热工测量与自动控制
热工测量和自动控制复习资料
热工测量和自动控制复习资料一、名词解释1．基本误差：仪表测量值中的最大示值绝对误差与仪表量程之比值。
2．超声波流量计：超声波流量计是通过检测流体流动对超声束（或超声脉冲）的作用以测量流量的仪表。
3. 辐射温度若物体在温度为T时的总辐射出射度与全辐射体在温度为T’时的总辐射出射度相等，则把T’称为实际物体的辐射温度。
4．补偿电桥法（冷端温度补偿器）是采用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势的变化值，从而等效地使冷端温度恒定的一种自动补偿法。
5．测量方法：实现被测量与标准量比较的方法。
6．相对误差：相对误差指的是测量所造成的绝对误差与被测量（约定）真值之比乘以100%所得的数值，以百分数表示。
7．热电效应：将两种不同材料的导体组成一个闭合回路，如果两端接点的温度不同，回路中将产生电势，称为热电势。
这个物理现象称为热电效应或塞贝克效应.8．涡街流量计：涡街流量计是根据卡门（Karman）涡街原理研究生产的测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。
9．电阻式温度计：利用物质在温度变化时其本身的电阻也随着变化的特性来测量温度的仪器。
10．绝对误差：测量值与真实值之差的绝对值二、问答题1. 写出热电偶的基本定律及其应用。
答：基本定律应用均质导体定律同名极法检定热电偶参考电极定律为制造和使用不同材料的热电偶奠定了理论基础中间导体定律为在热电偶闭合回路中接入各种仪表、连接导线等提供理论依据；可采用开路热电偶，对液态金属进行温度测量。
中间温度定律为在热电偶回路中应用补偿导线提供了理论依据；为制定和使用热电偶分度表奠定了基础。
2. 试述测量系统有哪4个基本环节,及其各自的作用。
组成测量系统的基本环节有：传感器、变换器、传输通道（或传送元件）和显示装置。
各自作用：传感器是感受指定被测参量的变化并按照一定规律将其转换成一个相应的便于传递的输出信号，以完成对被测对象的信息提取。
热工测量与自动控制复习题解答
热工测量与自动控制 复习题 第一章1. 测量方法：实现被测量与标准量比较的方法。
测量一般分为：直接测量、间接测量和组合测量。
另外还包括：2. 随机误差分布的性质：有界性；对称性；抵偿性；单峰性。
3. 测量系统的组成：a. 传感器：被测量按一定规律转换成便于处理和传输的另一物理量的元件。
如，电量。
传感器的要求：i.选择性：不受被测对象的非被测量的影响(否则补偿)；ii. 复现性：传感器的输出信号与输入信号间应有稳定的单值函数关系，最好是线性关系。
iii. 稳定性：在规定的工作条件下(如时间)，保持其计量性能恒定的能力。
iv. 超然性：测量过程中，传感器或多或少都要消耗被测对象的能量，或在接触对象时改变对象的原状态。
仪器不影响被测量的能力叫超然性。
b. 变换器：将传感器输出的信号变换成显示器易于接受的信号的部件。
c. 显示装置(包括模拟式、数字式、屏幕式)。
d. 信号传输通道(形式分为电线、电缆、光缆、管道、电磁耦合或无线电通讯等)。
4. 测量误差：测量误差是不可避免的，只要有测量就有误差。
5. 测量误差的分类：a. 系统误差：相同测量的条件下，对统一被测量量进行多次测量，误差的绝对值和符号保持不变，或按一定规律变化。
这类误差称为系统误差。
消除：通过实验的方法消除，也可通过引入修正值的方法修正。
b. 随机误差：在相同测量条件下，对同一被测量进行多次测量 ，由于受到大量的、微小的随机因素影响，测量误差的绝对值的大小和符号没有一定的规律且无法简单估计，这类误差称为随机误差。
消除：一般用统计理论进行估价。
c. 粗大误差：明显的歪曲了测量结果的误差称为粗大误差。
6. 测量精度：a. 准确度(反映系统误差影响程度)：对同一被测量进行多次测量，测量值偏离真值的程度。
b. 精密度(反映随机误差影响程度)：对同一被测量进行多次测量，测量值重复一致的程度，或者说测量值分布密集的程度(测点离散度)。
c. 精确度(反映系统误差和随机误差综合影响程度)。
热工测量与自动控制复习资料
热工测量与自动控制复习资料一、填空题各种DCS系统其核心结构可归纳为“三点一线”结构，其中一线指计算机网络，三点分别指、、KMM调节器在异常工况有、两种工作方式。
实际应用中，调节器的参数整定方法有、、、等4种。
在锅炉跟随的控制方式中，功率指令送到调节器，以改变调节阀门开度，使机组尽快适应电网的负荷要求。
动态偏差是指调节过程中与之间的最大偏差调节对象在动态特性测试中，应用最多的一种典型输入信号是。
锅炉主蒸汽压力调节系统的作用是通过调节燃料量，使锅炉蒸汽量与相适应，以维持汽压的恒定。
在燃煤锅炉中，由于进入炉膛的燃烧量很难准确测量，所以一般选用信号间接表示进炉膛的燃料量。
就地式水位计测量出的水位比汽包实际水位要DEH调节系统与自动同期装置连接可实现。
对于DCS软件闭环控制的气动调节执行机构，下列哪些方法不改变其行程特性。
单元机组在启动过程中或机组承担变动负荷时，可采用的负荷调节方式。
判断控制算法是否完善中，要看电源故障消除和系统恢复后，控制器的输出值有无、等措施。
答案：（现场控制站、操作员站、工程师站）（连锁手动方式和后备方式）（临界比例带法、响应曲线法，经验法、衰减法）（汽轮机功率）12、（被调量与给定值）（阶跃函数）（汽机耗汽量）（热量）（低）（自动并网）。
（在允许范围内调节其供气压力）。
（锅炉跟随）（输出跟踪和抗积分饱和）二、判断题汽动给水泵在机组启动时即可投入运行（×）电力系统中的发电机或变压器的中性点直接接地，称为工作接地。
（√）热电势输出不稳定有可能是外界干扰引起的（√）锅炉热效率试验说明，为保持经济燃烧，负荷越大，最佳过剩空气系数越小（√）对于串级调节系统，试投运时，步骤是先内后外（√）。
热工仪表及自动控制系统的基本知识
一个实例： 要求水温控制为40℃， 调节手段为冷、热水 门。 调节对象、被调量、 给定值、内扰、外扰？
另一个实例：
用术语描述的自动调节过程： 自动调节系统受到外扰的作用， 使被调量偏离了给定值，测 量部件检测到两者的偏差， 通过调节器的调节作用，产 生一个相应的内扰，用来平 衡外扰，并使被调量恢复到 给定值，达到新的动态平衡， 调节过程结束。
二、传递函数 传递函数是在用拉氏变换求解常系数线性微分 方程的过程中引申出来的概念。 传递函数的定义：在零初始条件下，输出信号 的像函数y(S)与输入信号的像函数X(S)之比称 为该环节或系统的传递函数。即 对上述两个微分方程求解其 传递函数为：
三、阶跃响应曲线
阶跃响应曲线比微分方程和传递函数更能够对
根据各类仪表的设计、制造质量不同，国家 对每种仪表均规定了基本误差的最大允许值， 即允许误差。它可用绝对误差来表示，也可 以用引用误差来表示。
3、准确度等级： 仪表的准确度等级在数值上等于允许误差 去掉百分号后的绝对值。国家规定的准确 度等级系列有0.005，0.01，0.04，0.05， 0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0 等级别。数值越小，准确度越高。通常准
2、随机误差 随机误差是指在相同条件下多次测量同一 被测量时产生的绝对值和符号不可预知的 随机变化着的误差，又称偶然误差。 大多数随机误差服从正态分布规律，因此 可用求取算术平均值的方法予以消除随机 误差。
3、粗大误差 粗大误差是指由于操作人员的操作错误、 粗心大意及仪表的误动作等原因而造成的 误差，也称为疏失误差。即明显歪曲事实 的误差，称为粗大误差。 粗大误差通常表现为数值较大且无任何规 律，含粗大误差的测量值称为坏值，应当 剔除。为避免测量结果出现粗大误差，要 求操作人员在测量过程中避免失误。
2022最新热工测量与自动控制重点总结
（2022最新）热工测量与自动控制重点总结热工测量与自动控制重点总结第一章测量与测量仪表的基本知识1测量：是人们对客观事物取得数量观念的一种认识过程。
人们通过试验和对试验数据的分析计算，求得被测量的值。
2测量方法：是实现被测量与标准量比较的方法，分为直接测量、间接测量和组合测量。
3按被测量在测量过程中的状态不同，有分为静态和动态测量。
4测量系统的测量设备：由传感器、交换器或变送器、传送通道和显示装置组成。
5测量误差的分类：1）系统误差2）随机误差3）粗大误差6按测量误差产生来源：1）仪表误差或设备误差2）人为误差3）环境误差4）方法误差或理论误差5）装置误差6）校验误差.7测量精度：准确度、精密度、精确度。
8仪表的基本性能：一般有测量范围、精度、灵敏度及变差。
9精度：是所得测量值接近真实值的准确程度，以便估计到测量误差的大小。
10仪表的灵敏限是指能够引起测量仪表动作的被测量的最小变化量，故友称为分辨率或仪表死区。
第二章1产生误差的原因：1）测量方法不正确2）测量仪表引起误差3）环境条件引起误差4）测量的人员水平和观察能力引起的误差。
2函数误差的分配：1）按等作用原则分配误差2）按可能性调整误差3）验算调整后的总误差。
第三章温度测量1温标：是温度数值化的标尺。
他规定了温度的读数起点和测量温度的基本单位。
2热电偶产生的热电势由接触电势和温差电势组成。
3热电偶产生热电势的条件是：1）两热电极材料相异2）两接点温度相异.4热电偶的基本定律：1）均质导体定律2）中间导体定律3）中间温度定律。
4补偿电桥法：是采用不平衡电桥产生的电势来补偿电偶因冷端温度变化而引起的热电势的变化值。
5电阻温度计的传感器是热电阻，热电阻分为金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
6热电阻温度计测温度的特点：1）热电阻测温度精度高，测温范围宽，在工业温度测量中，的到了广泛的应用。
2）电阻温度系数大，电阻率大，化学、物理性能稳定，复现性好，电阻与温度的关系接近线性以及廉价。
热工仪表及自动控制
热电势为温差电势和接触电势的代数和。
§1-2 温度测量仪表
章目录 下一页
一、热工测量仪表
1、热电现象和热电偶的基本定律
均质导体定律：由一种均质导体或半导体组成的闭合回路， 不论其截面积如何以及各处的温度分布如何，都不能产生热电 势。
结论： （1）热电偶必须由两种不同性质的材料构成； （2）由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热 电势，则说明该材料是不均匀的。
§1-2 温度测量仪表
章目录 下一页
一、热工测量仪表
3、热电偶的结构 热电极直径由材料价格、强度、导电率及用途、测温范围
等决定： 贵金属d=0.3～0.65mm，廉金属d=0.5～3.2mm。 其长度根据工作端在介质中的插入深度来决定，工业热电
偶一般为350～2000mm。 其焊接形式有三种：见下图；对焊接点的要求为：焊点直
中检测和控制；
3.性能稳定，结构简单，经济耐用，维护方便； 4.可做得很小很薄、热容和热惯性都很小，能测量点的温度或表
面温度，也能用于快速测温。
§1-2 温度测量仪表
章目录 下一页
一、热工测量仪表
1、热电现象和热电偶的基本定律
热电现象（热电效应或帕尔贴效 应））：由两种不同的导体或半导体 A、B组成的闭合回路中，如果使两 个接点1、2处于不同的温度，回路就 会出现电动势，这一现象即为热电现 象。该电势即为热电势。
3、灵敏度
灵敏度：单位被测参数的变化引起仪表指示机构的角位移
或线位移。
即：
S
x
仪表的灵敏度反映了仪表对被 测参数变化的灵敏程度， 灵敏度越高，就越能观测微小的被测参数变化。要提高仪表 的灵敏度，可以采取增加放大系统的放大倍数的方法来实现。
第2章热工过程自动控制的基本概念
发散振荡的品质指标
2.0
过渡时间？？？ 峰值时间？？？
1.5
1.0
0.5
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
t
偏差性能指标min
平方误差积分准则 J e2 tdt
0
时间乘误差平方积分准则J te2 t dt
0
误差绝对值积分准则 J e2 t dt
0
时间乘误差绝对值积分准则 J t e2 tdt
衰减振荡(2)的MATLAB模拟
单调过程的MATLAB模拟
汽车ABS刹车时的车速和轮速
三、品质指标
余差（e） ：系统过渡过程终了时给定值与被控参 数稳定值之差 最大偏差（A）：被控参数第一个波的峰值与给 定值的差 衰减比（n）：振荡过程的第一个波的振幅与第二 个波的振幅之比
衰减率（f）：经过一个周期后，波动幅度衰减的 百分比 过稳渡定过值程 的5时%间或（2t%s）范：围系内统所过需渡的过时程间曲线进入新的 峰值时间（tp）：系统过渡过程曲线到达第一个峰 值所需的时间，反映系统响应的灵敏程度
反应快，按设定的程序控制，必须有模型
人工控制
人在完成一项有目的的任务所经历的过程 眼睛观察 大脑分析决策、预期目标 油门执行 汽车受控对象
预期 分析决策
目标
观察 执行 观察
干 扰
工作对象被控量
预期 目标
设定 速度
汽车定速巡航
干
观察
扰
分析决策 执行 受控对象
调节器
观察 测量 执行
干 扰
受控对象
测量
最 大 偏 差
h(t)
0.8
0.6
0.4
29693 热工测量与自动控制课程考试说明
29693 热工测量与自动控制课程考试说明一、课程使用教材、大纲热工测量与自动控制课程使用的教材为《热工测量与自动控制》，张子慧编著，中国建筑工业出版社，1996年版。
二、本课程的试卷题型结构及试题难易度1.试卷题型结构表2．试卷按识记、领会、简单应用、综合应用四个认知层次命制试题，四个认知层次在试卷中所占的比例大致分别为：识记占20％、领会占25%、简单应用占35％、综合应用占20％。
3．试卷难易程度大致可分为“容易、中等偏易、中等偏难、难”。
根据课程的特点，每份试卷中，不同难易程度试题所占的分数比例大致依次为易占30分、中等偏易30分、中等偏难20分、难占20分。
三、各章内容分数的大致分布四、各章内容的重、难点五、各题型试题范例及解题要求1.单项选择题（每小题1分，共14分）要求：在下列每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。
范例：反映随机误差影响程度的是（）A．准确度 B．精密度 C．精确度 D．精度解答：（ B ）2.填空题（每空2分，共10分）要求：直接将答案填在横线上，不需要写出过程。
范例：镍铬-铜镍热电偶的IEC分度号为。
解答：E3.辨析题（每小题2分，共10分）要求：判断对错，并做出简略解释。
范例：若被测压力波动较大，为了保护压力表，其最高被测压力值应低于仪表量程的2/3。
（）解答：错误。
若被测压力波动较大，为了保护压力表，其最高被测压力值应低于仪表量程的1/2。
4.名词解释（每小题3分，共15分）要求：直接写出相关词语的涵义，不要展开说明。
范例：流速测量中的中间矩形法解答：中间矩形法是一种测点选择方法。
它将管道截面分成若干个面积相等的小截面，测点选择在小截面某一点上，以该点流速作为小截面平均流速，再以各小截面平均流速的平均值作为管道内流体的平均速度。
5.简答题（每小题6分，共30分）要求：直接写出相关问题的要点，不要展开议论。
范例：简述热电阻分度校验过程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（一）课程的基本要求
初步掌握工程的测量方法以及误差分析与数据处
理，能够正确选择和使用安装测量仪表、仪器，合理
组建常用的测量系统，了解自动控制的基本原理，能
准确地提出本专业对自动控制的要求正确绘制自动控
制原理示意图，并能配合自控人员进行工程调试。
（二）本课程与其它课程的关系
两者的比值（测量值）
测量的基本方程式
X = a U (1-1)
测量单位（SI）
测量过程的三要素 测量方法
测量仪器与设备
标
毛
尺
细
管
玻璃感温包
2、测量过程及变换（转换）：
测量过程包括调零、对比、示差、调平衡、读数五个动作。
测量变换的定义是指把被测量按一定的规律变换成另 一个物理量的过程。实现该过程的元件称为测量元件。
测量结果表达式： X 0 X max (1 5) (max )
按误差产生的原因 系统误差（系差） 及性质的不同分为 随机误差（偶然误差）
粗大误差（过失误差）
（一）系统误差:在多次等精度测量同一恒定值时， 误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时也按 某种规律变化的误差，简称系差。
变换是测量的核心。
二、测量的方法(如何实现被测量与标准量比较的方法) 直接测量
（一）按照获取测量结果的程序分 间接测量 非零测量法 组合测量
（二）按照仪表特点分 零位法
接触测量法
微差法
非接触测量法
（三）按照被测对象在测量过程中的状态分 静态(稳态) 动态
（四）按照测量精度分
等精度测量 不等精度测量
用方法和各专业运行调试的方法。对于自动控制部分
的内容作为了解。
绪论
热工测量----测量与测量仪表的基本知识、误差的基本性 质与处理、各种热工参数测量仪表的结构、原理与使用
测量热工参数:温度、湿度、压力、流量、流速、液位、热量
自动控制----自动控制原理、自动控制仪表、自动控制系 统、自动控制在暖通工程上的应用
选择功能
毛
比较和运算功能
细 管
尺
显示和记录功能
传感器
二、测量系统的组成 中间变换器
玻璃感温包
显示装置
控制器
x 传感器 被测信号
中间变换器 电源
显示(记录) y=f(x)
在实际应用中，一般用干、湿球温度计来测量出湿球温 度，近似代替热力学湿球温度。并且得到相对湿度。
风扇
干
t-ts
球
湿
温
球
度
温
温度计 恒温室20 ± 1 ℃
温度传感器
TC 控制器
1
M
20℃
恒温室
第一章 测量的基本知识（授课4学时） §1-1 测量的意义及方法
一、测量的概念
测量就是用专门的技术工具依靠实验和计算找到测量值 1、测量的定义：以同性质的标准量与被 a X
测量比较，并确定被测量对标准量的倍数。 U
被测量： X = a U 标准量（测量单位）
度 纱布
水
v＞2.5m/s为常数
Pq Pq.b A(t ts )B
Pq.b
Pq.b
f (t,ts , v, B)
变换功能 选择功能 比较和运算功能 显示和记录功能
X g1 g2 gm
Y=f(X,g1,g2……gm)
变换元件
三、热工测量仪表的分类
（一）按被测参数分类----温度、湿度、压力、流量、 流速、液位、热量
点测量
场测量
等精度测量—测量条件完全相同的情况下进行测量，其精度相同。
测量过程包括调零、对比、示差、调平衡、读数五个动作
热水热量指示积算仪
Q m(hs hr ) mCP (ts tr )
c
c r
铂热电阻 0 ~ 850C
a
Rt R0 (1 At Bt 2 ) 求解联立方程，
（二）按显示记录形式分类 模拟式仪表 记录仪表
指针指示仪表 指示仪表 数字显示仪表
按显示功能分类
屏幕显示仪表
记录仪表
模拟式信号记录仪表 数字打印记录仪表
（三）工作原理分类:机械式/电子式/气动式/液动式
用途：标准/实验/工程用仪表 （四）其他分类 装置地点：就地安装仪表和盘用仪表
使用方法：固定式仪表和便携式仪表
产生原因：五条P.11
（二）随机误差:在多次等精度测量同一恒定值时，
其绝对值和符号无规则变化的误差，标测量次数足够多
时，服从统计规律，误差的平均值趋准近于零。又称偶
然误差。
温
产（地三生偏）原离粗因 实大： 际误三 值差条 所形P:在.成1一1的定误的差测，量简条称件粗度 计下差，，测又毛细管量称值过明标尺失显误
§1-3 测量误差与测量精度
被测量的真值：
.
X0 = a U
一、测量误差：测量结果与被测量的真值之间的差
按误差的 绝对误差 △=X-X0 (1-3)
表示方法分 相对误差 100%
X0
(1 4)
X0为一不确定值，在一区间范围内。只有当给出了测 量结果X、误差范围 ± △max 及其单位，测量才算完成。
R4 R3
R0
I1
Rt
b
I2 R2
Ga
R4 1 Rp
R3
Rt b
R2
Rt0 G
得出常数A、B
d
d
E
R
E
R
M
B 1 d0
4
4
d02
2(PA PB ) A0 2P
流量
D
P PA PB ,
室内温度
B, 1 d0 4
D
A0
4
d02
封液(水、酒 精、水银)ρ
PA 30 30 20 20 10 10 00 10 10 20 20 30 30
PB
H
h2 h
h1
U形管压力计φ6～10mm
0 室外温度
时间
1 AB2
3
D d0 d
0
时间
§1-2 测量系统
----为完成测量任务而被组合在一起的整体。
变换功能
标
一、测量系统的基本功能
本课程是本专业的一门专业课，与其它课程有横
向联系，在学生对于其它专业课的内容有所了解的基
础上，开设本课使学生对于该专业各参数是如何测量
的有所认识。
（三）教学要求、重点、深广度和教学方法建议
要求学生掌握教学大纲要求的内容、重点是各热
工参数的测量和自动测量的基本知识和术语，对于各
种仪表的制造原理有所了解，重点掌握各种的仪表使
差。
产生原因：
粗心失误
0
100
200
6
7
8
二、测量精度
随机误差小--精密度高 系统误差小--正确度高 粗大误
●●
● ●
●●
●● ●●
●●●●●●●●
精确度高
●
●●
●●●● ●
●
(a)
(b)
(c)
(d)
靶心---测量的真值 靶上的弹着点---测量的结果