测量仪表基本知识.
热工测量及仪表基本知识 重点
热工测量●热工测量：是指压力、温度等热力状态参数的测量，通常还包括一些与热力生产过程密切相关的参数测量，如测量流量、液位、振动、位移、转速和烟气成分等。
●测量方法：按测量结果获取方式：直接、间接测量法；按被测量与测量单位的比较方式：偏差、微差、零差测量法；按被测量过程中状态分：静态、动态测量法。
●热工仪表组成：感受件，传送件，显示件。
●仪表的质量指标：准确度、线性度、回差、重复性误差、分辨率、灵敏度、漂移。
●热力学温标所确定的温度数值称为热力学温度也称绝对温度，用符号T表示。
单位为开尔文，用K表示。
●测量方法分类：接触式测温方法：膨胀式液体和固体温度计、压力式温度计、热电偶温度计和热电阻温度计、热敏电阻温度计。
非接触式测温方法：光学高温计，光电高温计、辐射温度计和比色温度计。
温度测量部分接触式测温（1）热电偶温度计①标准化热电偶：工艺上比较成熟，能批量生产、性能稳定、应用广泛，具有统一分度表并已列入国际和国家标准文件中的热电偶。
②非标准化的热电偶：进一步扩展高温和低温的测量范围；但还没有统一的分度表，使用前需个别标定。
●热电偶温度计：由热电偶、电测仪表和连接导线组成。
标准化热电偶-200~1600℃；非标准化热电偶-270~2800℃。
①测温范围广，可以在1K至2800℃的范围内使用；②精度高；③性能稳定；④结构简单；⑤动态特性好；⑥由温度转换的电信号便于处理和远传。
·8种标准化热电偶：S型、R型、B型、K型、N型、E型、T型、J型·四类非标准化热电偶：贵金属、贵—廉金属混合式、难熔金属、非金属●热电偶测温原理：热电效应：两种不同成分的导体（或半导体）A和B的两端分别焊接或绞接在一起，形成一个闭合回路，如果两个接点的温度不同，则回路中将产生一个电动势，称之为热电势，这种效应称为热电效应。
●热电偶的基本定律：均质导体定律、中间导体定律、连接温度（中间温度）定律。
①均质导体定律：由一种均质导体所组成的闭和回路，不论导体的截面积如何及导体各处温度分布如何，都不能产生热电势。
仪表基础知识
答：华氏温度（F）、摄氏温度（t）、开氏温度（T）
华氏与摄氏转换(F-32)*5/9=t
开氏与摄氏转换T=t+273.15
17、Pt100热电阻其中100的含义？
答：零度的标称电阻值是100欧。
18、解释欧姆定律答：在同一电路中，通过电阻R的电流I与电阻R两端的电压U成正比，与电阻R成反比。 基本公式：I=U/R
2、差压流量计的工作原理？
答、充满管道的流体、当其流经管道的节流件时，流束将在节流体处形成局部的收缩，因而流速增加静压力降底，于是在节流件前后便产生了差压、流体流量越大，产生的压差越大，根据压差的大小来推知流量。
3标准节流装置包括？
答;标准喷嘴、标准板孔、标准长劲喷嘴。
4、我厂使用差压流量计有哪些？差压式流量计组成？
答：WRNK：W表示温度测量仪表，R表示热电偶，N表示镍铬-镍硅K表示分度号。
WZPK：W表示温度测量仪表，Z表示热电阻，P表示Pt热电阻，K表示为铠装式
13、影响热电偶测量的外界因素是？及消除方法?
答：影响热电偶测温的外界因素是热电偶的冷端温度，消除方法： 恒温法、补偿导线法、补偿电桥法、补偿电偶法、调整动圈式仪表机械零位。
7、电磁流量计常见故障及处理？
常见故障：1、无流量有显示 2、有流量无显示 3、流量信号不稳定4、流量计误差大
1、无流量有显示
答： 1)接地是否可靠、2）励磁线圈是否开路、3）流量计内是否残留导电流体4）水平安装两电极是否处于水平面，5）电子转换放大器是否损坏。
2、有流量无显示
答： 1）供电电源是否符合要求，2）两电极是否污染、3）接线是否正确、4）介质电导率是否符合要求、5）电子转换放大器是否故障
仪表基本知识
1、仪表测量的四大参数：液位、温度、压力、流量。
2、温度测量仪表：双金属温度计、热电偶、热电阻。
3、热电偶常用类型为K型测量温度一般为0-1000度，R型0-1200度、E型0-800度。
如：制氢转化炉大部分为R型热电偶。
4、压力测量仪表：压力表、压力变送器、压力开关。
5、压力表的选型要求：使用压力应该为选用量程的三分之一到三分之二之间。
脉冲压力应该选用不超过量程的二分之一。
6、压力变送器为远程测量仪表。
其将测量信号传送至DCS显示。
常见问题：A、引压管堵导致测量不准。
B、接头泄漏导致测量偏低。
7、流量测量仪表：差压变送器（孔板）、质量流量计、转子流量计等。
8、测量气体类介质流量时候，需要在DCS进行温压补偿。
如：蒸汽流量。
若维修补偿的压力变送器，导致压力变为0，则此蒸汽流量将变小，大概是正常的一半。
9、转子流量计常见故障为不动。
基本原因未管线内铁锈等吸附到转子磁铁上，导致卡住。
10、液位测量仪表：双法兰液位计、玻璃管、磁翻板、浮筒等。
11、双法兰液位计受介质密度影响。
其出现与现场液位计偏差的时候，可以考虑是不是介质更换导致密度变化引起的。
12、磁翻板液位计测量部件是浮子，类似一个椭圆球，其安装要求带磁铁部分在上端。
常见故障：A、测量偏低，可能是浮子装反，或者浮子泄漏导致进液体。
B、不变化，可能为浮子磁铁出吸附杂质导致卡。
13、现场液位计如玻璃管，本身有一次阀，基本为蓝色。
此阀门正常状态应该是开度在全部开度的中间位置。
全开或者全关都会导致引压管不通，导致测量不准。
14、仪表控制部分使用调节阀实现。
分为A、气路部分。
B、电路部分。
C、阀门本体。
15、阀门分为气开、气关。
从系统安全角度考虑。
单作用调节阀气开基本就是风线从阀门膜头下面接入。
16、调节阀的仪表风压调节是根据阀门本体设计进行的。
一般可以稍微比铭牌规定压力稍微高一点。
17、单回路控制：是指一个策略参数与一个执行机构（阀门）直接进行连接控制，不与其他参数直接联系。
仪表相关知识点总结
仪表相关知识点总结一、仪表的分类1. 按用途分类（1）测量仪表：用于测量各种物理量，如温度、压力、流量、液位等，可根据不同的物理量来划分。
如温度计、压力表、流量计、液位计等。
（2）控制仪表：用于控制工艺参数，如调节温度、压力、流量、液位等。
可根据控制功能来划分。
如温度控制器、压力控制器、流量控制器、液位控制器等。
2. 按原理分类（1）机械仪表：采用机械和物理原理进行测量的仪表，如压力表、流量计等。
（2）电子仪表：采用电子和电气原理进行测量的仪表，如电子温度计、压力变送器、液位变送器等。
3. 按显示方式分类（1）指针式仪表：采用指针在刻度盘上指示数值的仪表，如指针压力表、温度计等。
（2）数字式仪表：采用数字显示方式的仪表，如数字温度计、数字压力表等。
4. 按安装方式分类（1）远传仪表：用于安装在远离被测点的位置，通过信号传输来测量和控制被测参数，如远传温度计、远传压力变送器等。
（2）现场仪表：直接安装在被测点附近的仪表，如现场温度计、现场压力表等。
二、仪表的工作原理1. 机械仪表的工作原理机械仪表主要采用机械和物理原理进行测量，例如压力表是利用弹簧变形来测量被测介质的压力，流量计是利用流体作用在测量元件上产生的力或转矩来测量流体的流量。
2. 电子仪表的工作原理电子仪表主要采用电子和电气原理进行测量，例如温度变送器是通过测量元件产生的电阻、电容、电压或电流的变化来测量被测介质的温度，压力变送器是通过测量元件产生的电信号来测量被测介质的压力。
三、仪表的安装调试1. 安装要求（1）选择合适的仪表：根据被测参数的特性和测量范围来选择合适的仪表。
（2）安装位置：要选择合适的安装位置，使仪表能够准确、方便地测量被测参数。
（3）安装方式：根据仪表的类型和规格来选择合适的安装方式，如固定安装、悬挂安装、支架安装等。
2. 调试要求（1）接线正确：仪表的接线要正确无误，接线端子要牢固可靠。
（2）零点调零：机械仪表要进行零点调零，电子仪表要进行零点校准。
测量仪表及性能指标基本知识
粗大误差一般是由于操作人员在操作、读数或记录 数据时粗心大意造成的。 测量条件的突然改变或外界重大干扰也会造成粗大 误差。
–
解决办法：对于这类误差一旦发现，应及时纠正。
23
绝对误差
测定值与被测量真值之差称为测量的绝对误差，或简 称测量误差。 δ= x －X0 式中， δ—— 测量误差； x —— 测定值（例如仪表指示值）； X0—— 被测量的真值。
定义：指测量仪器或方法引起得有规律的误差，体现为与真值之间的偏差。 事例：如仪器零点误差，温度、电磁场等环境引起的误差，动力源引起的 误差。 解决办法：单纯增加测量次数，无法减少系统误差对测量的影响、但在找 出产生误差的原因之后，可以通过对测量结果引入适当的修正而消除之。
累进性 按复杂规律变化 周期性 恒值
举例
如： 1.5
1.0
37
举例
例1 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，校验该表时 得到的最大绝对误差为＋4℃，试确定该仪表的精度等级。 解 该仪表的相对百分误差为
4 100 % 0.8% 700 200
如果将该仪表的δ去掉“＋”号与“％”号，其数值为0.8。由 于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，同时，该仪表的误差超 过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的精度等 级为1.0级。
3．精确度
精密度与准确度的综合指标称为精确度，或称精度。 它反映随机误差和系统误差的综合影响。 精密度高的，准确度不一定高；准确度高的精密度不一定高；但精确度高 的，则精密度与准确度都高。
29
精密度高
30
准确度高
精确度高
测量仪表的基本技术指标（量程范围）
测量仪器仪表的基本知识和压力的测量
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这种压力计也叫螺线管压力计，弹簧管的圈 数一般有2圈，5圈至9圈，根据需要而定， 管端的转角一般在54°左右。
弹簧管3一端固定在支架上和管2相连，另一端 则和连接片4相连，连接片又连接着杠杆6，当 弹簧管中承受压力后，其自由端转动，带动轴 5转动，通过滑架7，拉杆8等一套传动机构而 使指针9转动，指针端部装有记录笔头，用来 在记录纸上记录下压力变化的曲线。
因此在石油天然气的开发、生产中，测取最多的
物理量就是压力。在油气井生产测试中，压力测
试（包括地面测量和井下测量）也是最重要的测
一．试。压力在油气田开发中的重要性
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9
在物理学中，将液体、气体或蒸汽（统称流体）垂直作用 在单位面积上的力称为“压强”，在工程技术上一般称它 为“压力”。这种压力是由介质的分子运动对容器壁的作 用而产生的。
在物理学和工程上应用各种不同单位制，下面介 绍几种目前经常采用的压力单位。
三．压力的单位
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12
1． 物理大气压，定义为在温度为0℃和标准重力 加速度（980.665 cm/s2）下，760mm的水银柱作 用于底部水平面上的压力，即为一个物理大气压 或称标准大气压。通常1个大气压等于0.101325 MPa。
四、压力计的分类
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➢ 在油气井生产测试中，按用途分为 地面测量压力计 井下测量压力计
四、压力计的分类
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一．弹簧管压力表 弹簧管压力表是地面流体压力测量中使用最多的
一种压力表，它是弹性压力计的一个类型。 弹性压力计中常用的弹性元件有弹簧管、膜盒、
波纹管等，它们分别构成了弹簧管压力表、膜片 压力计、膜盒压力计、波纹管压力计等。
仪表基础必学知识点
仪表基础必学知识点
1. 仪表的定义和分类：仪表是用来测量、检测和显示物理量的装置或
设备，根据其测量原理和功能可分为指示仪、记录仪、调节仪和控制
仪等。
2. 仪表的量程和量程范围：量程指的是仪表能够测量的最大和最小物
理量值，量程范围是指仪表能够保持正常测量精度的物理量范围。
3. 仪表的精度和分辨力：精度是指仪表测量结果与真实值之间的偏差
程度，分为绝对精度和相对精度；分辨力是指仪表能够区分出的最小
物理量变化。
4. 仪表的灵敏度和灵敏度范围：灵敏度是指仪表输出信号相对于输入
物理量变化的响应程度，灵敏度范围是指仪表能够保持正常测量精度
的物理量范围。
5. 仪表的零位和调零：零位是指仪表在无输入信号或初始状态下的输
出信号值，调零是指使仪表的零位与实际零位保持一致的操作。
6. 仪表的线性和非线性：线性是指仪表输出信号与输入物理量变化之
间呈现直线关系，非线性则相反。
7. 仪表的阻尼和过冲：阻尼是指仪表在测量中对信号的规律变化作出
的响应速度，过冲是指仪表在测量过程中信号瞬间超过真实值的现象。
8. 仪表的稳定性和可靠性：稳定性是指仪表在一段时间内输出信号的
波动程度，可靠性是指仪表在长期使用过程中的正常工作能力。
9. 仪表的安装和校验：仪表安装要符合一定的规范和标准，校验是指
通过特定方法检验仪表的准确性和可靠性。
10. 仪表的维护和保养：仪表在使用过程中需要进行定期维护和保养，例如清洁、校准、更换损坏部件等。
仪表基础知识
仪表基础知识1、 什么是测量过程？答：测量过程就是将被测参数与其相对的测量单位进行比。
2、 什么是测量仪表？答：测量仪表就是将被测参数经过一次或多次的信号能量转换，最后获得同一种便于测量的信号能量形式，并由指针或数学形式显示出来。
3、 测量如何分类？答：按形式可分为直接测量、间接测量和组合测量。
4、 什么是测量误差？答：在进行任何测量过程中，由于测量方法的不完善，测量设备、测量环境以及人的观察力等都不可避免的出现一定的误差，而使测量结果受到歪曲，使测量结果与被测真值之间存在一定差值，这个差值即是测量误差。
5、 测量误差包括哪几种误差？并指出主要来源。
答：测量误差分为疏忽误差、缓变误差、系统误差和随机误差。
误差来源主要指系统误差和随机误差。
6、 什么是仪表的绝对误差(△)？答：仪表的绝对误差(△)就是仪表测量值与标准表所测值之差。
绝对误差 △=x-x 0 (x 0: 标准表 x: 被校表)7、 什么是仪表的相对误差(δ)？答：仪表的相对误差(δ)就是绝对误差与量程的百分比。
相对误差(δ)= ()100N )(⨯∆量程绝对误差%8、什么是允许误差（δ）？允答：允许误差（δ允）就是在正常情况下允许的最大误差。
9、什么是仪表的精度等级？答：根据仪表的允许误差，去掉“±”号与“%”号后的数值，可以确定仪表的精度等级。
10、什么叫灵敏度？答：灵敏度是仪表对被测量物体的反应能力，它反映仪表对被测参数的变化的灵敏程度。
11、仪表按使用的能源分成几大类:答：分成气动议表、电动仪表、液动仪表三大类。
12、根据信息传递过程的作用不同仪表分成几类:答：可分为检测仪表、显示仪表、集中控制装置、调节仪表、执行器。
13、按组成形式仪表可分为几类:答：可分为：(1) 基地式仪表:仪表之间以不可分离的机械结构连接在一起,即把各部分装置装在一个表壳内形成一个整体。
(2) 单元组合式仪表:各自独立且只能完成某一特定功能的工作单元,通过标准信号连接起来,形成一个整体。
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误差5kPa， 请问哪一台压力检测仪表的精度更高？
虽然后者的最大绝对误差较小，但这并不说明后者较前者精度高。 在自动化仪表中，通常是以最大相对百分误差来衡量仪表的精确度，定义仪表的精度等级。 由于仪表的绝对误差在测量范围内的各点上是不相同的，因此在工业上通常将绝对误
差中的最大值，即把最大绝对误差折合成测量范围的百分数表示，称为最大相对百分误差 :
变差
max
测量范围上限－测量范围下限
100％
仪 表 输 出
下行程
max
上行程
被测变量
4、灵敏度和分辨力
灵敏度是表征检测仪表对被测量变化的灵敏程度，它是指仪表 输出变化量和输入变化量之比，即 灵敏度＝Δy/Δx
分辨力又称为灵敏限，是仪表输出能响应和分辨的最小输入变化量，它也是灵
0.5 *100% 1.25% 40 0
因此该流量计必须选择1.0级的流量计 结论：
工艺要求的允许误差 ≥
仪表的允许误差 ≥ 校验所得到的相对百分误差
2、非线性误差
在通常情况下，总是希望测量仪表的输出量和输入量之间呈线性对应 关系。测量仪表的非线性误差就是用来表征仪表的输出量和输入量的 实际对应关系与理论直线的吻合程度。 通常非线性误差用实际测得的输入－输出特性曲线（也称为校准曲线）与理论 直线的之间的最大偏差和测量仪表量程之比的百分数来表示：
差为—5kPa，请确定该仪表的精度等级。 解：先求最大相对百分误差
5 *100% 1.25% 400 0
去掉和%为1.25，因此该变送器精度等级为1.5级 例2：根据工艺要求选择一测量范围为0~40m3/h的流量计，要求测量误差不超过 0.5 m3/h，请确定该仪表的精度等级。 解：同样，先求最大相对百分误差
绝对误差
xi x0
100% 实际相对误差 1 xt
标称相对误差 2
100% x0
100% 相对百分误差 3 x x max min
二、测量仪表的品质指标
1、测量仪表的准确度（精确度）
一台测量范围 0 ～ 1000kPa 的压力测量仪表，其最大绝对误差 10kPa( 在整 个量程范围内)，另一台测量范围0～400kPa的压力测量Leabharlann 表，其最大绝对2、测量误差
测量误差——仪表测得的测量值
xi
与被测真值
xt
之差
xi xt
由于真值在理论上是无法真正被获取的，因此，测量误差就是指检测 仪表（精度较低）和标准表（精度较高）在同一时刻对同一被测变量进行 测量所得到的2个读数之差。 即：
xi x0
测量误差的几种表示形式：
x0——标准表读数
精度等级一般用一定的符号形式表示在仪表面板上：
1.5
1.0
仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。 精度等级数值越小，表示仪表的精确度越高。 精度等级数值小于等于0.05的仪表通常用来作为标准表，而工业用表的精度等级 数值一般大于等于0.5。
☆☆仪表的精确度等级☆☆
例1：某压力变送器测量范围为0～400kPa，在校验该变送器时测得的最大绝对误
敏度的一种反映。对数字式仪表来说，分辨力就是数字显示仪表变化一个 LSB （二 进制最低有效位）时输入的最小变化量。
5、动态误差
相对百分误差、非线性误差、变差都是稳态（静态）误差。 动态误差是指检测系统受外扰动作用后，被测变量处于变动状态下仪表示值 与参数实际值之间的差异。
引起该误差的原因是由于检测元件和检测系统中各种运动惯性以及能量形式 转换需要时间所造成的。 衡量各种运动惯性的大小，以及能量传递的快慢常采用时间常数 T和传递滞后 时间（纯滞后时间） τ 两个参数表示（这两个参数的含义与上一章中对象数 学模型中的时间常数T和纯滞后时间τ 的数学含义是一致的）
仪 表 输 出 理论
f
max
测量范围上限－测量范围下限
100％
max
实际
被测变量
3、变
差
在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对被测变量在全量程范围内 进行正反行程（即逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量时，对应于同 一被测值的仪表输出可能不等，二者之差的绝对值即为变差。 变差的大小，根据在同一被测值下正反特性间仪表输出的最大绝对误 差和测量仪表量程之比的百分数来表示 ：
max 最大绝对误差 ＝ 100% 量程 xmax xmin
仪表的精度等级（精确度等级）是指仪表在规定的工
作条件下允许的最大相对百分误差。
☆☆仪表的精确度等级☆☆
仪表的精度等级（精确度等级）是指仪表在规定的工作条件下允许的最大相对百分误差。 把仪表允许的最大相对百分误差去掉“±”号和“％”号，便可以用来确定仪表的精度等级。 目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有： 0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。 所谓的0.5级仪表，表示该仪表允许的最大相对百分误差为±0.5％，以此类推。
绪论 测量仪表基本知识
一、 测量过程与测量误差 1、测量过程
参数检测就是用专门的技术工具，依靠能量的变换、实验和计算找到被测量的值。
被测 被测对象 变量 传感器 变送器 显示装置
参数检测的基本过程
传感器又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量，经能量转 换并转化成一个与被测变量成对应关系的便于传送的输出信号，如 mV、 V、mA、Ω、Hz、位移、力等等。 由于传感器的输出信号种类很多，而且信号往往很微弱，一般都需要 经过变送环节的进一步处理，把传感器的输出转换成如 0 ～ 10mA 、 4 ～ 20mA等标准统一的模拟量信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检 测仪表称为变送器。 有些时候，传感器可以不经过变送环节，直接通过显示装置把被测量 显示出来。
它们的存在会降低检测过程的动态性能，其中纯滞后时间 τ 的不利影响会远 远超过时间常数T的影响。
三、测量系统中的常见信号类型
作用于测量装置输入端的被测信号，要转换成以下几种便于传输和显 示的信号类型： • 1、 位移信号： 是一种机械信号，包括直线位移和角位移。在测量力、压力、质量、 振动等物理量时，要先把它们转换成位移量再处理。 • 2、 压力信号： 包括气压信号和液压信号，工业检测中主要应用气压信号。 • 3、 电气信号： 有电压信号、电流信号、阻抗信号和频率信号等。 传送快、滞后小、可远距离传递、便于和电子计算机联接。 • 4、 光信号： 包括光通量信号、干涉条纹信号、衍射条纹信号、莫尔条纹信号等。 可是连续得，也可是断续（脉冲）式的。