热工测量及仪表第二章

《热工检测与控制技术实验》

教材《热工测量及仪表》课程实验长沙理工大学

能源与动力工程学院自动化系

《热工检测与控制技术实验》教材编写组2008年10月25日实验一、热电偶的检定一、目的要求1、了解热电偶温度计的测温系统，分析误差的来源，学习减少测量误差的方法，提高仪器仪表的使用能力。2、通过实验掌握有关热电偶结构的实际知识，学会热电偶的安装方法。3、通过实验掌握有关热电偶的校验方法。二、实验说明热电偶的校验方法有两种：一是定点法，这种方法比较复杂，它只对基准的铂铑铂热电偶才采用，在这里不作介绍；另一种就是双极法（或比较法），它常用来校验（或分度）工业用和实验室用热电偶。双极法校验（或分度）热电偶是以标准热电偶和被校测量同一稳定的对象来进行；本实验中用一一管式电炉来作为被测对象；用数控仪表使炉温控制在各个恒定值上。三、实验设备RZJ热工全自动检定系统一套、标准热电偶（一等一支，二等一支）、被校热电偶一支。四、实验原理工作原理框图如下图1所示：被检信息控温电偶测得的检定炉实时温度（电势值）经过多路开关进入采样数表，数表将模拟量（电势值）转换为被检信号多路开关调功器二主机箱计算机检定炉采样数表打印机「显示器图1数字量通过串行口通信电缆传送到计算机。计算机根据“热工全自动检定系统”软件的指令，通过主机箱控制调功器的输出功率，保证被控对象（检定炉或油槽）按要求升温或保温。在达到规定的要求后，对被检偶进行检定。在检定过程中，计算机还实时显示各种参数。完成检定后，通过打印机可打印出各种报表。被检信号多路开关调功器二主机箱计算机检定炉采样数表打印机「显示器五、实验步骤及操作方法4、按系统连接好系统所有部件。5、按顺序分别打开计算机、主控箱、调功器。注意先开数表，后开计算机可能造成数表通信错误。6、在Win95/Win98/MinMe的桌面上用鼠按系统说明安装系统所需的所有软件。7、用鼠标双击“热电偶检定”图标，系统弹出“主画面”如下图2所示。5、在图2示主画面上有“系统检查”、“参数设置”、“启动运行”、“报表档案”、“帮助”和“系统退出”六个按钮。其中，除“启动运行”（呈灰色）按键被冻结外，其余按键均已激活。图26、先进入系统检查，点击主画面的“系统检查”按钮，将弹出如下系统检查画面，如图3所示：在对各项分设备及各通道进行测试，若各分设备和测试参数显示正常，最后按一下“退出”按钮，退出系统检查。反之则必须排除故障进行重试。图37、接着进入主画面的“参数设置”点击该按钮，系统弹出参数设置子菜单如下图4所示：其中包括“标准偶参数”、“被检偶参数”、“PID参数”、“环境参数”、“控温曲线”、“其它”和“退出”七个按钮。“参数设置”功能用于输入在系统检定热电偶过程中所需要的所有参数。图48、点击参数设置画面中的“标准偶参数”按钮，系统弹出标准偶参数画面如下图5所示：根据选定的标准热电偶输入相对应的参数，完成新建标准偶的文件的建立。图59、鼠标电击图4参数设置中的“被检偶参数”按钮，系统弹出图6所示的被检偶参数画面。根据实际被校热电偶的情况，操作者可以根据画面中的要求输入所需内容，其中带有下拉菜单的项可用鼠标点击下拉菜单，在菜单中直接选择，不含下拉菜单的项可用鼠标单击输入栏，选中后从键盘输入参数。参数输入完成后点击“确认”按钮完成被检偶的参数输入。10、鼠标点击图4参数设置中的“PID参数”按钮，系统弹出PID参数画面。如图7所示。该画面是为了保证本系统的温度控制达到最佳状态而为工程技术人员现场调试所设置的。如若要改变，参数修改后单击“确认”按钮即可。11、标点击图4参数设置中的“环境参数”按钮，系统弹出环境参数画面，如图8所示。本功能用于记录热工检定系统的使用单位、检定人员、设置系统配置和环境条件等参数。如控温类型、数表接口、输出选择、检定炉选择、主控箱接口以及数据文件路径等等。12、用鼠标点击图4参数设置中的“控温曲线”按钮，系统将弹出其控温曲线画面；再点击“其它”按钮，系统将弹出补偿导线电势修正值画面；最后点击“退出”按钮，系统将退出参数设置功能。图6图713、以上步聚然后进入检定，按“启动运行”按钮，系统弹出热电偶检定运行画面如阁所示；按运行曲线图记录相关的参数和曲线图象，检定完成后，所测结果较理想时，可根据采集的数据单击“确认”按键进入下一点的检定。否则单击“放弃”继续在本检点恒定，满足条件后重新采集。14、检测完成后单击“报表档案”功能，然后打印其结果。图8图9六、实验结果的整理1、按所记录下的数据绘出控温曲线、温度与电势值的相关线图。2、对实验过程中出现的问题作相应的分析与处理。3、对实验结果进行分析和讨论（要求有误差的计算过程及误差的分析）。4、作出相关的结论。七、注意事项1、在实验过程中必须按顺序开机和关机，以免造成通信错误。2、热电偶的正、负极性不要接错。3、校验时选点必须注意300°C以下的温度点不校，选点必须三点以上。4、实验过程中所采集的数据必在该校验点稳定下进行采集。5、实验时不要随意改变所设置的参数。6、校验温度最高不能超过1200°C。实验二电子电位差计的调校及使用一、实验目的1、通过XWF-101中长型尺寸的电子电位差计的观察，了解自动平衡式仪器仪表的结构和各组成部分的作用，学会调节仪表的放大器。2、学会手动电位差计的使用。3、通过实验学会电子电位差的校验方法。二、仪器与设备电子电位差计（XWF-101型）、手动电位差计（UJ37型）、毫伏信号发生器、电烙铁、水银温度计。三、实验内容1、测定仪表的全程时间（tW5s）；2、检查阻尼特性（以周而论，W2.5周）；3、检验示值误差；4、检验仪表变差；5、记录误差的校验；6、调整仪表误差。四、实验原理及实验图1、利用电平衡原理进行校验。2、原理图（学生自行设计）。五、实验步骤1、据自行设计的原理图接好线路，确实可行后才能进入下一步。2、在无信号输入的情况下，先将手动电位差计机械调零，然后再工作电流标准化，最后将测量开关掰至测量位置。3、测量仪表的全程时间：给仪表量程最大点的一个阶跃信号，然后记录下仪表指钟4、检查阻尼特性。3、仪表的检验。（1）在被校表上选取测量点：从起点一一终点选出多个测点，它必须包括仪表量程的起点和终点。（2）校正：a、根据所选的测点先进行上行程的校验（从起点到终点给仪表加负荷单行程运转至终点）。b、做完上行后使指示指钟超过终点停顿1—2分钟再进行下一步。C、接下来做测点的下行程实验。（3）记下测量的上、下行程数据。六、实验数据的记录及处理被测表标准表绝对误差相对误差温度（’C）标准值上行（mv）下行（mv）上行（mv）下行（mv）上行下行七、改量程实验1、确定要改变电子电位差计所配用的热电偶型号和仪表的量程后，再计算测量桥路各电阻值（起始电阻、量程电阻、冷端补偿电阻、上桥路限流电阻和下桥路限流电阻的阻值）。2、从电子电位差计上拆下测量桥路的线路板，对照测量桥路原理图看懂实际线路和各电阻的位置。3、绕制上述几个线绕锰铜电阻，用万用表测试电阻值，使电阻值符合要求。4、拆换测量桥路上的电阻，注意焊接质量，防止虚焊。5、制作标尺（用坐标纸）。6、装上新的测量桥路线板和贴上新标尺。7、对改刻度后的电子电位差计进行校验。八、实验报告的要求1、有详细的步骤及自设的原理图。2、误差分析及图。实验三弹簧管压力表的安装及校一、实验目的（1）通过参观了解和种测压仪表的结构及工作原理。（2）学会按安装各种压力表。（3）了解弹簧管压力表的标验方法。二、仪器与设备弹簧管压力表（标准、被校各一块），活塞式压力校验泵、扳手、螺丝刀、取针器。三、实验内容1、安装弹簧管压力表，并进行排空。2、弹簧管压力表的校验（上、下行程）。3、误差的分析调整。四、实验方法1、按照要求将标准及被校压力标装于压力校验泵上，用扳手拧紧，并进行排空，直至各种螺蚊接口处不漏油为止。2、对被校表进行外观检查。3、装上标准和被校仪表，检验泵缓慢升压至上限值，稳压了分钟，然后缓慢降压，在此过程注意观察标准表读数，以判定校验泵是否工作正常；注意被校表有无卡、阻、跳动或吊滞。4、选定校验点，对于1.0,1.5,2.0和2.5级被校表，可选5个刻度点作校验点。对于0.5级被校表，应选全标尺范围内均匀分布的十个刻度点作校验点。5、对每一校验点作上行读数（缓慢升压）记入表格。然后，轻敲被校表外壳，使其指针出现目力可分辨的摆，注意它在重新稳定后出现的位移量，不应超过仪表允许绝对误差。6、对所有校验点由小至大进行上行读数后，在标准表指示上限值附近稳压了分钟，然后进行下行读数（缓慢降压），并如4检查8。注意：校验泵加压时不要使标准表过压。五、实验报