测参数量值应属的规模,判别或分辩出被 测参数是否合格。 检定(校验):运用仪器外表定时与规范仪器外表比较,判别运用仪器外表精确度(精确度)是否合格。 一、热工丈量的含义 热工丈量便是查看(包含查验和检定)和丈量反映出产进程运转状况的各种物理量、化学量以及出产设备的作业状况,以监督出产进程进行状况和趋势的进程。 二、热工丈量的含义 1.直接及时地反映热能运用进程中各热力设备及热力体系的运转工况,为运转值班人员供给牢靠的操作依据,并做出正确地判别和合理地进行操控和调理,确保出产安全牢靠运转。 2.为热工自动化设备精确、及时地供给丈量信号,替代人的重复性劳作,脱节深重、杂乱的作业环境,确保设备及人身安全,减轻膂力和脑力劳作强度,改进劳作条件,防止人为的操作失误。 3.为热力发电厂运转经济核算和核算各项技能经济方针供给数据,节约动力,削减耗费,延伸设备运用的寿数,下降出产成本。 4.在事端状况下回忆事端前后被控设备各部分的参数,剖析事端原因,汲取事端经验,促进文明安全出产。 5.确保热力设备安全、经济运转及完结自动操控的必要条件,也是经济管理、环境保护、研讨新式热力出产体系和设备的重要手法。 第一篇 热工丈量的根底知识 第一章 热工丈量根底 一 热工丈量的根本概念 二 热工丈量外表的根底知识 一 热工丈量的根本概念 一、丈量作业的首要使命:获取有用的信息。 确认丈量方针 挑选丈量东西(丈量外表) 研讨丈量办法和丈量原理 规则丈量单位 剖析丈量差错 丈量三要素 二、丈量的界说 依照被测方针的特色,运用专门的丈量东西经过恰当的试验或许对试验数据的剖析核算完结被丈量x与相同性质的规范量(即规则的丈量单位)Ux相比较获取比值得到丈量成果(即丈量值),而且尽或许减小丈量差错的全进程。 丈量的根本方程 三、丈量办法: 根本分类:依据被测方针的性质、特色和丈量使命的要求,完结被丈量与丈量单位比较并给出比值的办法。 1.按取得丈量成果的办法:直接丈量法、直接丈量法、组合丈量法。 2.按丈量外表与被测方针是否直触摸摸:触摸式丈量法、非触摸式丈量法。 3.依据被测方针在丈量进程中的状况:静态丈量法、动态丈量法。 4.依据丈量成果显现的办法:模仿式丈量法、数字式丈量法、屏幕式丈量法。 5.依据丈量的地址:离线丈量法、在线)直接丈量法: 直读法:被丈量效果于外表比较设备,使比较设备的某种参数按已知联络随被丈量改动,然后直接从丈量东西的刻度标尺上读出被丈量的数值,而不需求任何运算。 比较法:运用一个与被丈量同类的已知规范量与被丈量相比较,依据它们之间的差值和已知规范量得出被丈量的数值。 - 零值法:被丈量与已知规范量彻底平衡。 - 差值法:被丈量与已知规范量未彻底平衡。 不用对被丈量进行任何函数运算,而直接使被丈量与选用的规范量进行比较当即得到比值或许用预先标定好的丈量东西进行丈量,然后直接得到丈量成果的办法。 (2)直接丈量法:经过直接丈量与被丈量有确认函数联络的其他各个物理量,运用已知函数联络表达式进行核算,求得丈量成果的办法。 (3)组合丈量法:丈量出几组具有必定函数联络的量值,然后经过解联立方程组求出被丈量数值的办法。 (1)触摸式丈量法:丈量进程中,外表的悉数或一部分与被测方针相触摸,遭到被测方针的直接效果才干得出丈量成果的办法。 特色:对被测方针的性质有搅扰,影响丈量成果的精确性,适用于静态或运动速度缓慢的物质参数丈量。 (2)非触摸式丈量:丈量进程中,外表的任何部分都不用与被测方针进行机械触摸就能得到丈量成果的丈量办法。 特色:不搅扰被测方针,但或许受外界搅扰,适用于高速运动或环境安稳的场合。 (1)静态丈量法:被丈量在丈量进程中不随时刻改动。 对改动速率相关于丈量速率非常缓慢的方针进行丈量亦归于静态丈量。 特色:对丈量体系的动态呼应要求不高,精确度高,操作简洁。 (2)动态丈量法:丈量进程中,被丈量随时刻有显着改动。 特色:对丈量体系的动态呼应要求很高,否则将引进较大的丈量差错。 (1)模仿式丈量法 特色: 外表结构简略,价格低廉,便于直观表明被丈量改动的方向,读数简略发生差错。 (2)数字式丈量法 特色: 外表结构杂乱,丈量速度高,精度好,读数直观,复现性好,功用多。 (3)屏幕式丈量法 特色: 外表能显现杂乱的图形和曲线,显现直观,设备出资和技能要求高。 丈量办法的挑选准则 被测方针和被丈量自身的详细特性 要求被丈量的丈量精确程度 丈量环境 现有的丈量外表 四、丈量单位: 国际单位制 SI单位:国际单位制的根底 根本单位 导出单位 辅佐单位 SI单位的十进倍数和分数单位: 由SI单位加SI词头构成。 (Système International d’Unités) SI词头 剖析丈量差错的含义 正确认识差错的性质,剖析差错发生的原因。 从根本上,消除或减小差错 正确处理丈量和试验数据,合理核算所得成果。 经过核算得到更挨近真值的数据 正确安排试验进程,合理规划、选用外表或丈量办法。 依据方针确认最佳丈量体系 五、丈量差错:经过丈量外表丈量得到的成果减去被测参数的线.实在值(true value):在必定的时刻、空间或某种状况下被测参数客观存在的量值。 理论真值:规划时给定或用数学、物理公式核算出的给定值。 约好真值(conventional true value):世界各国公认的几许量和物理量的最高基准的量值。 获取实在值的常用办法 用规范物质(规范仪器)所供给的规范值作为实在值。 用高一级的规范仪器外表丈量得到的值近似作为实在值。 对被丈量进行N次等精确度丈量,各次丈量值的算术平均值近似作为实在值。N越大,越挨近线)丈量东西差错 量具差错 仪器差错 附件差错 以固定办法复现规范量值的用具自身表现的量值,不行防止地存在差错。一般要求规范器材的差错占总差错的1/3~1/10。 丈量设备在制作进程中因为规划、制作、设备、检定等的不完善,以及在运用进程中,因为元器材的老化、机械部件磨损和疲惫等要素而使设备所发生的差错。 丈量仪器所带附件和隶属东西所带来的差错。 规划丈量设备时,因为选用近似原理所带来的作业原理差错 组成设备的首要零部件的制作差错与设备的设备差错 设备出厂时校准与定度所带来的差错 读数分辩力有限形成的读数差错 数字式仪器特有的量化差错 元器材老化、磨损、疲惫所形成的差错 2.差错的来历 (2)人员差错 指因为丈量者作业责任心、技能熟练程度、感官的分辩才干、视觉疲惫、丈量固有习气等而对丈量试验中的现象与成果判别不精确而形成的差错。 削减人员差错的途径:要求操作人员在丈量进程中具有高度的责任感,熟练把握的丈量规程,并具有必定的丈量身体素质和心理素质。 (3)环境差错 指因为温度、湿度、振荡、电源电压、电磁场等环境要素和外表要求条件不共同而引起的差错。 关于电子丈量,首要的影响要素包含:环境温度、电源电压和电磁搅扰等。 (4)办法差错 它是所运用的丈量办法不妥,或对丈量设备操作运用不妥,或丈量所依据的理论不严厉,或对丈量核算公式不恰当简化等原因此形成的差错,也称理论差错。 准则上可经过理论剖析和核算或改动丈量办法以及丈量程序来加以消除或批改。 (1)体系差错(system error):相同丈量条件(相同观测者,相同丈量用具,相同环境条件)下,屡次重复丈量同一被丈量时,差错的肯定值和符号根本坚持不变,或在条件改动时按某种必定的规则改动的差错。 3.丈量差错的分类:依据丈量差错的性质或呈现的特征规则 -体系差错的分类和特征 恒值体系差错:巨细和符号都不改动的体系差错。 变值体系差错:依照必定规则改动的体系差错。能够分为累进性体系差错、周期性体系差错。 体系差错的分类 - 发生原因:因为丈量外表自身不行完善、外表耐久运用发生的人为原因或许丈量时外界环境条件发生较大改动等原因发生的。 - 减小或消除体系差错的办法: 批改法;补偿法;替代法;交换法。 丈量东西和丈量条件不变时,添加丈量次数并不能削减体系差错对丈量成果的影响。 (2)随机差错(偶然差错,random error):相同丈量条件下,屡次重复丈量同一被丈量时,肯定值和符号没有必定规则,以不行预知办法改动的差错。 随机差错就个别而言是无规则的,不能经过试验的办法来消除。 但在等精度条件下,只需丈量次数足够多,那么就会发现:从整体来说随机差错的散布遵守必定的计算规则,能够从理论上来估量随机差错对丈量成果的影响。
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