热工测量及仪表机械量测量仪表
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。
热工测量及仪表温度测量
并且直接输出直流电压信号,便于测量、信号传输、自动记录和 控制等。
1.
两种不同的导体 或半导体 组成一个 闭合回路,如图所示。当两个接触点 称为 结点 温度t和t0不相同时,回路中既产生电势, 并有电流流通,这种把热能转换成电能的现 象称为热电效应,称回路电势为热电势。
在ITS-90中同时使用国际开尔文温度 符号为T90 和国际摄氏温 度 符号为t90 ,其关系为
t90 = T90 － 273.15 T90单位为开尔文 K ,t90单位为摄氏度 ℃ 。这里所说的摄氏度 符合国际实用温标 ITS-90 的规定。
ITS-90的一些规定如下：
由0.65K到4He临界点 ~5.2K 温度范围为一温度段,在此温 度段内用3He和4He周期压力与温度的关系来确定温度。 由4He沸点 ~4.2K 到氖三相点 ~24.6K 温度范围内,T90的 确定采用在三个规定温度点分度过的3He或4He气体温度计 内插。这三个点分别是氖三相点 ~24.6K 、平衡氢三相点 ~13.8K 和4He正常沸点 ~4.2K 。 由平衡氢三相点 ~13.8K 到银凝固点 ~962℃ ,这个温度段 内,标准仪器应用铂电阻温度计。 银凝固点 ~962℃ 以上温度区间采用普朗克定律外推。
为Q1,则有
Q 1 T1 Q 2 T2
开尔文引出此温标后,于1854年建议用一个固定点来确定
此温标。人们发现水三相点 273.16K 的稳定性能长期维持
在0.1mK范围内。因此,1954年第10届国际计量大会决定采用
水的三相点作为热力学温际的基本固定点。此温标的表达式
为：
T Q2 273.16K
热工测量及仪表
第一章③1、测量：人类认识自然界中的客观事物，并用数量概念描述客观事物，进而达到逐步掌握事物本质和揭示自然界规律的一种手段，即对客观事物取得数量概念的一种认识过程。
2、测量方法：直接测量法、间接测量法、组合测量法。
3、测量误差：由于测量系统不可能绝对精确，测量原理的局限、测量方法的不尽完善、环境因素和外界干扰的存在以及测量过程可能会影响被测对象的原有状态等，也使得测量结果不能准确的反映被测量的真值而存在的一定偏差，这个偏差就是测量误差。
4、真值：理论真值：通常把对一个量严格定义的理论值。
5、约定真值：对于给定不确定度所赋予的特定量的值。
相对真值6、误差的种类：系统误差、随机误差、粗大误差。
7、测量准确度：表示测量结果与被测量真值之间的一致程度。
8、测量正确度：当只考虑系统误差的影响程度时。
9、测量精密度：只考虑随机误差的影响程度时。
10、误差的表示方法：绝对误差、相对误差（实际相对误差、标称相对误差）、引用相对误差、最大引用误差。
11、测量系统的组成：完成热工测量中某一个或几个参数测量的所有装置。
12、测量系统的基本环节：传感器、变换器、传输通道（传送元件）和显示装置。
13、测量系统的静态的特性：指被测物理量和测量系统处于稳定状态时系统的输出量与输入量之间的函数关系。
14、灵敏度：表示测量仪表对被测量变化的反应能力。
一般来讲，灵敏度越高，测量范围越小，稳定性越差。
15、迟滞误差：理想的测量系统的输入-输出关系应该是单值的，但实际上对于同一输入量，其正反行程输出量往往不相等，这种现象叫做迟滞。
第二章1、经验温标：借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，用实验的方法或经验公式所确定的温标。
（摄氏温标和华氏温标）2、热力学温标：又叫绝对温标或开尔文温标。
是以热力学第二定律为基础的一种理论温标。
国际实用温标：为了使用方便，国际协商确定，建立一种既使用方便、容易实现，又能体现热力学温度的温标。
3、温标三要素：基准仪器、温标基准点和内插公式。
热工仪表与仪表讲义
(1)热电偶基本定律的内容
两种均质金属组成的热电偶，其电势大 小与热电级直径，长度和沿热电级长度 上的温度分布无关，只与热电级材料和 两端温度有关； 热电势大小是两端温度的函数差，如果 两端温度相等，则热电势为零。
(2)热电偶基本定律的推论
（1）热电偶必须用两种性质不同的热电 级构成。 （2）若热电级材料的性质不均匀，即当 热电级温度分布不同时， 则热电偶将产 生附加电势。 所以根据附加热电势检查热电极材料 是 否均匀，从而衡量热电偶质量的高低。
压力式温度计
3、双金属温度计
(一)双金属温度计的工作 原理：
双金属温度计是利用两种不 同膨胀系数的金属片A和B 将其焊接在一起并将一端固 定。当温度发生变化时,膨 胀悉数较大的金属片B伸长 较多,故其未固定端(自由端) 必然向膨胀系数较小的金属 A一方弯曲变形。利用弯曲 变形的大小不同,从而可表 示出温度的高低不同。
n
作为单次测得值不可靠性的评定标准
越大，分散范围大 在一定条件下，测量列中随机误差的概率分 布情况
对称性：绝对值相等的正负误差，在多次 测量中出现的概率大致相等，
以∆＝0对称 在实际测量条件下，对同一量进行多次测量， 其误差的算术平均值随着测量次数n的无限增 大而趋于0
单峰性：绝对值小的误差出现的次数比绝 对值大的出现次数多 可以舍去出现概论为0的误差值
玻璃管温度计
（2）注意事项
(1)温度计不宜平放和平装,保存与安装时都 应使玻璃温度计直立, 而且测温泡在下部。 如果倾斜安装也应使测温泡在下部。 (2)使用时应检查液柱是否脱离,测温泡内是 否含有气泡, 如果液柱脱离可以缓慢加热或 微振动起来消除。 (3)对于全浸式温度计,安装深度应满足要求, 对于工业用玻璃管温度计,则应将尾部全部 插入被测介质中。
热工仪表基础知识
热工仪表基础知识————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：热工仪表基础知识第一章、热工测量和仪表第一节、测量的基本概念一、测量:1、测量是人们借助专门工具，通过试验和对试验数据的分析计算,将被测量x 0以测量单位U 的倍数显示出来的过程。
2、被测量的真值μ只能近似地等于其测量值x ：3、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的测量 。
二、测量方法:按测量结果的获取方式来分（1)直接测量法：使被测量直接与测量单位进行比较，或者用预先标定好的测量仪器进行测量、从而得到被测量数值的测量方法，称直接测量法。
(2)间接测量法：通过直接测量与被测量有某种确定函数关系的其他各变量、再按函数关系进行计算，从而求得被测量数值的方法,称为间接测量法。
按被测量与测量单位的比较方式来分(1)偏差测量法：测量器具受被测量的作用,其工作参数产生与初始状态的偏离，由偏离量得到被测量值,称为偏差测量法。
(２)微差测量法：用准确已知的、与被测量同类的恒定量去平衡掉被测量的大部分,然后用偏差法测量余下的差值，测量结果是已知量值和偏差法测得值的代数和。
（3）零差测量法：用作比较的量是准确已知并连续可调的,测量过程中使它随时等于被测量，也就是说，使已知量和被测量的差值为零，这时偏差测量仅起检零作用,因此，被测量就是已知的比较量。
0x U μ=0x xU≈三、测量误差测量误差是被测量参数的测量值x 与其真值μ的之差。
真值常用的方法有:(1）用标准物质(标准器)所提供的标准值，例如水的三相点。
（２）用高一级的标准仪表测量得到的值来近似作为真值。
（3）对被测量进行N 次等准确度测量,各次测量值的算术平均值近似为真值。
N 越大，越接近真值。
常见的测量误差表达方式:1．绝对误差２.实际相对误差 3.标称相对误差 4.折合误差折合误差一般用于比较测量仪表的优劣。
热工测量及仪表3
2.冰点槽法
直接将热电偶的 冷端置于0 ℃下，保 持冷端恒定在0℃， 则不需要进行冷端补 偿。
冰点槽法是一种准确度很高的冷端处理 方法,然而在使用中需要保持冰水两相共存, 使用起来比较麻烦,因此该方法只用于实验 室,工业生产中一般不采用.
3.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 端温度变化而引起的热电势变化.
热工测量及仪表(三)
第三节 热电偶冷端温度补偿问题 根据热电偶的测温原理可知，只有当热 电偶冷端温度恒定时，热电势才是被测温度 的单值函数。在实际工作中，由于热电偶的 冷端常常靠近设备，而容易受到周围环境温 度的影响，因而冷端温度难以保持恒定。为 了准确地测量温度，则需要对热电偶的冷端 温度进行有效的处理-冷端温度补偿。
在0～850 ℃时， Rt=R0（1+At+Bt2） 其中: Rt — t ℃时的电阻值 R0 — 0 ℃时的电阻值 A、B、C —常数
2、铜电阻 铜的电阻系数大，其电阻值与温度呈线性 关系；容易加工和提纯，资源丰富，价格便 宜；但存在易氧化（t > 250℃时），电阻率 小（约为铂电阻的1/6），制成体积大，热惯 性大，机械强度低； 应用范围：-50 ℃ ～150 ℃ 铜电阻温度特性 ： Rt=R0（1+at） 0～100 ℃ α=4.28×10-3 ℃-1
作业： 1、如果用镍铬-镍硅热电偶测量某温度时， 仪表指示值为700 ℃，而热电偶的参比端（冷 端）温度为20 ℃，能否认为被测温度即为720 ℃，为什么？ 2、一套S型测温仪表，由于错用了B型热 电偶进行测温，此时S型显示仪表的指示温度 为750 ℃ ，冷端温度为0 ℃ ，问在此情况下 造成的误差是多少度？ 3、有两支配好导线的标准热电偶，其中一 支为K型，而另外一支的分度号标签丢失，不 知为何种型号，如果有一台加热炉和两台毫 伏电压表，问如何鉴别该热电偶的型号？
热工测量及仪表基础知识
常用工业热电阻包括：铠装热电阻、装配热电阻、防爆热电阻
热电运行部
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2.2.1火电厂中热电阻测温的具体应用
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2.1在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有 着十分重要的意义。
热电运行部
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2.1在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有 着十分重要的意义。
具体体现 1. 锅炉过热器的温度非常接近过热器钢管的极限耐热温度，如果温度控制不好，会烧坏过热器。 2. 在机组启、停过程中，需要严格控制汽轮机气缸和锅炉汽包壁的温度，如果温度变化太快，气缸和 汽包会由于热应力过大而损坏。 3.蒸汽温度、给水温度、锅炉排烟温度等过高或过低都会使生产效率降低，导致多消耗燃料，而这些 都离不开对温度的测量。
产生了热电势，那么该导体一定是不均匀的，由此可检查热 电极材料的均匀性； （4）两种均质导体组成的热电偶，其电势只决定于两个接点 的温度，与中间温度的分布无关。
热电运行部
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对热电极材料的基本要求：
（1）物理性质稳定，在测温范围内，热电特性不随时间变化； （2）化学性质稳定，不易被氧化和腐蚀； （3）组成的热电偶产生的热电势率大，热电势与被测温度成线
（1）电阻温度系数大，电阻和温度之间尽量接近线性关系： （2）电阻率高，以便把热电阻体积做得小些； （3）测温范围内物理、化学性质稳定； （4）工艺性好、易于复制、价格便宜。
综合上述要求，比较适合做热电阻丝的材料有铂、铜、铁、镍 等。而目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜，并且已经制 成标准化热电阻。
关于热电仪表方面知识问答
关于热电仪表方面知识问答《热工仪表知识100问》是昌晖仪表制造有限公司根据热电厂热工专工工作范围整理，内容主要侧重于热电厂热工仪表运行和维护方面的知识。
1、什么叫测量与测量仪表？测量就是通过实验的方法，把被测量与其所采用的单位标准量进行比较，求出其数值的过程。
被测量与其单位用实验方法进行比较，需要一定的设备，它输入被测量，输出被测量单位的比值，这种设备就叫测量仪表。
2、什么是测量结果的真实值与测量误差？测量结果的真实值是指在某一时刻，某一位置或某一状态下，被测物理量的真正大小，一般把标准仪器所测量的结果视为真实值。
测量误差：测量结果与测量真实值之存在的差值，通常称为测量误差。
测量误差有大小、正负和单位。
3、什么叫示值的绝对误差、相对误差与引用误差？仪表的指示值与被测量的真实值之间的代数差，称为示值绝对误差。
示值的绝对误差与被测量的实际值之比称为示值的相对误差。
示值的绝对误差与该仪表的量程上限或量程范围之比，称为示值的引用误差，以百分数表示。
4、什么叫仪表的基本误差与系统误差？在规定的技术条件下，将仪表的示值和标准表的示值相比较，在被测量平稳增加和减少的过程中，在仪表全量程取得的诸示值的引用误差中的最大者，称为仪表的基本误差。
在相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和符号保持恒定，或按照一定规律变化，这种误差称为系统误差。
一般可以通过实验或分析的方法查明其变化的规律及产生的原因，并能在确定数值大小和方向后，对测量结果进行修正。
5、什么叫仪表的灵敏度与仪表的分辨力？灵敏度是仪表对被测量的反应能力，通常定义为输入变化引起输出变化ΔL对输入变化ΔX之比值。
它是衡量仪表质量的重要指标之一，仪表的灵敏度高，则示值的位数可以增加，但应注意灵敏度与其允许误差要相适应，过多的位数是不能提高测量精度的。
仪表的分辨力也叫鉴别力，表明仪表响应输入量微小变化的能力。
分辨力不足将引起分辨误差，即在被测量变化某一定值时，示值仍不变，这个误差叫不灵敏区或死区。