能源與動(dòng)力工程測(cè)技術(shù)技術(shù)(2015年下學(xué)期)復(fù)習(xí)提綱

能源與動(dòng)力工程測(cè)試技術(shù)

復(fù)習(xí)提綱2015年12月課程內(nèi)容：

本課程主要介紹熱能動(dòng)力工程中常見(jiàn)參數(shù)（溫度、壓力、流量、物位、成分、機(jī)械量等）的檢測(cè)原理、方法；檢測(cè)、顯示儀表的組成、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)；現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)及其發(fā)展。內(nèi)容提綱檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)溫度測(cè)量壓力測(cè)量流量測(cè)量物位測(cè)量成分檢測(cè)顯示儀表機(jī)械量測(cè)量現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)第1章過(guò)程檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.1過(guò)程檢測(cè)的基本概念1.2測(cè)量誤差及處理方法誤差概念（絕對(duì)、相對(duì)）、分類(lèi)（系統(tǒng)、隨機(jī)、粗大；基本、附加與允許誤差）、誤差的分析與處理（誤差傳遞、合成與分解）1.3測(cè)量不確定度的評(píng)定

測(cè)量不確定度概念、與精度的異同掌握檢測(cè)技術(shù)的概念、研究?jī)?nèi)容、組成（傳感器、變送器械、顯示儀表、通道）、主要性能指標(biāo)（精度、線性度、變差、重復(fù)必、分辨力、分辨率）、基本方法（接觸式與非接觸、直接、間接、組合式、偏差與零位）分類(lèi)、應(yīng)用情況、發(fā)展動(dòng)態(tài)。隨機(jī)誤差處理：算術(shù)平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差（均方根偏差）、置信區(qū)間、測(cè)量結(jié)果表達(dá)、測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)處理4被測(cè)變量傳感器參數(shù)檢測(cè)的基本過(guò)程被測(cè)對(duì)象變送器顯示、控制儀表(裝置)參數(shù)檢測(cè)：用專(zhuān)門(mén)的技術(shù)工具，依靠能量的變換、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算找到被測(cè)量的值檢測(cè)系統(tǒng)：被測(cè)對(duì)象、傳感器（檢測(cè)元件、敏感元件）、變送器和顯示裝置等部分組成傳感器：又稱(chēng)為檢測(cè)元件、敏感元件，直接響應(yīng)被測(cè)變量，經(jīng)能量轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)化為一個(gè)與被測(cè)量成對(duì)應(yīng)關(guān)系的便于傳送的輸出信號(hào)；有時(shí)不經(jīng)變送直接去顯示變送器：把傳感器的輸出轉(zhuǎn)換成如0~10mA、4-20mA等標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的模擬信號(hào)或者滿足特定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字量信號(hào)，這種檢測(cè)儀表，稱(chēng)為變送器顯示儀表：除了就地指示儀表外，被數(shù)碼、光柱、無(wú)紙記錄儀、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等替代被測(cè)量傳感器℃Pam……變送器mVHzμA……微弱信號(hào)非線性1～5VDC4～20mA0～10mA……標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)顯示、控制儀表(裝置)一次儀表二次儀表檢測(cè)儀表儀表精度等級(jí)有：

0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.6，2.5，4.0等。檢測(cè)儀表組成誤差：絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差（實(shí)際、給出值、引用）(1)隨機(jī)誤差(randomerror)正態(tài)分布性質(zhì)：原因：裝置誤差、環(huán)境誤差、使用誤差處理：統(tǒng)計(jì)分析、計(jì)算處理→減小對(duì)稱(chēng)性有界性抵償性單峰性絕對(duì)值相等的正負(fù)誤差出現(xiàn)的次數(shù)相等絕對(duì)值小的誤差比絕對(duì)值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多偶然誤差絕對(duì)值不會(huì)超過(guò)一定程度當(dāng)測(cè)量次數(shù)足夠多時(shí)，偶然誤差算術(shù)平均值趨于0(2)系統(tǒng)誤差(systemerror)

：(3)粗大誤差(abnormalerror)

：基本誤差附加誤差測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)處理步驟(1)對(duì)測(cè)得值進(jìn)行修正，列成表格；(2)求算術(shù)平均值：(3)列出殘差ni與ni2

，并驗(yàn)證Sni=0；(4)用貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差s：(5)按|ni|>3s原則，剔除壞值，并從(2)重新計(jì)算；(6)判斷有無(wú)系統(tǒng)誤差，如有系差，查明原因，重新測(cè)量；(7)求算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差：(8)得出最終表達(dá)式，即：第1章應(yīng)用舉例重點(diǎn)掌握：熱電偶、熱電阻，其它作一般了解補(bǔ)償導(dǎo)線的問(wèn)題熱電偶分度號(hào)（會(huì)查表）冷端溫度補(bǔ)償普通型、鎧裝型及其特點(diǎn)要求能夠計(jì)算熱電偶的測(cè)量原理、基本定律熱電阻的本質(zhì)分度號(hào)信號(hào)連接方式熱電阻的結(jié)構(gòu)形式要求能夠計(jì)算溫度檢測(cè)儀表的選用和安裝中間導(dǎo)體定律解決了熱電勢(shì)測(cè)量問(wèn)題；等值替代定律解決了冷端延伸問(wèn)題；中間溫度定律：e(t,0)=e(t,t0)+e(t0,0)與顯示儀表配套、測(cè)溫線路輻射式溫度計(jì)：理論基礎(chǔ)、測(cè)溫方法、種類(lèi)、紅外測(cè)溫測(cè)溫新技術(shù)（集成溫度傳感器、模擬型AD590、電壓輸出LM35/45、數(shù)字式DS18B20、光纖光柵）第2章溫度檢測(cè)與儀表第2章應(yīng)用舉例表壓、絕壓、真空度幾種常用的壓力檢測(cè)儀表彈簧管壓力表壓電式壓力變送器電容式差壓變送器應(yīng)變片式壓力變送器擴(kuò)散硅式壓力變送器霍爾式壓力變送器

智能式差壓變送器壓力檢測(cè)儀表的選用：量程、精度、材質(zhì)壓力檢測(cè)儀表的安裝壓力（差壓）變送器：調(diào)零、零點(diǎn)遷移，在液位檢測(cè)中應(yīng)用檢測(cè)原理（傳感器部分）基本構(gòu)成特點(diǎn)（不涉及復(fù)雜的電路）一般適用場(chǎng)合其它儀表基本通用第3章壓力檢測(cè)與儀表液體壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)電氣式壓力傳感器其他壓力傳感器壓力檢測(cè)敏感元件和轉(zhuǎn)換原理U形管單管式彈簧管波紋管差壓膜盒式膜片式霍爾式電容式差壓應(yīng)變式壓電式壓阻式電感式諧振式力平衡式10壓力儀表的選用儀表量程的選擇被測(cè)壓力較穩(wěn)定：P工作max≤P量程max×3/4被測(cè)壓力波動(dòng)大：P工作max≤P量程max×2/3P工作min≥P量程max×1/3若P工作max和P工作min難同時(shí)滿足，先P工作max條件儀表準(zhǔn)確度等級(jí)的選擇儀表的基本誤差＜實(shí)際被測(cè)壓力允許的最大絕對(duì)誤差△MAX節(jié)約原則，滿足要求即可所選儀表的相對(duì)百分誤差：δMAX＜△MAX/1×100%儀表類(lèi)型的選擇量程系列：1kPa，1.6kPa，2.5kPa，4.0kPa，6.0kPa，以及它們10n倍數(shù)準(zhǔn)確度等級(jí)：…,0.05,0.1,0.25,0.35,0.5,1.0,1.5,…3/42/31/3第3章應(yīng)用舉例了解幾個(gè)基本概念：體積流量和質(zhì)量流量，瞬時(shí)流量和累積流量具體的流量計(jì)孔板流量計(jì)（計(jì)算、修正）轉(zhuǎn)子流量計(jì)（計(jì)算、修正）均速管流量計(jì)電磁流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦街流量計(jì)容積式流量計(jì)超聲波流量計(jì)科氏力質(zhì)量流量計(jì)

檢測(cè)原理（最基本的公式）特點(diǎn)安裝使用第4章流量測(cè)量第4章應(yīng)用舉例第5章物位檢測(cè)與儀表浮力式物位計(jì)差壓式液位計(jì)電容式物位計(jì)超聲波物位計(jì)雷達(dá)式、磁致伸縮式放射性同位素料位檢測(cè)相界面檢測(cè)檢測(cè)原理（最基本的公式）特點(diǎn)安裝使用物位檢測(cè)儀表——差壓式液位計(jì)、電容式液位計(jì)最本質(zhì)的問(wèn)題是：量程的選擇和零點(diǎn)遷移（怎么計(jì)算的？）1）差壓式液位計(jì)基本工作原理ΔP=ρgHΔP=ρ1gHΔP=ρ1gH-ρ2g(h2-h1)ΔP=ρ1gH+ρ1gh1零點(diǎn)遷移的目的：使H＝0時(shí)，變送器輸出為Iomin（如4mA）無(wú)遷移負(fù)遷移遷移量：-ρ2g(h2-h1)正遷移ρ1gh1注意表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)，先寫(xiě)正壓室，再寫(xiě)負(fù)壓式，再求差xyyminymax2）零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移使差壓變送器的輸出下限值ymin與測(cè)量下限值xmin相對(duì)應(yīng)在xmin=0時(shí)，稱(chēng)為零點(diǎn)調(diào)整在xmin≠0時(shí)，稱(chēng)為零點(diǎn)遷移xyxminxmaxyminymax

·模擬變送器：調(diào)Z0(有調(diào)零電位器) ·數(shù)字變送器：軟件xmin<0，負(fù)遷移正遷移，xmin>0(相當(dāng)于大范圍零點(diǎn)調(diào)整)xmaxxmin問(wèn)題1：什么時(shí)候需要進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整？問(wèn)題2：什么時(shí)候需要進(jìn)行量程調(diào)整？問(wèn)題3：零點(diǎn)調(diào)整和量程調(diào)整可以分別實(shí)施嗎？問(wèn)題4：什么時(shí)候需要進(jìn)行零點(diǎn)遷移？導(dǎo)電液體液位測(cè)量1-內(nèi)電極；2-絕緣套管；3-容器電容傳感器—導(dǎo)電液體H=0時(shí)，傳感器的起始電容為C0：當(dāng)液高為H

時(shí)，電容傳感器的電容量C為：不銹鋼或紫銅棒聚四氟乙烯塑料非導(dǎo)電液體液位測(cè)量1-內(nèi)電極；2-外電極；3-絕緣環(huán)裸電極作內(nèi)電極，外套以開(kāi)有液體流通孔的金屬外電極，通過(guò)絕緣環(huán)裝配成電容傳感器。

電容傳感器—非導(dǎo)電液體用

H=0時(shí)：

H=H時(shí):第5章應(yīng)用舉例第6章機(jī)械量檢測(cè)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與功率測(cè)量振動(dòng)與加速度檢測(cè)位移與厚度測(cè)量力與電子稱(chēng)量?jī)x表熱工參數(shù)檢測(cè)傳感器綜合應(yīng)用的總結(jié)。如：電容能在哪些參數(shù)檢測(cè)中應(yīng)用？霍爾效應(yīng)能檢測(cè)哪些參數(shù)？應(yīng)變效應(yīng)能檢測(cè)哪些參數(shù)？轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、振動(dòng)、位移等參數(shù)相互關(guān)系及測(cè)量應(yīng)用檢測(cè)原理（最基本的公式）特點(diǎn)安裝使用電磁式、光電式、霍爾式、電容式、離心式速度傳感器工作原理與應(yīng)用概述紅外氣體分析儀氧化鋯氧量分析儀其它氣體分析儀（氣相色譜儀）濕度檢測(cè)儀表（了解）第7章過(guò)程分析儀表檢測(cè)原理（最基本的公式）特點(diǎn)安裝使用第8章顯示儀表顯示儀表用于各種檢測(cè)參數(shù)指示、記錄，以使操作人員能夠準(zhǔn)確、直觀地把握系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。顯示儀表種類(lèi)繁多，按照顯示的方式來(lái)分，通常可分為三大類(lèi)：模擬式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表新型顯示儀表按照功能來(lái)分，通常可分為： 顯示儀表 顯示記錄儀表 顯示調(diào)節(jié)儀表 顯示報(bào)警儀表 ……利用標(biāo)尺、指針、曲線等方式顯示數(shù)字式方式顯示檢測(cè)處理、顯示、記錄、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通訊、控制、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算等多個(gè)或全部功能集合于一體。顯示儀表檢測(cè)儀表執(zhí)行器控制器/計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)被控對(duì)象數(shù)字顯示儀以數(shù)字形式直接顯示測(cè)量結(jié)果大多以專(zhuān)用的大規(guī)模集成電路芯片外加必要的外圍電路組成。多數(shù)數(shù)字顯示儀表還可以有信號(hào)輸出、報(bào)警控制等附加功能。熱電勢(shì)熱電阻電壓電流……信號(hào)變換工藝變量前置放大非線性校正A/D轉(zhuǎn)換標(biāo)度變換數(shù)字顯示數(shù)字輸出V/I轉(zhuǎn)換電流輸出比較和控制報(bào)警輸出光柱電平驅(qū)動(dòng)光柱顯示模數(shù)轉(zhuǎn)換、非線性補(bǔ)償、標(biāo)度變換現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)（基本結(jié)構(gòu)、組成與特點(diǎn)）（智能儀器、個(gè)人儀器、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)）虛擬儀器（概念、組成、特點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）圖像檢測(cè)技術(shù)軟測(cè)量技術(shù)檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用第9章現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用控制室儀表現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)料口變送器執(zhí)行器調(diào)節(jié)器儀表控制顯示儀表安裝在哪里？控制器(調(diào)節(jié)器)對(duì)象檢測(cè)儀表+－SP執(zhí)行器顯示儀表Optional執(zhí)行器有哪些？閥門(mén)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥（電磁）、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥泵（電機(jī)）變頻開(kāi)關(guān)檢測(cè)儀表有哪些？連續(xù)信號(hào)：變送器（如T、P、L、F、A，通常輸出4~20mA、1～5V等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)）傳感器（熱電阻、熱電偶）開(kāi)關(guān)信號(hào)：液位開(kāi)關(guān)、料位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)(通常輸出on/off信號(hào))……自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成虛擬儀器的基本概念1）虛擬儀器的定義傳統(tǒng)儀器：特定功能和儀器外觀。虛擬儀器（VI，VirtualInstrumentation）：是一種以計(jì)算機(jī)和測(cè)試模塊的硬件為基礎(chǔ)、以計(jì)算機(jī)軟件為核心所構(gòu)成的，并且在計(jì)算機(jī)顯示屏幕上虛擬的儀器面板，以及由計(jì)算機(jī)所完成的儀器功能，都可由用戶(hù)軟件來(lái)定義的計(jì)算機(jī)儀器。

2）數(shù)據(jù)采集（DAQ）系統(tǒng)DAQ（數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)從真實(shí)世界捕捉并傳輸物理量，從傳感器等設(shè)備收集和測(cè)量被測(cè)信號(hào)，并將它們送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。最常見(jiàn)的IO接口：AI——模/數(shù)轉(zhuǎn)換(模擬量輸入)DI——開(kāi)關(guān)量輸入(數(shù)字量輸入)通用模塊專(zhuān)用模塊4~20mA等信號(hào)二進(jìn)制信號(hào)計(jì)算機(jī)控制站IO接口？？？AI(A/D)DI基于研華模塊的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)ADAM-6000無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)模塊PCI總線多功能卡USB模塊ADAM-4000ADAM-5000變送器：

溫度壓力流量液位成份傳感器：熱電阻熱電偶

……檢測(cè)儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中常用的I/O接口模塊I/O模塊的主要類(lèi)型包括：模擬量輸入模塊（AI） 模擬量輸出模塊（AO） 開(kāi)關(guān)量輸入模塊（DI） 開(kāi)關(guān)量輸出模塊（DO）外設(shè)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)AI/DI輸入子系統(tǒng)}{被控過(guò)程（對(duì)象）被控變量操作變量…………AO/DO輸出子系統(tǒng)模擬量輸入模塊(A/D、AI)將現(xiàn)場(chǎng)儀表輸出的(標(biāo)準(zhǔn))模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)字信號(hào).變送器：

溫度壓力流量液位成份傳感器：熱電阻熱電偶

……模擬信號(hào)4～20mA0～10mA1～5VDCmV、Ω……模數(shù)轉(zhuǎn)換(AI)端口(地址)數(shù)字信號(hào)0～40950～1023……計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)0～40950～1023……工程化轉(zhuǎn)換工程量0～100℃0～400KPa……軟件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)儀表硬件濾波如：RC濾波軟件濾波，如：中值濾波、軟件RC濾波，……模擬量輸出模塊（D/A、AO）將計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場(chǎng)儀表可接收的4~20mA等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)調(diào)節(jié)閥變頻器……執(zhí)行器控制信號(hào)4～20mA0～10mA1～5VDC0～10VDC……數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)端口(地址)數(shù)字