第二讲-计量的基础知识.ppt

1 本章内容 测量 的基本概念 仪表 的基本概念 计量 的基本概念流量测量的不确定度 2 测量 人类 对自然界中客观事物 取得数量观念的 一种认识过程 借助专门工具 通过试验和对试验数据的分析计算 求得被测量的值 获得对客观事物定量的概念 和内在规律的认识 测量技术与计算机模拟技术 相辅相成 3 定义 以同性质的标准量与被测量比较 并确定被测量相对标准量的倍数 表达式 L X U 测量值 标准量 被测量 4 三种测量 直接测量直接与标准量比较 或用事先标定好的仪器间接测量函数关系 例如热量 曹冲称象组合测量利用多个直接 间接测量 求之间的关系 5 其他分类 偏差法用仪器表的指针的位移表示被测量大小的方法 零位法测量时用被测量与标量比较 不断调整标准量的大小 当指零器为 时 即可根据标准量的大小得到被测量的大小 微差法测量被测量与标准量之差来得到待测量的值 6 国际单位制SI 来自法文的leSyst meinternationald unit s国际单位制7个基本单位m s kg A K mol cd 发光强度 坎德拉 2个辅助单位Rad 弧度 Sr 球面度 7 测量系统 传感器 变换器或变送器 传输通道和显示装置 8 测量仪器 9 测量仪器标准代号 GB国家标准GB T国家推荐标准GBn国家标准 内部发行 GJB国家军用标准ZB行业标准 专业标准 ZBn行业标准 内部发行 ZJB专业军用标准 JB机械行业标准JB Z机械工业部指导性文件EJ核工业部标准YB冶金部标准HG化学工业部标准SY石油部标准 10 测量仪器标准代号 SD水力电力部标准MT煤炭工业部标准HB航空工业部标准QJ航天工业部标准QB SG轻工业部标准JZ JG城乡环境保护部标准CB中国造船总公司标准LD劳动人事部标准JC国家建材局标准 JJC国家计量局标准CAS中国标准化协会标准CVA中国阀门行业标准Q TH机械工业部化工通用机械专业标准JB TQ机械电子工业部通用机械行业内部标准H高压管 管件及紧固件通用设计标准 11 测量仪器标准代号 ISO国际标准ANSI美国国家标准BS英国国家标准DIN德国国家标准NF法国国家标准JIS日本工业标准API美国石油学会标准ASME美国机械工程师学会标准 ASTM美国材料试验协会标准AISI美国钢铁学会标准MSS美国阀门和管件制造厂标准化协会标准AWS美国焊接协会标准ASI美国规格学会标准MIL美国军用标准JPI日本石油学会标准 12 测量仪器的分类 范型仪器用以复制和保持测量单位 或是用来进行各种测量仪表校验和刻度工作的仪表 实用仪表实际测量使用的仪表 它又可分为实验室用仪表和工程用仪表 13 测量精度 准确度对同一被测量进行多次测量 测量值偏离被测量真值的程度称为准确度 精密度对同一被测量进行多次测量 测量值重复一致的程度 或者说测量值分布的密集程度 称为精密度 精确度精密度与准确度的综合指标称为精确度 14 测量仪表的技术指标 一 量程仪表能够测量的最大输入量与最小输入量之间的范围灵敏度输出变化量与引起变化的输入变化量之比值分辨率不能引起输出变化的最大输入变化与量程之比的百分数 15 测量仪器的技术指标 二 基本误差测量值中的最大示值绝对误差与量程之比允许误差出厂的仪表都要保证基本误差不超过某一规定值精度等级允许误差占表盘刻度值的百分数仪表的等级有 0 05 0 1 0 2 0 5 1 0 1 5 2 5 5 16 计量 计量是指实现单位统一 量值准确可靠的活动 属于测量 源于测量 而又严于一般测量 它涉及整个测量领域 并按法律规定 对测量起着指导 监督 保证的作用 新中国成立后 1953年确认采用 计量 一词 取代使用了几千年的度量衡 并赋予了更广泛的内容 1983年 米 是光在真空中1 299792458秒的时间间隔内所经路程的长度 17 计量的分类 科学计量探索 先行的研究工程计量工业企业的应用法制计量政府强制管理 18 计量单位换算 19 计量单位换算 20 计量单位换算 21 计量单位换算 22 计量涉及的其它换算 压力等级和公称压力对照表 23 管径公制与英制换算表 计量涉及的其它换算 24 计量涉及的其它换算 流量公制与英制换算表 功率公制与英制换算表 25 计量检定 为评定计量器具的计量性能 确定其是否合格所进行的全部工作 包括检验和加封盖印等 是进行量值传递的重要形式 是保证量值准确一致的重要措施国家检定规程是检定工作的依据计量基准是国家计量基准器具的简称 用以复现和保存计量单位量值 经国务院计量行政部门批准 作为统一全国量值最高依据的计量器具 26 检定分类 周期检定 对使用过一段时间的计量器具进行的定期检定 出厂检定 制造计量器具的企事业单位在销售前进行的检定 修后检定 对修理后的计量器具在交付使用前进行的检定 进口检定 进口计量器具在海关验放后由政府计量部门进行的检定 仲裁检定 以裁决为目的的检定 27 国家计量检定规程 国家计量检定规程是指由国家质量监督检验检疫总局组织制定并批准颁布 在全国范围内施行 作为计量器具特性评定和法制管理的计量技术法规 计量检定规程是指为评定计量器具的计量性能 作为检定依据的具有国家法定性的技术文件 是从事计量检定工作的技术依据 是一种国家技术法规 保证计量器具的准确一致 其内容主要包括 检定规程的适用范围 计量性能 检定项目 检定条件 检定方法 检定周期以及检定结果的处理等 28 流量计的分类 1738年 瑞士人丹尼尔 伯努利以伯努利方程为基础 利用差压法测量水流量 意大利人文丘里研究用文丘里管测量流量 并于1791年发表了研究结果 1886年 美国人赫谢尔用文丘里管制成测量水流量的实用装置 20世纪初期到中期 原有的测量原理逐渐成熟 人们开始探索新的测量原理 自1910年起 美国开始研制测量明沟中水流量的槽式流量计 1922年 帕歇尔将原文丘里水槽改革为帕歇尔水槽 1911 1912年 美籍匈牙利人卡门提出卡门涡街的新理论 30年代 又出现了探讨用声波测量液体和气体的流速的方法 但到第二次世界大战为止未获很大进展 直到1955年才有应用声循环法的马克森流量计 用于测量航空燃料的流量 1945年 科林用交变磁场成功地测量了血液流动的情况 29 流量计的分类 二十世纪60年代以后 测量仪表开始向精密化 小型化等方向发展 为了提高差压仪表的精确度 出现了力平衡差压变送器和电容式差压变送器 为使电磁流量计的传感器小型化和改善信噪比 出现了用非均匀磁场和低频励磁方式的电磁流量计 具有宽测量范围和无活动检测部件的实用卡门涡街流量计也在70年代问世 随着集成电路技术的迅速发展 具有锁相环路技术的超声波流量计也得到了普遍应用 微型计算机的广泛应用 进一步提高了流量测量的能力 如激光多普勒流速计应用微型计算机后 可处理较为复杂的信号 流量可利用各种物理现象来间接测量 所以流量测量仪表种类繁多 按测量方法分 流量计有差压式 变面积式 容积式 速度式和电磁式等 30 差压流量计 由节流装置和差压计两部分组成 充满圆管的流体流经节流件 如孔板 时 流束在孔板处形成局部收缩 由于流速增加 静压力降低而在孔板前后产生压差 这一压差与流量的平方成正比 有应变 电容和振弦式等差压变送器 以及双波纹管差压计等类型 31 变面积式流量计 转 浮 子流量计 是由锥形玻璃管和浮子组成 浮子能在垂直安装的锥形玻璃管内上下移动 被测流体自下向上流过管壁与浮子之间环隙时 托起浮子向上 这时管与浮子之间的环隙面积增大 直到浮子两边压差所形成的力与浮子重力相等时 浮子便处在一个平衡位置 流量变化时浮子两边压差所形成的力也随之变化 使浮子又在一个新的位置上重新平衡 浮子浮起的高度即为流量计的读数 32 涡轮流量计 流体流过管道中涡轮叶片时 使涡轮叶片旋转 叶片的转速与流体的流量成正比 测量转速即可知道流体的流量 33 电磁涡轮流量计 由传感器和显示仪表组成 传感器主要由磁电感应转换器和涡轮组成 流体流过传感器时 先经过前导流件 再推动铁磁材料制成的涡轮旋转 旋转的涡轮切割固壳体上的磁电感应转换器的磁力线 磁路中的磁阻便发生周期性的变化 从而感应出交流电信号 与被测流体的体积流量成正比 传感器的输出信号经前置放大器放大后输至显示仪表 进行流量指示和积算 涡轮转速信号还可用光电效应 霍耳效应等转换器检出 34 卡门涡街流量计 在流体中放置一个非流线型柱状物 圆柱或三角柱形等 在某一雷诺数范围内便会在柱状物后面的两侧交替地产生一种有规律的旋涡 根据两侧旋涡之间的距离与同侧旋涡之间距的相互关系 就可测出旋涡频率即可得出体积流量 35 超声波流量计 利用在不同流速中超声波传播的速度差异 测量发射端和接受端时间上