热工测量仪表

设定值 实际值
直观地指示出储液罐 中的液位
带RS-232接口（或USB接口）的万用表及实 时图像显示。 特点——
能将测量到 的波形及数据 存储到计算机 中，可随时重 放，价格适中。
记录仪
主要用 来记录被 检测对象 的动态变 化过程。
无纸记录仪（动画演示） 主要 用来记录 和存储被 检测对象 的动态变 化过程。 存储数 据的大小 由硬盘容 量决定。
• e迟滞误差（变差） 是指仪表正向特性与反向特性不一致的程度，以正、 反向特性之差的最大者与仪表量程之比的百分数 表示。
L
Lmax 100% yFS
●
f 线性度：是衡量测量系统实际特性曲线与理想特 性曲线之间符合程度的一项指标。用实际特性曲 线与理想特性曲线之间的最大偏差值与满程量输 出值之比来表示。
• • • • •
b 测量仪表的误差 （1）示值误差：仪表示值与真值之差 （2）最大允许误差（容许误差） c 测量范围和量程 测量范围：被测量可按规定的准确度进行测量的 范围 • 量程：测量范围的上、下限值的代数差。 • 仪表量程的选择：最好使测量值落在量程的 2/3~3/4处。 • 测量值接近仪表测量上限，仪表容易过载受损； 接近测量下限，准确度下降。
四、自动检测系统的组成
不带微处理器时
常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟： 光敏传感器---视觉; 声敏传感器---听觉; 气敏传感器---嗅觉; 化学传感器---味觉; 压敏、温敏、流体传感器---触觉.
人体信息测控过程与自动检测系统的比较
自动检测系统与 人体信息测控过 程的比较
人眼——传感 器 大脑——计算 机 人手——执行 机构

xFS xmax xmin
（4）最大引用误差：也称为测量系统的基本误差， 所有测量值中最大绝对误差的绝对值与量程之比 的百分数。
max
x
max
x FS
1 0 0%
1.4.4 测量误差的主要来源
• (1)设备误差——计量器具本身所具有的误差。 由仪器、 仪表本身及其附件所引入，出于仪器的电气或机械性能 不完善所产生的误差。例如，电桥中的标准电阻、示波 器的探极线等都含有误差。仪器、仪表的零位偏移，刻 度不准确，以及非线性等引起的误差均属于仪器误差。 • (2)方法误差——测量方法不完善引起的误差，又称为理 论误差。是指由于使用的测量方法不完善、理论依据不 严密所产生的误差，即凡是在测量结果的表达式中没有 得到反映的因素，而实际上这些因素又起作用时所引起 的误差。例如，用标准准孔板测量气体流量时没有加上 温压补偿，就会引起测量误差。
• (3)人员误差——测量人员主观因素和操作技术所 引起的误差。由于人的感觉器官和运动器官的限 制所造成的误差。例如，读错刻度、念错读数等。 对于某些需借助于人眼、人耳来判断结果的测量， 以及需进行人工调节等的测量工作，均会引入人 身误差。 • (4)环境误差——由于实际环境条件与规定条件不 一致所引起的误差。又称为影响误差，是指由于 受到温度、湿度、气压、电磁场、机械振动、声 音、光、放射性等影响所造成的附加误差。其中 温度影响是最见的。
• 系统误差 在同一测量条件下，对同一被测参数进行多次重 复测量，误差的数值大小和符号都相同或按照某个确定规律 变化，此种误差称为系统误差。 一般可以通过实验的方法找到系统误差的变化规律及产生 的原因，并对测量结果加以修正，或者采取一定的措施，如 改善测量条件和改进测量方法等，使系统误差减小或消除， 从而得到更加准确的测量结果。
• 随机误差 在同一测量条件下，多次测量同一被测 量时，误差的数值大小在一定范围内随机变化，符 号的变化也不可预见，这就称为随机误差。随机误 差也叫偶然误差。
随机误差是由于测量过程中许多独立的、微小的 偶然因素(如仪器仪表中传动部件的间隙和摩擦，振 动或冲击等干扰、温度或湿度变化干扰、交流电源 或电磁场变化等)所引起的综合结果，表现为具有随 机性，随机误差使得测量数据存在分散性。大多数 情况下，随机误差的统计特性服从正态分布，另外 还有三角分布、梯形分布、均匀分布
掌握：
测量的基本概念；误差分类；仪表的组成及其性能指标； 仪表的基本误差和允许误差；仪表的引用误差；仪表的精 度等级。
了解：
检测技术与仪表的作用及发展； 测量的不确定。
第1章 绪论 • 1.1 测量的基本知识 • 1.1.1测量的概念 借助专门工具、通过实验和对实验数据 的分析计算，求得被测的量。 比较：将被测量和标准量进行比较。
• g稳定性 系指仪表示值不随时间和使用条件 变化的性能。时间稳定性以稳定度表示，即 示值在一段时间内随机变动量的大小。使用 条件变化的影响用影响误差表示。如环境温 度的影响，是以温度每变化一度示值变化多 少来表示。
• h重复性：是指在相同条件下，重复测量同 一个被测量，多次测量所得测量结果之间 的一致程度。 • i复现性：是指变化条件下，对同一个被测 量，多次重复测量其示值不一致的程度。
数据处理装置
数据处 理装置主要 是指计算机。
例如对振 动进行频谱 分析等。
• 1.5.2 测量系统的基本特性
▲静态特性指标
• a 准确度及准确度等级 • 测量准确度：测量结果与真值之间的一致程度 • 准确度等级：最大引用误差去掉%后的数字，即 为仪表的准确度等级数。 • 准确度等级序列：我国规定为：0.001、0.005、 0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、 2.5、4.0。仪表的准确度等级应该在此序列中选 择。 • 注意：选择仪表和检定仪表时对准确度等级取值 的区别。
三、测量技术的发展趋势
• 发展趋势：新技术、新材料以及组合化和智 能化4个方面。
（1）在研究物理化学效应应用技术以及信号处理技术 的基础上研制新型传感器； （2）采用新材料、新工艺的基础上开发新型传感器； （3）研究传感器组合技术，提高传感器测量精度； （4）敏感元件的小型化、集成化、固体化、多功能化。
1.1.4测量的构成要素 包括（1）测量对象与被测量； （2）测量环境； （3）测量方法； （4）测量单位； （5）测量资源； （6）数据处理与测量结果
例：曹冲称 象
方法：? 装置：船、石头、小秤； 检查、测量，从而得到： 定性、定量的结果。
• 1.2 测量方法 直接测量法、间接测量法、组合测量法 测量方法的分类有许多种，按如何取 得测量结果进行分类有：
◇误差的定义：测量结果与被测量真值之间的 偏差值。
x x
◇真值μ： 理论真值：有严格定义的理论值； 约定真值：常用多次测量的平均值； 相对真值：高精度仪表测得的结果。
1.4.2 测量误差的分类
根据测量误差的性质及产生的原因，测量误差可以分为3大 类： A 系统误差 B 随机误差 C 粗大误差
1.4.3 误差的表示方法
分为绝对误差和相对误差两种 ◇ 绝对误差 绝对误差只能反映误差的大小，不能反映 仪表的准确程度
x x
◇相对误差 有3种表示方法 （1）实际相对误差
实
x

100 %
（2）标称相对误差
（3）引用相对误差
标
x 100 % x
x 100 % xFS
• 1.3测量分类 1 静态测量和动态测量； 2 等精度测量和不等精度测量； 3 电量测误差
1.4.1测量误差的基本概念： • 测量所得的值与被测事物的真实值之间的 差异。 • 在实际测量时，无论什么样的测量仪表， 也不论其质量多高，它的测量结果与被 测量的实际值之间总会存在一定的差值， 这个差值就是误差。
热工测量仪表
张华 赵文柱编著
主讲：丁燕鸿
课程要求
• 本课程应在掌握：热工仪表基础知识、掌 握测量中温度、压力、物位、流量等测量 知识及相关仪表（重点）；尤其温度、压 力测量原理与仪器装置的使用；熟悉热工 显示仪表及仪表装置的安装与故障维修知 识，并有一定的实际动手调试维护能力。
难点：
1. 测量误差的表示形式； 2. 误差产生的原因； 3. 误差的种类。
根据国际通用计量学基本名词的推荐 “测量是以确定量值为目的的一组操作”。 这里的量值均指物理量而言。
测量是按照某种规律，用数据来描 述观察到的现象，即对事物作出量化描 述。测量是对非量化实物的量化过程。 • 1.1.2测量与检测的联系与区别
• 1.1.3测量的意义
• 著名科学家门捷列夫 • 检测就是去认识—— （俄国）有一句名言： 西门子（德国） “没有测量，就没有 科学。” • ５月２０日 • “世界计量日”
• d 灵敏度 ：输入量变化很小时，输出量变化与输
入量变化之比
y dy S lim x dx
式中dy是仪表示值的微小变化；dx是被测量的微小变化。灵 敏度是仪表输出输入曲线上各点的斜率。
• 灵敏度越高，测量范围越小、稳定性越差 • 分辨力：指能够引起输出量发生变化的输入量的 最小变化量。 • 死区：也称始动灵敏限，量程零点处能引起输出 量发生变化的最小输入量。应小于仪表最小刻度 的1/2。
• 1.5 测量系统
• 1.5.1 测量系统的组成 传感器：由敏感元件和转换部分组成。 感受被测的变化并按一定规律转化成便于传递的 输出信号。 变换器：将传感器传来的信号经过处理，变换显示 仪表所要求的信号。如放大器、滤波器、A/D转 换器等。 显示装置：对被测参数指示、记录 传送元件：如导线、导管、光导纤维、无线电通信 等
• (1）直接测量法，就是将被测量直接与所 选用的标准量进行比较，或者用预先标定 好的测量仪表进行测量，从而直接得出测 量值的方法。如用钢卷尺测长度，用玻璃 管水位计测水位等。
• (2) 间接测量法，即利用被测量与某些量有确知的函数 关系，用直接测量法测得这些有关量的数值，代入已知 的函数关系算出被测量的数值。例如，通过测量导线电 阻、长度以求出电阻率，节流装置通过测量差压、温度、 压力从而测出流量等。 • (3)组合测量法，当被测量与直接测量的一些量不是一 个函数关系，需要求解一个方程组才能取得时即为组合 测量。 如测量某电阻的温度系数，其电阻值与温度的关系为： Rt =Ro(l+At+Bt2)， 式中Rt是温度为toC时电阻的数值，可以直接测得；温度 t也可直接测得。要取得系数A和B，需要解一个二元一 次方程组。