章节ppt 第1章 绪论

建筑环境测试技术 火电厂 第一章绪论 主要内容一 测量的基本概念二 测量方法三 测量系统的组成五 仪表的主要质量指标六 仪表的检定 1 测量 状态参数 热力生产过程相关参数的测量 压力 温度等 流量 液位 振动 位移 转速 烟气成分 2 测量的定义 人们借助某种工具 通过某种方法 将被测量X0显示出来 单位为U 一 参数测量的意义 1 测量过程的三要素 测量方法 测量单位 测量工具 一 测量的意义 3 测量误差原因 方法 不完善 人主观性 环境影响 工具 不精确 数值化后的比值位数方法合理 单位稳定 工具准确 测量值 与真值有误差 真值 被测量的真实数值 2 测量的定义 2 测量值 真值 一 测量的意义 3 测量的作用 反映设备运行 为自动化装置提供信号 为机组经济计算提供数据 随现代化电厂测点的增多 使用数据采集和屏幕显示来显示处理数据 二 测量方法 直接测量法 用测量仪器直接得到被测量 直尺测量长度 压力表测压力 玻璃温度计测温度 间接测量法 通过直接测量其它变量 再按函数关系计算求得被测量数值的方法 过热蒸汽的质量流量 测得的是过热蒸汽的温度 压力和标准节流装置的差压信号信号 计算后得到流量 1 直接测量法和间接测量法 被测值获取方式不同 测量方法 获得测量值的方法 根据不同的分类标准 可包括 偏差测量法 被测量的作用在测量工具上 其偏离测量工具的初始状态 零点 偏离量得到被测量值 单管压力计测压 压力作用使管中水银柱偏离初始零刻度点 偏移量代表被测压力值 微差测量法 被测量被一个同类准确已知的恒定量平衡了大部分 剩下的差值用偏差法测量 测量结果是已知量值和偏差法测得值的代数和 检定热电偶 测量被校热电偶的热电势与标准热电偶的微小差 来评价要检验的热电偶的精度 2 偏差测量法 微差测量法 零差测量法 被测量与测量单位比较方式 零差测量法 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 已知量即为测量值 隐含 1 已知量是连续可调的 随时可通过调节得到被测量 2 已知量可容易的准确测量 用电位差计测量热电偶产生的热电势 2 偏差测量法 微差测量法 零差测量法 静态测量法 被测量在测量过程中不随时间变化 或变化速率相对于测量速率变化十分缓慢动态测量法 测量过程中被测量随时间有明显变化 3 静态测量法和动态测量法 测量过程中的状态 三个基本部分组成 感受件 显示件 传送件感受件1 定义 直接感受被测量并将其转化成相应的输出信号 也称 敏感元件 一次元件 发送器 如热电偶2 要求 稳定性 选择性 线性性输出信号必须随被测量变化输出信号只能随被测量变化输出信号与被测量之间必须是单值函数 最好是线性关系 三 热工测量系统的组成 1 被测对象 2 传感器 3 变换器 4 显示装置 5 传送通道 三 热工仪表的组成 感受件3 分类 温度感受件 压力感受件 按被测参数 能量转换型 热电偶 能量控制型 热电阻 输出信号能量的主要来源 模拟式和准数字式 输出信号的形式 三 热工仪表的组成 2 显示件 1 定义 向观察者显示被测量的数值 量值的装置2 分类 显示仪表 显示被测量的瞬时值记录仪表 记录被测量随时间变化积算仪表 显示被测量对时间的积分信号式仪表 反映被测量是否超过允许的限值调节式显示仪表 根据被测量与规定值的偏差情况 发出对被测对象进行调节的信号 三 热工仪表的组成 3 传送件 1 定义 将感受件输出的信号按显示件的要求传输给显示件 2 具有功能 1 单纯传输2 感受件输出信号放大3 把信号变送成统一标准信号 变送器 仪表内信号传输过程 仪表内每一次信号的转换和传输可作为一个环节 整个仪表是各环节的连接 1 仪表各环节连接方式 开环 系统 和闭环 系统 每一个环节 传递函数 灵敏度 2 开环系统 特点 各环节开环串联 信号沿一个方向传输 按偏差测量法工作要保证仪表指示正确 必须保持每个环节灵敏度不变X K1K2K3I 仪表内信号传输过程 3 闭环系统 e e U 滑线电阻 放大器 伺服电动机 k1 K2 s K3 电子电位差计方框图 特点 1 含有负反馈2 仪表传递函数与反馈环节有关 因此k3要求高 k1 k2性能可降低故闭环精度高 静态时 信号检出部分 信号变换部分 有效性准确度 示值误差绝对误差相对误差基本误差附加误差引用误差允许误差准确度等级 线性度回差重复性误差分辨率灵敏度漂移 质量指标包括 计量性能 操作性能 可靠性 经济性 四 仪表的主要性能指标 五 仪表的质量指标 1 可靠性指标有效性 MTBF 平均无故障时间平均无故障工作时间 平均修复时间2 计量性能指标 1 准确度 仪表指示值接近测量真值程度 仪表的示值误差 表征指示值的准确程度绝对误差 相对误差 相对误差更能说明示值的准确程度示值误差有正负 五 仪表的质量指标 相对误差更能说明示值的准确程度示值误差有正负 绝对误差愈小 说明指示值愈接近真值户测量精度愈高 但这一结论只适用于被测量值相同的情况 而不能说明不同值的测量精度 五 仪表的质量指标 仪表的基本误差 1 仪表的基本误差 量程范围内各示值误差中的绝对值最大者仪表量程A 仪表测量上限与下限之差 2 仪表的引用误差 3 最大引用误差 2 计量性能指标1 准确度 五 仪表的质量指标 仪表的准确度等级 允许误差 基本误差不能超过的限值 仪表的准确度等级 仪表的最大引用误差去掉百分号后余下的数字国家标准系列 0 10 20 51 01 52 54七个工业仪表准确度等级 2 计量性能指标1 准确度 五 仪表的质量指标 2 线性度 检测系统输入输出曲线与理想直线的偏离程度 相对误差 输出值与理想直线的最大偏差值 理论满量程输出值 理想直线 亦称非线性误差 定义 non linearity 表达 拟合直线 一般不存在或很难获得准确结果 利用测量数据 通过计算获得 五 仪表的质量指标 获取拟合直线方法 c 最小二乘法 计算 有n个测量数据 x1 y1 x2 y2 xn yn n 2 残差 i yi a bxi 残差平方和最小 2i min 使得正负行程的非线性偏差相等且最小 a 端点连线法 检测系统输入输出曲线的两端点连线 简单 方便 偏差大 与测量值有关 b 最佳直线法 精度最高 计算法 迭代 逐次逼近 简单实用 三点作图法 两高一低 两低一高 五 仪表的质量指标 3 回差 变差 同一输入量上升和下降时 对应的两输出量平均值之间的最大差值与量程之比的百分数 仪表运动系统的摩擦 间隙 弹性滞后等原因引起 五 仪表的质量指标 4 重复性和重复性误差重复性 同条件下 输入信号多次按同一方向全量程变化 仪表输出值的一致程度重复性误差 在同一工作条件下从同方向对同一输入值进行多次连续测量所获得的输出两极限值之间的代数差或均方根误差 通常以量程的百分数表示 重复性是检测系统最基本的技术指标 是其他各项指标的前提和保证 五 仪表的质量指标 定义 分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量的最小变化的能力 输入量从某个任意值 非零值 缓慢增加 直到可以测量到输出的变化为止 此时的输入量就是分辨率 它可以用绝对值 也可以用量程的百分数来表示 它说明了检测仪表响应与分辨输入量微小变化的能力 灵敏度愈高 分辨率愈好 一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半 数字式仪表的分辨率是最后一位的一个字 5 分辨率 五 仪表的质量指标 1 能够检测出的被测量的最小变化量 2 分辨率 般是相对数值 表征测量系统读数的精密程度指标 resolution 能检测的最小被测量的变换量相对于满量程的百分数 如 0 1 0 02 3 阀值 在系统输入零点附近的分辨力 说明 5 分辨率 五 仪表的质量指标 6 灵敏度 测量系统在稳态下输出量的增量与输入量的增量之比 斜率 a 线性检测系统 灵敏度为常数 例 间隙式平板电容传感器 定义 b 非线性检测系统 灵敏度为变数 说明 灵敏度系数 sensitivity 灵敏度 双曲线 非线性 五 仪表的质量指标 7 漂移定义 工作条件和输入信号不变 经规定时间后输出的变化 称为漂移以仪表量程各点上输出的最大变化量与量程之比的百分数表示 六 仪表的检定 检定 根据规定的指标 评定仪表的性能 以确定仪表是否合格标准 国家计量检定规程检定方法 定点法和示值法定点法 被检测表检测某种标准值 从而确定仪表的示值误差