测量的基本知识.ppt

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1、 热工测量热工测量是指是指压力压力、温度温度等热力状态等热力状态参数的测量，通常还包括一些与热力参数的测量，通常还包括一些与热力生产过程密切相关的参数的测量，如生产过程密切相关的参数的测量，如测量测量流量、液位、振动、位移、转速流量、液位、振动、位移、转速和烟气成分和烟气成分等。等。测量的概念测量的概念测量的基本方法测量的基本方法测量仪表的基本组成测量仪表的基本组成 测量系统的质量指标测量系统的质量指标测量误差测量误差1 1、定义定义：所谓测量就是人们借助于专门：所谓测量就是人们借助于专门的的工具工具用试验和计算的用试验和计算的方法方法把要求的把要求的被测量与其测量被测量与其测量单位单位进行比

2、较，以测进行比较，以测量单位的倍数显示被测量的数值。量单位的倍数显示被测量的数值。2 2、测量过程三要素：测量过程三要素：l 测量工具测量工具l 测量方法测量方法l 测量单位测量单位3 3、测量的基本方程式测量的基本方程式:xU 式中式中:x被测量被测量 U 标准量（即选用的测量单位）标准量（即选用的测量单位）被被测量的真实数值，简称真值测量的真实数值，简称真值xx0Ux0标准（校验）仪表示值标准（校验）仪表示值1 1）用来进行比较的标准量应当是国际上或）用来进行比较的标准量应当是国际上或国家公认的，且性能稳定；国家公认的，且性能稳定；2 2）进行比较用的方法和仪器必须经过验证。）进行比较用的

3、方法和仪器必须经过验证。1、电测法和非电测法；、电测法和非电测法；2、静态测量和动态测量；、静态测量和动态测量；3、直接测量和间接测量；、直接测量和间接测量；4、接触测量和非接触测量；、接触测量和非接触测量；5、绝对测量和非绝对测量；、绝对测量和非绝对测量；6、在线测量在线测量和离线测量。和离线测量。变换元件变换元件（变送）（变送）显示显示元件元件传感元件传感元件（传感器）（传感器）被测被测对象对象可读可读信号信号标准标准信号信号温度传感器温度传感器:热电偶传感器：热电偶传感器：热热电阻传感器：电阻传感器：压力传感器：压力传感器：压力传感器：压力传感器：温度变送器温度变送器:温度变送器：温度变

4、送器：压力变送器：压力变送器：显示元件：显示元件：l 绝对误差绝对误差 l 相对误差相对误差（1）实际实际相对误差相对误差（2）示值示值相对误差相对误差（3）引用引用相对误差相对误差1001000 xxxxr0 xxx或100100000 xxxxr100Arc 系统误差系统误差 随机随机误误差差 粗大误差粗大误差1.1.定义：定义：在相同在相同条条件下多件下多次测量同次测量同一被一被测量过程测量过程中中，误差误差值值的的大小和符大小和符号保持号保持不不变变(恒值恒值系统系统误差误差)或者条件变化时或者条件变化时按某一确定的按某一确定的规规律变化律变化(变值变值系统误差系统误差)。2.2.产生

5、原因：产生原因：l测量设备、试验装置不完善或安装、调整、测量设备、试验装置不完善或安装、调整、使用不当；使用不当；l测量的外部环境发生较大改变；测量的外部环境发生较大改变；l测量方法错误或测量方法所赖以存在的理论测量方法错误或测量方法所赖以存在的理论本身不完善。本身不完善。注意：在测量系统和测量条件不变时，增加测注意：在测量系统和测量条件不变时，增加测量次数并不能减少系统误差。量次数并不能减少系统误差。3.3.处理方法：处理方法：l在测量前，应尽可能预见到产生系统误差的来在测量前，应尽可能预见到产生系统误差的来源，设法消除或减小影响。源，设法消除或减小影响。l在实际测量时，尽可能地使用有效的实

6、验方法，在实际测量时，尽可能地使用有效的实验方法，消除系统误差对测量结果的影响；消除系统误差对测量结果的影响；l在测量之后，通过对测定值进行数据处理，检在测量之后，通过对测定值进行数据处理，检查是否存在未被注意的变值系统误差；查是否存在未被注意的变值系统误差；l最后，要设法估计未被消除而残留下来的系统最后，要设法估计未被消除而残留下来的系统误差对最终测量结果的影响。误差对最终测量结果的影响。示值示值修正法修正法l测量真值测量读数修正值测量真值测量读数修正值其中，修正值标准器读数仪表读数其中，修正值标准器读数仪表读数 1.定义：定义：在相同条件下对同一被测量进行多次在相同条件下对同一被测量进行多

7、次测量时，误差中有一部分，它的测量时，误差中有一部分，它的大小和符号大小和符号不可预知地随机变化不可预知地随机变化，这部分误差称为随机，这部分误差称为随机误差。误差。2.2.产生原因：产生原因：l由于测量过程中某些尚未认知的原因或无法由于测量过程中某些尚未认知的原因或无法控制的控制的微小变化微小变化因素所引起的因素所引起的，其大其大小、方小、方向向难难以以预测预测，无无一一定规律可循。定规律可循。注意：改善测量技术只能减少随机误差，却注意：改善测量技术只能减少随机误差，却不能消除。不能消除。3.随机误差的特性随机误差的特性l 对称性对称性 l 单峰性单峰性 l 有界性有界性 l 抵偿抵偿性性

8、大小相等、符号相反的随大小相等、符号相反的随机误差出现的概率相同机误差出现的概率相同绝对值小的误差出现的概率大，绝对值小的误差出现的概率大，绝对值大的误差出现的概率小绝对值大的误差出现的概率小绝对值很大的误差出现的绝对值很大的误差出现的概率接近于零概率接近于零当测量次数当测量次数n不断增加而趋于不断增加而趋于无穷多时，全部随机误差的无穷多时，全部随机误差的算术平均值趋于零算术平均值趋于零。niininxnn10)(1lim1lim4.减小随机误差的方法减小随机误差的方法l对于已知的因素可以采取对于已知的因素可以采取一一定定的的对策对策，例如例如采用隔振措施减小振动的影响采用隔振措施减小振动的影

9、响，利用电、磁、利用电、磁、热屏蔽等办法减小干扰因素的影响。热屏蔽等办法减小干扰因素的影响。l在使用仪表时在使用仪表时，可采取，可采取对同一被测量增加测对同一被测量增加测量次数取平均值的方法量次数取平均值的方法。l选用以微处理机为核心的智能仪表选用以微处理机为核心的智能仪表，利用其利用其数字滤波法也可减小随机误差的数值。数字滤波法也可减小随机误差的数值。1.1.定义：定义：明显歪曲了测量结果的误差。明显歪曲了测量结果的误差。又称疏忽误差或过失误差又称疏忽误差或过失误差。测量数据中，数值明显偏离其它众测量数据中，数值明显偏离其它众多测量值的那些数据，通常含有粗大误多测量值的那些数据，通常含有粗大

10、误差，此测量值称为差，此测量值称为坏值坏值，应舍掉。，应舍掉。2.2.产生原因：产生原因：l测量系统故障测量系统故障l测量条件的突变测量条件的突变或或测量条件测量条件未达到未达到预预定的要求指标而匆忙测量定的要求指标而匆忙测量l操作失误操作失误、读数读数和记录错误和记录错误等等 3.3.处理方法：处理方法：l在测量时，一旦发现或怀疑数据不对在测量时，一旦发现或怀疑数据不对时，应及时重新测量；时，应及时重新测量；l若已离开测量现场，应根据若已离开测量现场，应根据统计检验统计检验方法方法来判别是否为坏值，以便取舍。来判别是否为坏值，以便取舍。判别坏值的统计检验法：判别坏值的统计检验法：l拉依达准则

11、（拉依达准则（3 3准则）准则）l格拉布斯准则格拉布斯准则n精确度与允许误差精确度与允许误差n变差变差n灵敏度灵敏度n分辨率分辨率n线性度线性度n漂移漂移l允许误差允许误差 仪表出厂时应保证它的误仪表出厂时应保证它的误差不超过某一规定值，该差不超过某一规定值，该规定值叫做仪表的允许误规定值叫做仪表的允许误差。允许误差以引用相对差。允许误差以引用相对误差误差ryu的形式表示。的形式表示。对同一被测量进行多对同一被测量进行多次测量，则测量值偏次测量，则测量值偏离被测量真值的程度离被测量真值的程度称为精确度。称为精确度。l精确度精确度 精度等级精度等级0.10.20.51.01.52.54允许误差允

12、许误差0.1%0.2%0.5%1.0%1.5%2.5%4%注意：因为精度等级源于误差，所以值愈小，精度愈高。l基本误差基本误差 Amax|j100|maxArAjl合格的仪表：基本误差合格的仪表：基本误差允许误差允许误差 对于给定的仪表，在规定对于给定的仪表，在规定的正常工作条件下，通过的正常工作条件下，通过检定（校验），在整个刻检定（校验），在整个刻度范围内各点示值误差中度范围内各点示值误差中最大的误差之绝对值。最大的误差之绝对值。例例1：某台测温仪表的测温范围为某台测温仪表的测温范围为200 700，检验检验该表时得到的最大绝对误差该表时得到的最大绝对误差为为4，试确，试确定该表的精度等级

13、。定该表的精度等级。提示：求提示：求rj 4/500*100%=0.8%选选0.5级级例例2：有二支温度计，刻度范围和精度分别为有二支温度计，刻度范围和精度分别为A表表:刻度范围为刻度范围为0 800，精度，精度1.0级级;B表表:刻度范围为刻度范围为-50 400，精度，精度1.5级。级。问：（问：（1）哪个温度计精度等级高，允许误差小？）哪个温度计精度等级高，允许误差小？（2）要求测温误差不超过）要求测温误差不超过 7时，应选用哪个温度时，应选用哪个温度计？计？提示提示:yu=A精度等级/100450*1.5/100=6.75例例3：用用016MPa压力表测量压力表测量10MPa左右左右的

14、主蒸汽压力，要求的主蒸汽压力，要求|相对误差相对误差|0.5%,试试选择仪表的精度等级。选择仪表的精度等级。（可选等级有（可选等级有0.2级、级、0.5级）级）1、用测量范围、用测量范围50150KPa的压力表测量的压力表测量140KPa压力时，仪表示值为压力时，仪表示值为142KPa，求该示值的绝对误，求该示值的绝对误差、实际相对误差、示值相对误差和引用误差。差、实际相对误差、示值相对误差和引用误差。2、两支温度计：、两支温度计：A:刻度范围为刻度范围为0 800，精度，精度1.0级级;B:刻度范围为刻度范围为0 400，精度，精度1.5级。级。被测温度常为被测温度常为300350，若要求，

15、若要求|测量误差测量误差|6，应选哪一支，应选哪一支？l 在全量程范围内，在全量程范围内，上下行程上下行程(即逐渐即逐渐由小到大再由大到小由小到大再由大到小)测量差异最大测量差异最大的数值的数值与仪表量程之比的百分数为测与仪表量程之比的百分数为测量系统或仪表的变差。量系统或仪表的变差。100|)(|100max正AxxArBB反l变差通常是由于仪表中的弹性元件、磁变差通常是由于仪表中的弹性元件、磁性元件等滞后现象引起的，也可能是机性元件等滞后现象引起的，也可能是机械元件之间的间隙等原因引起的。械元件之间的间隙等原因引起的。l仪表仪表变差不应超过允许误差变差不应超过允许误差。为了测出。为了测出仪

16、表变差，在校验仪表时，一般应进行仪表变差，在校验仪表时，一般应进行上、下行程的校验。上、下行程的校验。一支水位计，量程为一支水位计，量程为320mm320mm，精度精度1.0级，当水位上升至零水位时，指级，当水位上升至零水位时，指示示5mm；水位下降至零水位时，指示；水位下降至零水位时，指示5mm。问水位计是否合格。问水位计是否合格。10/640=0.015625l灵敏度反映仪表对被测参数变化的灵敏度反映仪表对被测参数变化的灵敏程度。灵敏程度。l灵敏度灵敏度S稳态时稳态时仪表的仪表的输出信号的输出信号的变化量变化量y与产生该变化量的与产生该变化量的输入信输入信号的变化量号的变化量x之比。之比。lS过高稳定性差，过高稳定性差，S过低精度差。过低精度差。l分辨率是指能够引起测量系统或仪表分辨率是指能够引起测量系统或仪表输出量发生变化输出量发生变化所对应所对应输入量的最小输入量的最小变化量变化量。l通常把不能引起输出量变化的最大输通常把不能引起输出量变化的最大输入信号的值称为仪表的不灵敏区入信号的值称为仪表的不灵敏区(或或死区死区)。例：模拟仪表刻度范围例：模拟仪表刻度范围50150，总共有