热工测试技术-第1章.ppt

1、2020/10/10,吉林大学热能工程系,1,热工测试技术,第一章 概论,1-1 测量的基本概念、测量方法,2020/10/10,吉林大学热能工程系,2,一、基本概念,测量就是用实验的方法，把被测量与同性质的标准量进行比较，确定两者的比值，从而得到被测量的量值。,测量技术：研究有关测量方法和测量工具 的科学。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,3,用公式表达为： Xa*U X 被测量 U 标准量 a 被测量与标准量的数字比值,2020/10/10,吉林大学热能工程系,4,使测量结果有意义，测量必须满足以下要求： 用来进行比较的标准量应该是国际上或国家所公认的，且性能稳定。 进行比较所用

2、的方法和仪器必须经过验证。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,5,二、基本内容 1.测量方法、手段和测量仪器仪表原理。 2.测量的数据处理、误差分析和精度确定。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,6,三、测量的基本方法 1.直接测量法 在测量中，使未知物理量与做为标准的物理量直接比较，用预先标定好的测量仪器进行测量，从而直接求出未知量的数值。（用途很广） 例如：水银温度计测量介质温度,2020/10/10,吉林大学热能工程系,7,2.间接测量法 测量中，通过未知量与若干个变量相联系的关系式先分别对各变量进行直接测量，然后将所得数值代入该关系式中进行计算，从而求得未知量的数值。（

3、未知量与被测量之间存在一定的函数关系） 例如：测透平机械轴功率时： N = M /9549(千瓦) M - 透平机械轴传递的扭矩（牛顿*米） N - 轴的转数（转/分）,2020/10/10,吉林大学热能工程系,8,3.组合测量法 测量中使各个未知量以不同的组合形式出现，根据直接测量或间接测量所获得的数据，通过求解联立方程组以求得未知量的数值。（未知量和被测量之间存在一定的关系）,2020/10/10,吉林大学热能工程系,9,例如：用铂电阻温度计测量介质温度时，其电阻值和温度的关系为： Rt=R0(1+at+bt2) Rt - 在t时的铂电阻值（欧姆） R0 - 在0时的铂电阻值（欧姆） a、

4、b -铂电阻的温度系数（欧姆/） 为确定a、b的关系，首先需测在不同温度下的电阻值，然后联立求a、b 的数值。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,10,另：1.绝对测量与相对测量 绝对测量：根据被测量的物理意义对定义中的各个基本量同时进行测量以获得被测量值。 在国际单位制中，有七个基本量。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,11,相对测量：将被测量值和一已知的同类量值进 行比较，或和一个与其成函数关系的其他已知量进行比较，以获得被测量值的方法。,2.接触式与非接触式测量。 3.静态测量与动态测量。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,12,1-2 测量仪表 一、测量主要参

5、数 热力机械所测量的参数： 压力、温度、流量、功率、转速、应力、 位移与振动、作功物质（工质）的成分,2020/10/10,吉林大学热能工程系,13,二、仪表的组成 传感器（敏感元件） 传送元件 变换器 传送元件 显示器,2020/10/10,吉林大学热能工程系,14,1、传感器（敏感元件）：在测量中所起的作用是感受被测参数的变化，随之在其中产生一个内部变化，并向外界发出信号。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,15,传感器必须满足的三个条件： 敏感元件输入与输出之间应该有稳定的单值函数关系； 敏感元件应该只对被测量的变化敏感，而对其他一切可能的输入信号(包括噪声信号)不敏感； 在测量

6、过程中，敏感元件应该不干扰或尽量少干扰被测介质的状态。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,16,2、变换器：作用是将传感器发出的信号的性质或强弱上进行加工然后发给显示器。（完全取决于显示器的要求） 3、显示器:作用是根据传感器传来的信号向测量人员指出被测量参数在数量上的变化。 显示方式：模拟式、数字式、屏幕显示式 4、传送元件：其作用是建立各测量环节输入、输出信号之间的联系。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,17,二、测量仪表的主要性能指标 1. 量程：仪表测量的最大输入量与最小输入量之间的范围。 2. 精度：测量某物理量可能达到的测量值与真值的符合程度。 在仪表上，通常表示

7、为测量范围的最大允许误差。 精度等级%最大允许误差 / 测量范围。 规定的常用级别：0.001, 0.005, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.35, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 4.0等,2020/10/10,吉林大学热能工程系,18,例题: 某待测电压 220V，现有0.5级01000V和 1.0级0300V两块电压表，试选择合适仪表。 解： 0.5级 01000V表的最大可能误差： 1 = 10000.5% = 5V 1.0级 0300V表的最大可能误差： 2 = 3001.0% = 3V 显然，选用1.0级0300V的电压表好。 表明选表时，不要单纯追求仪表

8、的等级。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,19,3灵敏度：通常表示为测量系统输出量的变化与引起这种变化的相应输入量的变化的比值。 4变差（迟滞性）：表示仪表的正向特性与反向特性的差异程度，即测量同一量时，正反两行程输出量的差异程度。 Eb = 最大差异量/量程100%,2020/10/10,吉林大学热能工程系,20,2020/10/10,吉林大学热能工程系,21,5. 复现性： 同一条件下，对同一被测量多次重复测量，其结果不一致程度。 Ef = 最大差值/量程 100%,2020/10/10,吉林大学热能工程系,22,6线性： 表征仪表的理论输出输入特性曲线为直线，通常有线性仪表和非

9、线性仪表。 线性仪表特点：均匀刻度，等同灵敏度。 线性度：表征线性仪表实际特性与理论特性的不一致程度。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,23,2020/10/10,吉林大学热能工程系,24,7动态特性：仪表示值跟随被测量随时间变 化的能力。,响应时间： 示值从开始变化到进入稳定的时间。 过冲量 ： 示值的最大振幅与稳态值的差值。 自振频率：仪表的固有频率,8温度误差 9零位温漂和满量程热漂移 10输入阻抗与输出阻抗,2020/10/10,吉林大学热能工程系,25,1-3 测量误差基本概念 一、精密度，准确度，精确度,精密度： 在测量中，数值重复一致的程度。体现在“密”字 。 准确度：

10、 测量值与真值的偏离程度。体现在“准”字 。 精度： 精密度与准确度的综合，总体表征测量值与真值的符合程度。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,26,二、测量误差,1误差概念： = x-X， 误差 = 测量值真值 误差可大，可小，可正，可负,2020/10/10,吉林大学热能工程系,27,2误差的主要来源： (1)仪表误差：设计. 机构. 调整. 校准. 稳定.(2)装置误差：(3)环境误差：温度、湿度、振动。(4)方法误差：(5)人为误差：知识、技术、经验、状态、缺陷。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,28,3.测量误差的分类： 系统误差：对同一被测量进行多次测量，误差的大小和符号或者保持恒定，或者按一定的规律变化，这类误差称为系统误差。 常值系统误差（定值）: 变值系统误差（有规律变化值）:按误差变化规律的不同分为累进系统误差、周期性系统误差和按复杂规律变化的系统误差。,2020/10/10,吉林大学热能工程系,29,随机误差：在相同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