过程参数检测及仪表华电资料

华电内部资料（部分图形分析题不好整理，由读者自行整理）2011级孙旭鸿学长整理测量方法~原理：实现被测量与其测量单位相比较所采用的方法；仪表工作所基于的物理效应和化学效应测量仪表：感受件、显示件、传送件测量系统：检测部分（输出信号与被测参数在数值上应呈单值关系，最好是线性关系；输出信号只能随被测量变化；传感器对被测对象状态的影响尽量小）；信号变换部分；分析处理显示部分；通信接口与总线部分仪表性能：操作性能（操作维修是否方便、能否安全可靠运行及抗干扰与防护能力强弱）经济性（功耗、价格、使用寿命）可靠性（保险期、有效性、狭义可靠性）计量性能（1、准确度：表示测量结果与测量真值之间的接近程度。

（示值误差：示值误差是指仪表的某一个测量值的误差，它反映在该点仪表示值的准确性。

基本误差：在规定的正常工作条件下，仪表整个量程范围内各点示值误差中绝对值最大的误差称为仪表的基本误差。

允许误差：按计量部门的规定，仪表厂家保证某一类仪表的基本误差不超过某个规定的数值，此数值就被称为仪表的允许误差。

精度等级:以引用误差γy的形式表示的允许误差去掉百分号剩下的数值）2、灵敏度：仪表的灵敏度是指其输出信号的变化值与对应的输入信号变化值的比值。

3、线性度：反映仪表的输入一输出特性曲线与选用的对比直线之间的偏离程度。

线性度又称为非线性误差。

4、变差：输入量上升和下降时，同一输入量相应的两输出量平均值之间的最大偏差与量程之比的百分数称为仪表的变差。

原因：通常是由于仪表运动系统的摩擦、间隙、弹性元件的弹性滞后等原因造成的。

5、分辨率：反映仪表对输入量微小变化的反应能力。

6、重复性：同一工作条件下，按同一方向输入信号，并在全量程范围内多次变换信号时，对应同一输入值，仪表输出值的一致性成为重复性。

）测量范围是指在正常工作条件下，测量系统或仪表能够测量的被测量值的总范围。

其最低值和最高值分别称为测量范围的下限和上限，测量范围用下限至上限值来表示；测量范围上限和下限的代数差称为测量量程。

仪表的检定方法：标准物质检定法、示值比较检定法测量误差来源：测量装置的误差、环境误差、方法误差、人员误差。

随机误差：在相同条件下对同一被测量进行多次重复测量，误差的大小和符号的变化没有一定的规律，且不可预知。

分布特点是：有界性、单峰性、对称性、抵偿性。

均方根误差反映了测量值在真值附近的散布程度系统误差：在同一条件下多次测量同一量值时，大小和符号保持不变，或按一定规律变化的误差。

分类：恒值、变值：（累进、周期、按复杂规律变化）。

发现方法：实验对比法、残余误差观察法、参与误差校核法粗大误差：明显歪曲了测量结果而使测量结果而使该次测量失效的误差，也称疏忽误差。

测量不确定度：表征合理地赋予被测量的分散性并与测量结果相联系的参数，是指测量结果的不可信程度，是可用于定量表达被测参量测量结果分散程度的参数。

分类：标准不确定度、合成不确定度、扩展不确定度。

热电偶测温原理：把两种不同的导体或半导体两端相接组成闭合回路，当两接点分别置于t 和t0两种不同温度时，则在回路中就会有电动势存在，称为热电势，形成的回路电流称为热电流；若将冷端温度t0保持恒定，则对一定材料的热电偶，其总热电势就只是热端温度t的单值函数，即E ab（t，t0）=f AB(t)-C，只要测出热电势的大小，就能得到热端温度的数值。

热电偶的基本定律：1、均质导体定律：由一种均质导体或半导体组成的闭合回路不论导体或半导体的截面积、长度和各处温度分布如何，都不能产生热电势2、中间导体定律：：由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。

3、中间温度定律：热电偶A、B在接点温度为t1、t3时的热电势等于热电偶A、B在接点温度分别为t1，t2和t2，t3时热电势的代数和，即E AB（t1，t3）＝E AB（t1，t2）＋E AB （t2，t3）冷端温度处理原因：热电偶的测温原理表明：热电偶的热电势是两个接点温度的函数差，只有当冷端温度不变时，热电势才是热端温度的单值函数。

但在实际应用中，热电偶冷端所处环境温度总有波动，从而使测量得不到正确结果，因此必须对热电偶冷端温度变化的影响采取补偿措施，使热电偶的热电势只反映热端温度（被测温度）的变化，而不受冷端温度变化的影响。

方法：1、计算修正法2、仪表机械零点调整法3、恒温法：恒温法分为冰点槽法和恒温箱法4、补偿电桥法（冷端补偿器）：补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷端温度变化所引起的热电势的变化。

5、补偿导线法（1、分类：补偿型：材料与对应的热电偶不同，价格便宜，但在低温下热电性质相同；延伸型：材料与对应的热电偶相同，但准确度要求略低2、要求：在一定的温度范围内使用、补偿导线与热电偶极热电性质相同、极性不能接反、接入点温度一致）管道内流体温度测量:1、测温位置不能在温度死角区域2、保证元件有一定的插入深度，元件感温点应处在管道中心流速最大处3、对于高温管道，在测点引出处要加保温材料隔热。

1号采用铂电阻温度计，安装在管道拐角处，沿管道中心线插得很深，温度计迎着汽流，安装部位的管道有很厚的绝热层，测温管露出部分少，测温误差接近于零。

2号采用玻璃管水银温度计，垂直气流插入，外露部分短且有绝缘层，测量误差-1度。

3号和2号不同之处是测温管的直径和管道厚度都比较大，误差-2度。

4号和2号的不同之处是测温管没有插入到管道中心，误差-15度。

5号用铂电阻温度计，垂直气流插入，外露部分较长且未保温，误差-45度。

高温气体温度测量降低沿测温管传导散热采取的措施：1、选择合适的安装位置，确保烟气扫过测温管装在烟道内的整个部分。

2、提高测温管装设地点的烟气内壁的壁温,如也让烟气流过。

3、测温管装设部位外壁要敷较厚的绝缘层，使沿测温管的散热量减小。

非接触测温计分类：光学辐射式高温计：光学高温计、光电高温计、辐射高温计、比色高温计；红外辐射温度计：全红外线辐射型、单色红外辐射型、比色型等。

基本原理：黑体的辐射出射度与温度有单值函数关系，通过测全辐射体的辐射出射度对应出温度（辐射高温计）。

优点：（1）仪表不破坏被测介质的温度场（2）感温件不必和被测介质达到平衡，仪表滞后小。

（3）理论上仪表测温上限不受限制。

感受元件不必与被测介质达到同样温度值，因此测温部件不被高温破坏。

（4）输出信号大，灵敏度高，准确度高光学高温计：原理：普朗克定律，物体的光谱辐射出射率Mλ与温度有关而物体在高温下会发光，称亮度，因亮度Lλ与光谱辐射出射率Mλ成正比，故通过测物体亮度Lλ可求物体温度步骤：移动物镜可把被测物体的成像落在灯丝所在平面上，移动目镜使人眼清晰的看到被测物体与灯丝的成像，比较二者亮度。

如果背景暗而灯丝发亮，则说明灯丝亮度高于被测物体，应调整灯丝电流使其亮度降低；若背景亮而灯丝发黑，则灯丝亮度比被测物体低，应增大灯丝电流，提高亮度。

直到灯丝隐灭而不清。

说明二者亮度相等，则可读取结果。

（红色滤光片：造成单色光；灰色：保证标准灯泡钨丝不过热的情况下能增加测量范围）亮度温度T s：当物体在辐射波长为λ，温度为时T，其光谱辐射亮度Lλ和黑体在辐射波长为λ，温度为T s 时的光谱辐射亮度L 0λ相等，则把T s 称为这个物体在波长λ下的亮度温度。

影响测量精确度因素：发射率ελ的影响、中间介质的影响辐射高温计 ：理论基础：斯忒蕃—玻尔兹曼定律，即测量全辐射体所有波长的辐射能量 通过公式400T M σ=可确定全辐射体的温度，加以修正可得到实际物体温度。

热电堆：由几支同样的热电偶同向串联，其目的是增加输出的热电势，提高灵敏度影响测量精确度因素：发射率ε的影响、热电堆冷端温度的影响、距离系数L ／D 的影响 辐射温度：被测物体真实温度为T ，其对应的辐射出射度M ，绝对黑体在温度T p 时的辐射出射度M 0，M=M 0 温度T p 称为“辐射温度”（由于物体的ε的不同，同一辐射出射度M ，在不同物体对应不同温度，所以显示仪表上标注的是仪表是辐射温度）T=T p √1ε4比色高温计：原理：根据维恩偏移定律工作的温度计。

通过测物体两个不同波长下的光谱辐射出射度的比值推得温度。

比色温度：实际物体（温度T ）在两个波长 λ1，和λ2的相应亮度比值等于绝对黑体（Ts ）在两个波长 λ1，和λ2的亮度比，绝对黑体的温度Ts 就称为实际物体的比色温度。

特点：测量准确度更高、可在周围环境较恶劣下测温液体压力计：原理：利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压力相平衡的原理，通过液柱高度来反映被测压力的大小。

特点：结构简单，使用方便，高准确度，应用广泛；量程受液柱高度的限制，体积大，玻璃管容易损坏及读数不方便。

误差分析：毛细现象、温度影响、重力加速度、读数误差。

弹性式压力计：原理：根据弹性元件受压后产生变形和压力大小有确定关系的原理制成。

弹性元件的特性：1、蠕变和疲劳形变：弹性元件经过长时间的负荷作用，当负荷取消后，不能恢复原来的形态，这种特性称为弹性元件的蠕变2、弹性迟滞：弹性元件在弹性范围内加负荷与减负荷时其弹性形变输出特性曲线不重合，这种特性称为弹性迟滞3、弹性后效：当加在弹性元件上的负荷停止变化或被取消时，弹性元件的形变并不是立即就完成，而是要经过一定的时间才完成相应的形变，这种特性称为弹性后效4、弹性特性5、刚度和灵敏度6、温度特性扩散硅压力传感器：原理：被测压力作用在感压膜片上，硅膜片在适当位置有扩散电阻，硅膜片受到差压作用产生应变ε，使扩散电阻阻值发生改变。

布置扩散电阻：扩散电阻接成差动电桥，如图，R2、R3两个电阻处于中间位置（r<0.635r 0），使其受拉应力；R1、R4两电阻处于边缘位置（r>0.635r 0），使其受压应力。

连接扩散电阻:如图示，R1R2R3R4接成差动桥路形式，可以消除环境温度对测量的影响，并且可以提高测量灵敏度，其灵敏度为单电阻的4倍。

流量仪表：容积（腰轮、椭圆齿轮、刮板）速度（差压、涡轮、涡街、电磁、超声波）质量 量程比：在保证仪表准确度的条件下，可测出的最大流量与最小流量的比值。

实际流量小于最小流量会产生测量误差过大，超过允许误差。

容积式流量计：原理：如果使流体以固定的、已知大小的体积V 逐次从流量计中排放流出，则计数单位时间内排放次数就可以求得通过仪器的体积流量，q v ＝nV 。

特点:优点：1、测量准确度高2、安装管道条件对流量计没有影响，之前不需要直管段3、测量范围较宽4、直读式可直接得到流体总量；缺点：1、结构复杂，体积庞大，只适用于中小口径仪表2、大部分只适用于洁净单向流体3、测量过程会给流动带来脉动4、适用范围不宽测量特点：适用于小口径流量和高粘度流体流量的测量；惯性较大，动态特性不好（仪表有可动部分）；存在漏油量，有测量误差，小流量不精确涡街流量计：利用流体流过阻碍物时产生稳定的漩涡，通过测量其漩涡产生频率而实现流量计量的优点输出与流量成正比的脉冲信号，抗干扰，便于远距离传输，精度高，压损小，量程比宽。