热工仪表及测量技术.ppt

热工仪表及测量技术 寿青云 主讲 教材：建筑环境测试技术 参考书目： 热工测量原理及其现代技术，张秀彬著，TK31/ZZ367 热工参数测量与处理，吕崇德著，TK3/ZL977 第一章 测量的基本知识 第一节 测量的意义和测量方法 一、测量的意义 1．测量的意义： 测量是人类对自然界中客观事物取得数量观念的一种认识过程。在这一过程中，人们借助于专门工具，通过试验和对试验数据的分析计算，求得被测量的值，获得对于客观事物的定量的概念和内在规律的认识。 测量技术可分为若干分支，如力学测量、电学测量、热工测量等。 热工测量是指温度、湿度、压力、流量、烟气成分等参数的测量。 2．应用方面 （1）过程监测：对过程参数的监测。 （2）过程控制：为生产过程的自动控制提供依据。 （3）试验分析与系统辨识：解决科学上的和过程上的问题，一般需要综合运用理论和实验的方法。测量技术应用于实验分析，是测量技术的一个典型应用。 二、测量方法 测量的定义：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。 使测量结果有意义的要求： 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。 进行比较所用的方法和仪表必须经过验证。 测量的基本方程式： X = aU 式中， X —— 被测量； U —— 标准量（即选用的测量单位）； a —— 被测量与标准量的数字比值。 测量方法就是实现被测量与标准量比较的方法。 测量方法的分类（按测量结果产生的方式分）： （1）直接测量法：使被测量直接与选用的标准量进行比较，或者预先标定好了的测量仪表进行测量，从而直接求得被测量数值的测量方法。 （2）间接测量法：通过直接测量与被测量有某种确定函数关系的其它各个变量，然后将所测得的数值代入函数关系进行计算，从而求得被测量数值的方法。 （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（或改变测量条件以获得这种不同组合），根据直接测量或间接测量所获得的数据，通过解联立方程组以求得未知量的数值，这类测量称为组合测量。 测量方法的其它分类方式： 按不同的测量条件分：等精度测量与非等精度测量 按被测量在测量过程中的状态不同分：静态测量与动态测量 第二节 测量系统的组成及其功能 一、测量系统的组成 测量系统由四个基本环节组成：传感器、变换器或变送器、传输通道和显示装置。 二、测量环节的功能 1、传感器（敏感元件） 它是测量系统直接与被测对象发生联系的部分。 理想敏感元件应满足的要求： 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，而对其它一切可能的输入信号不敏感。 在测量过程中，敏感元件应该不干扰或尽量少干扰被测介质的状态。 2、变换器（变送器） 它是传感器和显示装置中间的部分，它是将传感器输出的信号变换成显示装置易于接收的部件。 对变换器的要求：性能稳定，精确度高，使信息损失最小。 3、显示装置 它是测量系统直接与观测者发生联系的部分 显示装置的基本形式： 模拟式显示元件 数字式显示元件 屏幕式显示元件 4、传输通道 它是仪表各环节间输入、输出信号的连接部分。 分为电线、光导纤维和管路等。 第三节 测量误差与测量精度 一、测量误差的概念 测定值与被测量真值之差称为测量的绝对误差，或简称测量误差。 δ= x －X0 式中， δ—— 测量误差； x —— 测定值（例如仪表指示值）； X0—— 被测量的真值。 真值一般无法得到，所以用实际值X代替X0。 对于绝对误差，应注意下面几个特点： 绝对误差是有单位的量，其单位与测定值和实际值相同。 绝对误差是有符号的量，其符号表示出测定值与实际值的大小关系。 测定值与被测量实际值之间的偏离程度和方向通过绝对误差来体现。 示值的绝对误差与约定值之比值称为相对误差，其为无量纲数，以百分数表示。 一般约定值m有如下几种取法： m取测量仪表的指示值x时，γ称为标称相对误差； m取测量的实际值X时，γ称为实际相对误差； m取仪表的满刻度值时，γ称为引用相对误差。 对于相同的被测量，用绝对误差评定其测量精度的高低。但对于不同的被测量，则应采用相对误差来评定。 测量过程中存在测量误差是不可避免的，任何测量值只能近似反映被测量的真值。 测量过程中无数随机因素的影响，使得即使在同一条件下对同一对象进行重复测量也不会得到完全相同的测量值。 被测量总是要对敏感元件施加能量才能使测量系