熱工測量儀表儀表復習資料_圖文

1、隨機誤差 測得值與在重復條件下對同一被測量進行無限多次測量所得結(jié)的平均值之差。 對個體而言無規(guī)律, 次數(shù)足夠多服從固定的統(tǒng)計規(guī)律。粗大誤差 明顯超出統(tǒng)計規(guī)律預期值的誤差,疏忽造成。正確度:對同一被測量進行多次測量,測量值偏離被測量真值的程度稱為測量的準確度。 精密度:對同一被測量進行多次測量,測量值重復一致的程度,或者說測量值分布的密集程度。準確度:正確度與精密度的 測量儀表指標的作用:表征儀表的精確程度及相關性質(zhì)包括:量程范圍 靈敏度 靈敏限 基本誤差 允許誤差 準確度等級 變差量程范圍(量程 :能夠測量的最大值與最小值之差。最大最小值分別為測量上限和下限。 靈敏度:在穩(wěn)定情況下,儀表輸出變

2、化量 L 與引起此變化的輸入量的變化量 Xb 之比值, 靈敏限(分辨率、死區(qū) :不能引起輸出發(fā)生變化的最大輸入變化幅度與量程范圍之比的百分數(shù)。 基本誤差:儀表測量值中的最大示值絕對誤差與儀表量程之比值。 100%m j m L = 允許誤差:基本誤差的允許范圍,合格儀表基本誤差不能超過此范圍。準確度等級 (精度等級 :根據(jù)測量儀表準確度大小所劃分的等級或級別。允許誤差去掉百分號的數(shù)值就是 準確度等級。變差:在外界條件不變的情況下,使用同一儀表對被測量進行反復測量(正行程和反行程時,所產(chǎn)生的 最大差值與儀表量程之比值 正行程:由小至大 反行程:由大至小測量 (絕對 誤差:測量結(jié)果與被測量真值之差

3、 x x =-相對誤差:絕對值與約定值的比值稱為相對誤差。 100%x m = 不確定度 (uncertainty:用測量值代表被測量真值的不肯定程度是測量結(jié)果質(zhì)量的一個定量評定指標。 不 確定度越小,測量精度越高。不確定度的估計方法:A 類(統(tǒng)計方法 :統(tǒng)計估算出不確定度的大小B類(非統(tǒng)計方法 : 用經(jīng)驗或其他信息估算出不確定度的大小,出廠說明、標定結(jié)果、經(jīng)驗數(shù)據(jù)等。 一些概念:測量列:對同一量進行多次等精度重復測量,得到一系列不同的測量值。概率密度函數(shù) (Probability Density Function :描述隨機變量在某取值點附近出現(xiàn)的可能性的函數(shù) 隨機誤差的分布規(guī)律 總體上遵循

4、一定的統(tǒng)計規(guī)律有界性:一定條件下,隨機誤差總在一定的、相當窄的范圍內(nèi)變動,大絕對值誤差出現(xiàn)概率接近于零。單峰性:小絕對值誤差出現(xiàn)概率大,大絕對值誤差出現(xiàn)概率小。對稱性:絕對值相等而符號相反的隨機誤差出現(xiàn)概率相同。抵償性:等精度測量時,測量次數(shù)趨于無窮時,算術平均值趨于零。直接測量方法 置信區(qū)間和置信概率詳見書本溫度是表征物體冷熱程度的物理量。宏觀:處于熱平衡狀態(tài)熱力系統(tǒng)的共有宏觀性質(zhì),微觀:溫度表示大 量分子無規(guī)則運動平均動能大小溫標定義:溫度的數(shù)值表示方法。溫度數(shù)值化的標尺,給出溫度數(shù)值化的一套規(guī)則和方法,明確溫度測量 單位。溫標的三大要素:溫標基準點:選擇純物質(zhì)的固定點溫度作為溫標基準點。

5、基準儀器:規(guī)定不同溫度范圍內(nèi)的基準儀器(內(nèi)插儀器 ,并在溫標基準點上分度。內(nèi)插公式:建立標準儀器示值與溫標數(shù)值之間的關系,是反映溫度計特性曲線的函數(shù)。經(jīng)驗溫標的缺點局限性:依賴于選用的測溫物質(zhì),應用范圍受限制。隨意性:單位、劃分等存在隨意性。非線性:假設關系為線性,實際情況并非如此。國際溫標:為使用方便,國際上協(xié)商確定,建立一種既方便、容易實現(xiàn),又能體現(xiàn)熱力學溫度的溫標,稱 為國際實用溫標 ( 國際溫標 。特點:盡可能以當代科技水平接近熱力學溫標;復現(xiàn)準確度高;制作容易、性能穩(wěn)定、使用方便; 經(jīng)驗溫標:方便,易實現(xiàn)不精確,隨意熱力學溫標:精確,符合理論難以復現(xiàn),不方便接觸式測溫:膨脹式溫度計電

6、阻式溫度計熱電偶溫度計特點 :直觀可靠 ; 準確度高 ; 簡單便宜 ; 影響目標溫度 ; 受限制大 ; 動態(tài)性差非接觸式測溫 :輻射溫度計亮度溫度計比色溫度計特點 :不影響目標 ; 受限制小 ; 動態(tài)性好 ; 準確度差 ; 復雜昂貴膨脹式溫度計液體:玻璃液體溫度計 -100600固體:固體膨脹式溫度計 -80600氣體:壓力式溫度計(也有液體-80600感溫液 特點 :體膨脹系數(shù)大 ; 黏度小,表面張力大 ; 液態(tài)溫度范圍大 ; 化學性質(zhì)穩(wěn)定 ; 便于提純種類 :水銀:-33357煤油:-5080酒精:-11778按結(jié)構分類:棒式,內(nèi)標式,外標式按使用方式分類:全浸式,局浸式按準確度等級分類:

7、標準溫度計一等標準:透明棒式,兩面讀數(shù); 0.05 或 0.1二等標準:棒式、內(nèi)標式; 0.1高精密溫度計:分度小于等于 0.05工作用溫度計:實驗室;工業(yè)測量誤差 :儀器特性及測試方法引起熱后效導致零位變化受熱標尺位移毛細管不均勻全浸、局浸誤用讀數(shù)誤差時間滯后誤差特殊溫度計:金屬套溫度計,電接點溫度計,最高溫度計,最低溫度計固體膨脹式溫度計(雙金屬溫度計 :溫度計特性 :簡單可靠 ; 抗振性好 ; 價格低廉 ; 無汞害 ; 準確度不高 .材料要求 :主動層膨脹系數(shù)高被動層膨脹系數(shù)低熱膨脹系數(shù)保持穩(wěn)定彈性模量高測量要求 :插入深度要足夠目標 <300 ,深度 >80目標 >3

8、00 ,深度 >100目標 >1000 ,深度 >120管道:1/3 或 1/2壓力式溫度計壓力式溫度計特性結(jié)構簡單,價格便宜;抗振防爆;讀數(shù)方便,可遠傳;熱慣性大,動態(tài)性差;準確度不高; 溫度測量概述及膨脹式溫度計溫標 :經(jīng)驗溫標、熱力學溫標、理想氣體溫標、國際溫標測量分類 :接觸式、非接觸式膨脹式溫度計 :玻璃液體溫度計 , 固體膨脹式溫度計 . 壓力式溫度計熱電阻材料的要求:電阻溫度系數(shù)大、穩(wěn)定電阻率大,減小元件尺寸電阻是溫度的單值函數(shù),最好線性物理化學性質(zhì)穩(wěn)定易提純便宜熱電阻溫度計的特點:優(yōu)點:信號靈敏度高信號可以遠傳金屬熱電阻穩(wěn)定、準確、互換性好,可用作基準儀表。應

9、用范圍廣,性價比高。缺點:自熱現(xiàn)象,影響測量精度;測溫上限不能太高,鉑電阻上限低于 1000 。熱電偶特性:不同材質(zhì)、不同溫度、閉合回路。f(T 固定,熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)。測溫精度受冷端溫度影響均質(zhì)導體定律:由一種均質(zhì)材料構成的熱電偶,不論其截面積和長度以及各處的溫度分布如何,都不能產(chǎn)生熱電勢。 同質(zhì)無電勢 00( (, ln ( TA AB T B N T KE T T dT e N T =用于檢測熱電極材料均勻性熱電極材料不均勻性將產(chǎn)生誤差中間導體定律:熱電偶回路中接入第三種導體,只要第三種導體兩端溫度相同,則對總電勢沒有影響。 同溫無電勢用于接入儀表、導線工作端開路測量參考電極定

10、律:兩種導體 A 、 B 分別與參考電極 C 組成熱電偶,如果產(chǎn)生熱電勢已知,則可求得 AB 組成熱電偶的熱電勢。 多質(zhì)電勢累加 000(, (, (, AB AC BC E T T E T T E T T =-使用不同材料熱電偶的理論基礎中間溫度定律:熱電偶回路中,兩接點溫度為 T 、 T 0時的熱電勢,等于該熱電偶在接點溫度為 T 、 Tn 和 Tn 、 T0時熱電動勢的 代數(shù)和。 多溫電勢累加 (00AB AB n AB n E T,T E T,T E T ,T =+補償導線的理論依據(jù) 熱電偶分度表的理論基礎熱電偶材料的要求:輸出較大熱電勢,并與溫度呈線性關系。適用溫度范圍較寬。物理、化

11、學性質(zhì)穩(wěn)定,耐熱性好、抗氧化還原、抗腐蝕。較高電導率,較低電阻溫度系數(shù)。較好工藝性,便于批量生產(chǎn)。良好的復現(xiàn)性,便于采用統(tǒng)一分度表。標準熱電偶:S 鉑銠 10- 純鉑 01700R 鉑銠 13- 純鉑 01700B 鉑銠 30- 鉑銠 6 01700K 鎳鉻 - 鎳硅 -2001300N 鎳鉻硅 - 鎳硅 -2001300E 鎳鉻 - 銅鎳 -2001000J 鐵 - 銅鎳 -2001200T 純銅 - 銅鎳 -200400補償導線注意點:只能與相應型號熱電偶配套與熱電偶連接處溫度必須相同在規(guī)定溫度范圍使用 ( 一般 0100 存在正、負之分熱輻射規(guī)律溫度高于 0K 的物體都有熱輻射熱輻射是連

12、續(xù)輻射同一溫度下具有極限分布黑體:能吸收任何波長、方向的投射輻射。漫發(fā)射體。相同溫度下,黑體在任意波長的輻射能力都最強。光電高溫計 優(yōu)點:靈敏 精確 波長不限 快速 遠傳非接觸式溫度計 使用注意事項目標發(fā)射率:發(fā)射率不確定;選取短波長減小誤差;測量發(fā)射率;逼近黑體工作波長:選擇目標輻射較大處;避免非熱輻射;中間介質(zhì)吸收;環(huán)境反光;環(huán)境因素:溫度、電磁干擾全輻射溫度計:非全波長;光路影響多;響應慢;冷端補償;發(fā)射率; “ 輻射溫度” ;基本被淘汰 比色溫度計優(yōu)勢:發(fā)射率影響小,準確度高劣勢:系統(tǒng)復雜;靈敏度降低;測得“顏色溫度” ;顏色溫度與真實溫度關系未知總結(jié)熱電偶種類及選擇:貴廉、測溫范圍、

13、靈敏度、精度、化學反應裝配、鎧裝、薄膜、防爆、耐磨測溫電路:正向串聯(lián)、反向串聯(lián)、并聯(lián)接觸式誤差與安裝:增強換熱,減少熱損非接觸測溫:亮度溫度計、輻射溫度計、比色溫度計單管壓力計優(yōu)點:讀取一次高度缺點:引入誤差斜管微壓計優(yōu)點:靈敏度高缺點:增加讀數(shù)難度液柱式壓力計優(yōu)點:結(jié)構簡單;準確度高; 成本低;使用方便缺點:量程小; 體積大; 易損壞; 讀數(shù)不便; 彈簧管壓力計簡單方便、成本低測壓范圍廣材質(zhì)、厚度負、微、低、中、高精度高 普通:0.54 精密:0.160.4膜式壓力計特點特點:簡單方便、成本低;量程小多用于微壓、低壓測量靈敏度低一般需要壓力變送器波紋管壓力計特點特點:簡單方便、成本低;靈敏常

14、用于壓差測量量程小 多用于微壓、低壓測量變差(遲滯誤差大電容壓力變送器特點優(yōu)點:無摩擦,輸入能量低;靈敏度高適用膜式壓力傳感器動態(tài)性好,頻率高穩(wěn)定,精度高:0.250.05 級結(jié)實耐用,耐惡劣環(huán)境過載能力強缺點:線路和電纜電容溫度濕度影響 絕緣屏蔽小結(jié)壓力的概念絕對壓力、表壓、真空度、壓差重力平衡式U 形管、單管、斜管活塞式、浮球式彈簧管、膜式、波紋管壓力變送器變極距電容、變面積電容、霍爾式是否也是壓力變送器?是,應變片即為壓力變送器只針對應變片式壓力計電氣式壓力計均產(chǎn)生形變傳感器與變送器一體應變絲材料:靈敏系數(shù)大,保持常數(shù)。電阻溫度系數(shù)小電阻率高機械強度高易加工應變片特性:原始阻值靈敏系數(shù)變

15、差(機械滯后蠕變和零漂絕緣電阻最大工作電流應變式壓力計特點:優(yōu)點:結(jié)構簡單,使用方便。工藝成熟,價格便宜。性能穩(wěn)定,靈敏度高 ( 相對 。測量速度快,可靜態(tài)、動態(tài)測量。缺點:受溫度影響大 靈敏系數(shù)小壓阻效應:半導體受壓力作用時,由于載流子遷移率變化,使電阻發(fā)生變化。 特點:靈敏度大, K=50100 各向異性壓阻式傳感器優(yōu)點:體積小靈敏度高測量范圍寬動態(tài)性好準確度高重復性好,頻帶寬缺點:溫度影響大非線性靈敏系數(shù)不恒定,受方向影響。優(yōu)點: 蠕變、滯后小壽命長量程大,靈敏度高溫度系數(shù)小工作溫度范圍寬成本低壓電效應;壓電材料受力發(fā)生機械變形,內(nèi)部將發(fā)生極化現(xiàn)象,并在表面產(chǎn)生電荷。 壓電傳感器的漏電影

16、響:無法測靜態(tài)壓力;不可靜態(tài)標定;提高儀表阻抗壓電式傳感器特點 靜態(tài)校準; 常溫;常壓;低濕度;多點校驗;正反行程取壓孔的位置 文丘里噴嘴 皮托管特點 均速管流量計特點 浮子流量計 特點:簡單、方便、便宜中小管徑、低流速臨界雷諾數(shù)低壓損小且恒定靈敏度高,量程比寬精度中等注意點:刻度換算垂直安裝靶式流量計特點 特點:測量下限低,不宜測高速臨界雷諾數(shù)低漩渦使信號震蕩不易堵塞,測量對象廣適合雜質(zhì)較多情況壓損小簡單、方便、牢固準確度差,未標準化。 安裝要求:水平安裝與管道同軸直管段靶前 8D靶后 5D渦輪流量計特點優(yōu)點:精度高:0.5 級以上反應迅速,可測脈動流量測量范圍寬、線性耐高壓壓損小脈沖信號抗干擾能力強便于遠傳 缺點:制造困難,成本高溫度影響大壽命短流體清潔度要求高定期校驗缺點由于 機械活動部件引起 渦街流量計特點優(yōu)點:量程比寬準確度高脈沖頻率信號抗干擾,易分析幾乎不受其他因素影響溫度、壓力、成分、黏度、密度 無可動部件簡單可靠,壽命長缺點:不適合脈動流抗振能力差中小管徑安裝:流體充滿直管段:上游 15D ,下游 10D軸線垂直流體方向電磁流量計特點優(yōu)點:無節(jié)流,能耗低適用特殊流體影響因素少溫度、粘度、密度、電導率測量范圍廣可測脈動流口徑范圍寬準確度高、線性直管段要求低缺點:電導率要求磁導率要求溫度限制高溫、低溫電磁干擾存在流速下限0.5m/s復雜、成本高壓力受限制超聲波流