第2章熱工儀表概述主要內(nèi)容

一、熱工儀表的組成及分類二、熱工儀表的質(zhì)量指標(biāo)三、儀表的使用

本章主要介紹熱工儀表的組成、分類、質(zhì)量指標(biāo)及儀表使用等知識。1.熱工測量：熱力狀態(tài)參數(shù);熱力生產(chǎn)過程相關(guān)參數(shù)的測量。（壓力、溫度等；流量、液位、振動、位移、轉(zhuǎn)速、煙氣成分）

2.熱工測量的作用：反映設(shè)備運(yùn)行；為自動化裝置提供信號，為機(jī)組經(jīng)濟(jì)計(jì)算提供數(shù)據(jù)。隨現(xiàn)代化電廠測點(diǎn)的增多，使用數(shù)據(jù)采集和屏幕顯示來顯示處理數(shù)據(jù)。測量過程的三要素：測量方法；測量單位；測量工具一、組成三個基本部分組成：感受件、中間件、顯示件1、感受件

1)定義：直接感受被測量并將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的輸出信號。也稱：敏感元件、一次元件、傳感器、發(fā)送器。如熱電偶。

2)要求：穩(wěn)定性，選擇性，線性性

a、輸出信號必須、只能隨被測量變化；

b、輸出與被測量之間必須是單值函數(shù)，最好是線性；

c、應(yīng)有較高的靈敏度、反應(yīng)快延遲小。2.1熱工儀表的組成及分類3)分類：溫度感受件，壓力感受件（按被測參數(shù)）能量轉(zhuǎn)換型(熱電偶);能量控制型(熱電阻)（輸出信號能量的主要來源）模擬式和準(zhǔn)數(shù)字式（輸出信號的形式）1-被測對象；2-傳感器；3-變換器；4-顯示裝置；5-傳送通道彈性敏感元件（彈簧管）

敏感元件在傳感器中直接感受被測量，并轉(zhuǎn)換成與被測量有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的非電量。彈簧管放大圖

當(dāng)被測壓力p增大時，彈簧管撐直，通過齒條帶動齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動電位器的電刷產(chǎn)生角位移。2.傳送件（中間件）：1)定義：接收感受件的輸出信號并將感受件輸出的信號按顯示件的要求傳輸給顯示件。2）具有功能：

1）單純傳輸；

2）感受件輸出信號放大；

3）把信號變送成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號（變送器)。3.顯示件：1)定義：接受中間件送來的信號，向觀察者顯示被測量的數(shù)值、量值的裝置。2）分類：

顯示儀表—顯示被測量的瞬時值

記錄儀表—記錄被測量隨時間變化

積算儀表—顯示被測量對時間的積分

信號式儀表—反映被測量是否超過允許的限值

調(diào)節(jié)式顯示儀表—根據(jù)被測量與規(guī)定值的偏差情況，發(fā)出對被測對象進(jìn)行調(diào)節(jié)的信號顯示方式:模擬、數(shù)字、屏幕顯示。二、熱工儀表的分類按被測參數(shù)不同；按用途不同；按顯示特點(diǎn)不同；按工作原理不同；按裝置地點(diǎn)不同；按使用方式不同；按使用能源不同。有效性、準(zhǔn)確度（示值誤差絕對誤差相對誤差基本誤差附加誤差引用誤差允許誤差準(zhǔn)確度等級）、線性度、回差、重復(fù)性誤差、分辨率、靈敏度、漂移、基本誤差、準(zhǔn)確度等級等。

質(zhì)量指標(biāo)包括：計(jì)量性能、操作性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等。2.2熱工儀表的質(zhì)量指標(biāo)1.可靠性指標(biāo)：可靠性是反映檢測系統(tǒng)在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)是否耐用的一種綜合性的質(zhì)量指標(biāo)。（MTBF、MTTR、故障率）

浴盆曲線磨合期又稱早期失效期穩(wěn)定期又稱偶然失效期失效期又稱衰老失效期期有效性＝平均無故障時間（MTBF）平均無故障工作時間＋平均修復(fù)時間2.計(jì)量性能指標(biāo)：基本誤差、準(zhǔn)確度等級1)準(zhǔn)確度:儀表指示值接近測量真值程度①儀表的示值誤差:表征指示值的準(zhǔn)確程度

絕對誤差：

相對誤差：指示值真值相對誤差更能說明示值的準(zhǔn)確程度示值誤差有正負(fù)②儀表的基本誤差

(1)儀表的基本誤差：量程范圍內(nèi)各示值誤差中的絕對值最大者儀表量程A：儀表測量上限與下限之差

(2)儀表的引用誤差：

(3)最大引用誤差：③儀表的準(zhǔn)確度等級：允許誤差：基本誤差不能超過的限值，儀表的準(zhǔn)確度等級：儀表的最大引用誤差去掉百分號后余下的數(shù)字國家標(biāo)準(zhǔn)系列：0.10.20.51.01.52.55.0（電工儀表七個準(zhǔn)確度等級）工業(yè)儀表：1.01.52.54.05.0一級儀表：0.0050.010.020.040.05二級儀表：0.10.20.5(2)線性度:(non-linearity)檢測系統(tǒng)輸入輸出曲線與理想直線的偏離程度相對誤差輸出值與理想直線的最大偏差值理論滿量程輸出值理想直線：亦稱非線性誤差定義:表達(dá):xyΔ擬合直線一般不存在或很難獲得準(zhǔn)確結(jié)果利用測量數(shù)據(jù)，通過計(jì)算獲得獲取擬合直線方法：(c)最小二乘法：計(jì)算：有n個測量數(shù)據(jù):(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)，(n>2)殘差：i=yi–(a+b

xi)

殘差平方和最小：2i=min使得正負(fù)行程的非線性偏差相等且最小.(a)端點(diǎn)連線法：檢測系統(tǒng)輸入輸出曲線的兩端點(diǎn)連線.xyΔ簡單、方便，偏差大，與測量值有關(guān)(b)最佳直線法：精度最高，計(jì)算法（迭代、逐次逼近）xyΔΔ簡單實(shí)用，三點(diǎn)作圖法（兩高一低/兩低一高）3)回差（變差、遲滯）（Hysteresis）

同一輸入量上升和下降時，對應(yīng)的兩輸出量平均值之間的最大差值與量程之比的百分?jǐn)?shù).(儀表運(yùn)動系統(tǒng)的摩擦、間隙、彈性滯后等原因引起）遲滯會引起重復(fù)性、分辨力變差，或造成測量盲區(qū)，一般希望遲滯越小越好。4)重復(fù)性和重復(fù)性誤差重復(fù)性：同條件下，輸入信號多次按同一方向全量程變化，儀表輸出值的一致程度.重復(fù)性誤差：在同一工作條件下從同方向?qū)ν惠斎胫颠M(jìn)行多次連續(xù)測量所獲得的輸出兩極限值之間的代數(shù)差或均方根誤差，通常以量程的百分?jǐn)?shù)表示.重復(fù)性是檢測系統(tǒng)最基本的技術(shù)指標(biāo)，是其他各項(xiàng)指標(biāo)的前提和保證.重復(fù)性：傳感器在輸入按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時所得特性曲線的密集程度。再現(xiàn)性：實(shí)際上升曲線和實(shí)際下降曲線之間的離散程度。定義：分辨力是指檢測儀表能夠精確檢測出被測量的最小變化的能力。輸入量從某個任意值(非零值)緩慢增加，直到可以測量到輸出的變化為止，此時的輸入量就是分辨率。

它可以用絕對值，也可以用量程的百分?jǐn)?shù)來表示。它說明了檢測儀表響應(yīng)與分辨輸入量微小變化的能力。靈敏度愈高，分辨率愈好。一般模擬式儀表的分辨率規(guī)定為最小刻度分格值的一半。數(shù)字式儀表的分辨率是最后一位的一個字。

(5)分辨力（率）:分辨率：分辨力/滿量程輸入1、能夠檢測出的被測量的最小變化量2、分辨率一般是相對數(shù)值：表征測量系統(tǒng)讀數(shù)的精密程度指標(biāo)能檢測的最小被測量的變換量相對于滿量程的百分?jǐn)?shù)，如：0.1%,0.02%3、閥值---在系統(tǒng)輸入零點(diǎn)附近的分辨力說明：(5)分辨率:(resolution)(6)靈敏度測量系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量的增量與輸入量的增量之比。斜率：a.線性檢測系統(tǒng)：靈敏度為常數(shù)；例：間隙式平板電容傳感器定義：b.非線性檢測系統(tǒng)：靈敏度為變數(shù)說明：(靈敏度系數(shù))(sensitivity)靈敏度雙曲線、非線性7）漂移（穩(wěn)定性指標(biāo)）定義：工作條件和輸入信號不變,經(jīng)規(guī)定時間后輸出的變化,稱為漂移。以儀表量程各點(diǎn)上輸出的最大變化量與量程之比的百分?jǐn)?shù)表示。

穩(wěn)定性包括時間穩(wěn)定度和環(huán)境影響量。一般以儀表的示值變化量與時間的長短之比來表示穩(wěn)定度。例如，某儀表輸出電壓值在8h內(nèi)的最大變化量為1.2mV，則表示為1.2mV/(8h)。環(huán)境影響量僅指由外界環(huán)境變化而引起的示值變化量。示值的變化由兩個因素構(gòu)成。一是零漂，二是靈敏度漂移。造成環(huán)境影響量的因素有溫度、濕度、氣壓、電源電壓、電源頻率等。2.3儀表的使用儀表的選用：（1）量程選擇：一般測量儀表的經(jīng)常工作點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)在儀表量程的2/3-3/4處，而不易出現(xiàn)在量程的1/3以下。壓力表常出現(xiàn)在量程的1/2-2/3處。（2）儀表安裝注意事項(xiàng)。校驗(yàn):根據(jù)規(guī)定的指標(biāo),評定儀表的性能,以確定儀表是否合格標(biāo)準(zhǔn)：國家計(jì)量檢定規(guī)程校驗(yàn)方法:定點(diǎn)法和示值法定點(diǎn)法:被檢測表檢測某種標(biāo)準(zhǔn)值,從而確定儀表的示值誤差.示值比較法:被檢儀表與標(biāo)準(zhǔn)儀表同時去測量同一被測量,比較兩者的指示值,確定儀表的質(zhì)量指標(biāo)儀表的校驗(yàn)小結(jié)1、了解儀表的三大組成部件2、掌握儀表的誤差、等級、線性度、靈敏度等性能指標(biāo)練習(xí)題1、在選購線性儀表時，必須在同一系列的儀表中選擇適當(dāng)?shù)牧砍獭＿@時必須考慮到應(yīng)盡量使選購的儀表量程為欲測量的

左右為宜。

A.3倍B.10倍C.1.5倍D.0.75倍2、重要場合使用的元器件或儀表，購入后需進(jìn)行高、低溫循環(huán)老化試驗(yàn)，其目的是為了

。

A.提高精度B.加速其衰老

C.測試其各項(xiàng)性能指標(biāo)D.提高可靠性3、有一溫度計(jì)，它的測量范圍